CN102257880B - 光电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有在第一和不同于其的第二波长范围中进行混合光辐射的光电子装置包括：具有第一或第二发光二极管(11，21)的第一或第二半导体光源(1，2)，其在施加第一或第二电流(41，42)时辐射具有在第一或第二波长范围中的第一或第二特征波长和具有第一或第二强度的光；光学传感器(3)，用于将半导体光源(1，2)所分别辐射的光的部分(110，510)转换成第一或第二传感器信号(341，342)；以及调节装置(4)，用于根据第一和第二传感器信号(341，342)调节第一和第二电流(41，42)，其中第一和第二半导体光源(1，2)所发射的光的特征波长和强度具有第一或不同于其的第二温度相关性和/或电流相关性和/或老化相关性(931，932，941，942)，光学传感器(3)在第一或第二波长范围中具有第一或第二与波长相关的敏感度，所述第一或第二与波长相关的敏感度与第一和第二温度相关性(931，932，941，942)相匹配，并且调节装置(4)调节第一和第二电流(41，42)来使得第一与第二传感器信号(341，342)具有预先确定的比例。

Description

光电子装置
提出了一种用于发射混合光的光电子装置。
本专利申请要求德国专利申请102008064149.9的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
为了产生混合光、即非单色光并且在此情况下例如为白色光，在使用发光二极管(LED)的情况下，通常采用发射不同颜色光的LED和/或多种发光材料。为了产生例如白光，黄绿波长范围中的光谱分量与红色波长范围中的光谱分量叠加，这些光谱分量由不同的LED发射。然而，在此除了满足如由不同的LED芯片发射的光的混合和空间叠加的光学预给定之外，(如在白色点的白光的情况下)混合光的色度坐标相对于温度的稳定化也是有挑战性的。这原因例如在于相关的芯片技术的不同温度相关性。此外，LED芯片的不同的老化特性和电流密度特征也会导致混合光的色度坐标和/或强度的变化。控制和调节到任意色度坐标在此通常仅在使用至少三个不同的LED的情况下才是可能的，如用以通过发射黄绿光的LED、发射红光的LED和附加地发射蓝光的LED来产生白色的混合光。
此外公知的是，观察者对光的察觉取决于人眼与所察觉的波长相关的灵敏度。在一般颜色视力正常的观察者的情况下的人眼的平均光谱灵敏度通过已知的所谓Vλ曲线来再现，Vλ曲线在图1A中示出了与在400纳米至700纳米的波长范围中的波长λ相关的任意单位的人眼的光谱灵敏度R。从图1A中的Vλ曲线990可看出，通过具有不同波长的相同大小的光通量引起的光刺激导致不同的亮度印象。当一个或多个LED例如具有所发射的光的与温度相关的和/或老化引起的波长偏移时，这种效应尤其在具有LED的混合光源的情况下对所察觉的混合光的颜色印象和发光印象具有极大的影响。
确定的实施形式的至少一个任务是，提出一种用于发射光的光电子装置，其具有第一半导体光源和第二半导体光源。
该任务通过具有独立权利要求的特征的主题来解决。该主题的有利的实施形式和改进方案在从属权利要求中被表征并且此外由后续的描述和附图得知。
根据至少一个实施形式，用于发射具有在至少一个第一波长范围和至少一个第二波长范围中的光的混合光的光电子装置尤其包括：
-具有第一发光二极管(LED)的第一半导体光源，在施加第一电流时该第一光导体光源发射具有在第一波长范围中的第一特征波长和具有第一强度的光，
-具有第二LED的第二半导体光源，在施加第二电流时该第二半导体光源发射具有在第二波长范围中的第二特征波长和具有第二强度的光，其中第一波长范围和第二波长范围具有彼此不同的与波长相关的强度分布，
-光学传感器，用于将第一半导体光源所发射的光的一部分转换成第一传感器信号并且将第二半导体光源所发射的光的一部分转换成第二传感器信号，以及
-调节装置，用于根据第一传感器信号和第二传感器信号调节第一电流和第二电流，
其中
-第一半导体光源所发射的光的第一特征波长和第一强度具有第一温度相关性和/或电流相关性和/或老化，以及
-第二半导体光源所发射的光的第二特征波长和第二强度具有不同于第一温度相关性的第二温度相关性和/或电流相关性和/或老化，
-光学传感器在第一波长范围中具有与波长相关的第一敏感度，而在第二波长范围中具有与波长相关的第二敏感度，与波长相关的第一敏感度和与波长相关的第二敏感度与第一温度相关性和第二温度相关性和/或电流相关性和/或老化相匹配，以及
-调节装置调节第一电流和第二电流使得第一传感器信号相对于第二传感器信号具有预先确定的比例。
此处并且在下文，“光”尤其是可以表示具有来自紫外至红外光谱范围的一个或多个波长或者波长范围。尤其是，光可以是可见光，并且包括来自在约350nm到约800nm之间的可见光谱范围的波长或者波长范围。可见光在此以及下文中例如通过其具有根据本领域技术人员公知的所谓的CIE-1931-色度坐标表或CIE标准色表的色度坐标的坐标x和y的色度坐标来表征。
此外以及在下文，色度坐标对应于普朗克黑体辐射器的色度坐标或者在色度坐标的坐标x和/或y中与普朗克黑体辐射器的色度坐标偏差小于0.1并且优选地小于0.05的光可以被称为白光或者具有白色发光印象或者色彩印象的光。此外，此处和下文被称为白色发光印象的发光印象通过如下光来引起：该光具有大于或者等于60、优选地大于或者等于70并且特别优选地大于或者等于80的本领域技术人员公知的显色指数(CRI，“color rendering index”)。
此外，如下发光印象在此和下文中可以称为“暖白”：该发光印象具有小于或者等于5500K的色温。此外以及下文，具有大于5500K的色温的白色发光印象可以称为“冷白”。概念“色温”在此以及下文中可以表示普朗克黑体辐射器的色温或者在上面描述的意义上的白色发光印象的情况下也表示本领域技术人员公知的所谓的相关色温(CCT，“correlatedcolor temperature”)，该白色发光印象可以通过如下色度坐标的坐标来表征，该色度坐标的坐标偏离普朗克黑体辐射器的色度坐标的坐标。
当第一发光印象通过具有第一色度坐标的光来引起而第二发光印象由具有第二色度坐标的光来引起并且第一色度坐标可被察觉为不同于第二色度坐标时，第一发光印象和第二发光印象在此以及下文中可以称为“不同”。不同的发光印象尤其是可通过彼此不同的第一波长范围和第二波长范围来引起。在此和下文中，当第一波长范围和第二波长范围具有彼此不同的光谱强度或者功率分布(“spectral power distribution”)时，即当例如第一波长范围具有至少一个未包含在第二波长范围中的光谱分量时，第一波长范围和第二波长范围相应地可以称为不同。在此要强调的是，彼此不同的第一波长范围和第二波长范围完全也可以具有相同的光谱分量。在此，一个、多个或者所有光谱分量中的第一波长范围和第二波长范围在其波长方面可以相一致，只要两个波长范围中的至少一个具有至少一个完全未包含在另一波长范围中或者未以同样的相对强度包含在另一的波长范围中的光谱分量，使得第一波长范围和第二波长范围引起在CIE标准色表中具有不同的x坐标和/或不同的y坐标的相应的发光印象和色彩印象。这尤其是可以表示，第一波长范围和第二波长范围例如在同样波长的情况下分别具有在其强度方面相差例如大于或等于10的因子的光谱分量。
在此处和下文中，当第一色度坐标和第二色度坐标或者发光印象可被一般观察者察觉为彼此不同时，第一色度坐标和第二色度坐标或者发光印象被称为可察觉为彼此不同。尤其是，当第二色度坐标在具有第一色度坐标的MacAdam椭圆中作为中心点或参考色度坐标或者反之亦然时，在本申请的意义上，具有第一色度坐标和第二色度坐标的第一发光印象和第二发光印象不是不同的。MacAdam椭圆关于色差的可察觉性的概念对于本领域技术人员是公知的，并且在此不进一步介绍。
第一特征波长或第二特征波长可以表示第一波长范围或第二波长范围的强度最强的波长。可替选地，第一特征波长或第二特征波长也可以表示第一波长范围或第二波长范围的平均波长。特别优选地，第一特征波长或第二特征波长也可以表示第一波长范围或第二波长范围的分别通过各个光谱强度来加权的平均波长。第一特征波长或第二特征波长的变化通过第一波长范围或第二波长范围的偏移和/或由第一波长范围或第二波长范围的光谱部分的相对强度的变化形成。第一特征波长或第二特征波长的变化因此也导致由第一半导体光源或第二半导体光源发射的光的相应的色度坐标的变化。
在此处所描述的光电子装置的情况下，第一传感器信号与第一强度相关以及也与第一波长范围或第一特征波长相关。这尤其是意味着，当第一强度变化时和/或当第一波长范围或第一特征波长变化时，即使第一强度在此保持相同，第一传感器信号也变化。例如，第一敏感度随着第一波长范围中的波长的增加而增加或者减小，使得第一传感器信号可以随着第一特征波长的增加而相应地增加或者减小，即使第一强度保持相同。相应地，结合第一传感器信号和第一敏感度所述的内容也适用于第二传感器信号和第二敏感度。由此，光学传感器至少在第一波长范围和第二波长范围中具有与波长相关的敏感度，与波长相关的敏感度类似于上面针对人眼的灵敏度所描述的那样对于不同的波长大小不同。除了第一强度或第二强度的变化之外，第一传感器信号和第二传感器信号因此也可以考虑第一特征波长或第二特征波长的变化。由于第一敏感度和第二敏感度与第一波长相关性或第二波长相关性相匹配，所以光电子装置的调节和控制任务比在已知的调节设备情况下更好地被解决，该调节和控制任务应特别优选地引起混合光的尽可能恒定的发光印象和色彩印象。由于光学传感器因此具有与第一温度相关性和第二温度相关性和/或电流相关性和/或老化相匹配的第一敏感度和第二敏感度，所以通过光学传感器包含对于第一电流和第二电流的校正信号必需的信息，借助信息例如可以调节混合光的色度坐标和/或强度。
第一传感器信号和第二传感器信号彼此间的预先确定的比例可以通过调节装置来保持恒定。调节装置因此亦即实现将第一传感器信号与第二传感器信号的比例例如在环境温度和/或工作温度变化时保持恒定。这尤其是意味着，在第一传感器信号和/或第二传感器信号变化使得第一传感器信号与第二传感器信号的比例也变化时，调节装置再调节第一电流和/或第二电流并且由此再调节第一强度和/或第二强度，使得第一传感器信号与第二传感器信号的比例的变化被补偿。此外，第一传感器信号与第二传感器信号的预先确定的比例也可以与第一传感器信号和/或第二传感器信号的强度相关，使得预先确定的比例根据第一传感器信号和/或第二传感器信号可以以预先确定的方式变化。由此例如可能的是，与第一敏感度和第二敏感度共同地在发光二极管的温度、电流加载和/或老化方面调节混合光的色度坐标。
在其中利用光电二极管测量例如由多个LED发射的强度的已知的调节设备的情况下，通常仅考虑所发射的光的强度变化。传统的调节装置因此确定单独地与分别测量的强度相关的校正信号。然而在此情况下，已知的调节装置不可以使所发射的光的波长偏移均衡。但是，如已经在前描述的那样，恰好这种波长偏移尽管有通过调节设备保持恒定的所发射的强度，但是由于人眼的与波长相关的灵敏度而导致所察觉的色彩印象和发光印象的变化，因为本身保持恒定的光通量根据波长更微弱地或者更强烈地被察觉。如果例如使用多个不同的LED，这些LED具有不同的波长偏移，则在LED的温度变化时虽然调节了不同的LED的分别发射的强度仍可察觉极大的色度坐标变化，因为通过传统的调节设备恰恰可以不使不同的LED的波长偏移均衡。
对此可替选地，已知的是，通过调节设备具有一个或多个温度传感器来测量LED的温度。在这种已知的调节设备中，还存储表格或者数据库，从该表格或者数据库根据温度可以读取用于激励LED的校正值。在这些校正值中，在此除了各个LED的与温度相关的强度变化之外，也考虑相应的与温度相关的波长偏移。
此处所描述的光电子装置的调节装置可以具有无源的和/或有源的模拟的和/或数字的电子器件，纯粹示例性地例如是可调电阻器、固定电阻器、电容器、线圈、晶体管、运算放大器、微控制器、微处理器及其组合。尤其是，调节装置可以被构建为反馈回路，或者也可以直接实施为第一半导体光源和第二半导体光源的电流源，或者可以集成到这样的电流源中。调节装置可以具有电子器件和电路，其以比例调节、积分调节和/或差分调节的调节器而公知，并且适于相对于预先给定的所谓的实际值或者也尤其是相对彼此调节和控制一个或多个信号(此处尤其是第一传感器信号和第二传感器信号)。在此，由于此处描述的传感器而在调节装置中可省去在上述公知的用于使测量值与所存储的表格值比较的调节设备所需的部件。
半导体光源的LED、即例如第一LED和/或第二LED尤其是可以具有外延层序列、即外延生长的半导体层序列。在此，LED例如可以基于InGaAlN地来实施。尤其是如下这种LED和半导体层序列落入基于InGaAlN的LED和半导体层序列：在这种LED和半导体层序列中，外延制造的半导体层序列通常具有由不同的单个层构成的层序列，该层序列包含具有来自III-V族化合物半导体材料系InxAlyGa1-x-yN的材料的至少一个单个层，其中0≤x≤1、0≤y≤1且x+y≤1。具有至少一个基于InGaAlN的有源层的半导体层序列例如可以优选地发射在紫外光至绿光波长范围中的电磁辐射。
可替选地或者附加地，LED也可以基于InGaAlP，也就是说LED可以具有不同的单个层，这些不同的单个层中的至少一个单个层具有来自III-V族化合物半导体材料系InxAlyGa1-x-yP的材料，其中0≤x≤1、0≤y≤1且x+y≤1。具有至少一个基于InGaAlP的有源层的半导体层序列或者LED例如可以优选地发射具有在绿光至红光波长范围中的一个或多个光谱分量的电磁辐射。
可替选地或者附加地，半导体层序列或者LED也可以具有其他III-V化合物半导体材料系，譬如基于AlGaAs的材料，或者II-VI族化合物半导体材料系。尤其是，具有基于AlGaAs的材料的LED可以适于发射具有在红色至红外波长范围中的一个或多个光谱分量的电磁辐射。II-VI族化合物半导体材料可以具有至少一个来自第二主族或者第二副族的元素、诸如Be、Mg、Ca、Sr、Cd、Zn、Sn和至少一个来自第六主族的元素、诸如O、S、Se、Te。II-VI族化合物半导体材料尤其是包括二元、三元或者四元化合物，该化合物包括至少一个来自第二主族或者第二副族的元素和至少一个来自第六主族的元素。此外，这种二元、三元或者四元化合物例如可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。例如属于II-VI族化合物半导体材料的有：ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS、MgBeO。
此外，第一LED和/或第二LED的半导体层序列可以具有上述III-V族或者II-VI族化合物半导体材料沉积在其上的衬底。该衬底在此可以包括半导体材料、例如上述化合物半导体材料系。尤其是，衬底可以包括蓝宝石、GaAs、GaP、GaN、InP、SiC、Si和/或Ge或者由这种材料构成。半导体层序列作为有源区例如可以具有传统的pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW结构)或者多量子阱结构(MQW结构)。名称“量子阱结构”在本申请的范围内尤其是包括其中载流子通过约束(“confinement”)可以经历其能量状态的量子化的任意结构。名称“量子阱结构”尤其是没有包含关于量子化的维度的说明。量子阱结构因此尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。除了有源区之外，半导体层序列还可以包括其他功能层和功能区域，例如包括p掺杂的或者n掺杂的载流子传输层(即电子传输层或者空穴传输层)、未掺杂的或者p掺杂的或者n掺杂的约束层、包覆层(Claddingschicht)或者波导层、势垒层、平面化层、缓冲层、保护层和/或电极以及其组合。涉及有源区或者其他功能层和区域的这种结构对于本领域技术人员尤其是在构造、功能和结构方面是公知的并且因而在此处没有进一步介绍。
第一LED和/或第二LED例如也可以被实施为薄膜发光二极管芯片。薄膜发光二极管芯片的特征尤其在于以下典型特征中的一个或多个：
-在产生辐射的外延层序列的朝向支承体元件的第一主面上施加或者构建反射层，该反射层将在外延层序列中产生的电磁辐射的至少一部分反射回该外延层序列中；
-外延层序列的厚度在20μm或者更少的范围中、尤其是在10μm的范围中；和/或
-外延层序列包含具有至少一个面的至少一个半导体层，其具有在理想情况下导致光在外延的外延层序列中的近似各态历经的分布的混匀结构，也就是说，该外延层序列具有尽可能各态历经的随机散射特性。薄膜发光二极管芯片的外延层序列也可以在生长衬底上生长之后通过转接合被转移到构建为支承体元件的支承体衬底上。
此外，第一半导体光源和/或第二半导体光源并且由此至少一个第一LED和/或第二LED可以引起混合颜色的并且尤其是例如白色的发光印象。为此，第一LED和/或第二LED具有波长转换材料，该波长转换材料以浇注物或者表面涂层的形式被施加到或者施加在第一LED和/或第二LED的外延层序列上。波长转换材料可以适于将LED所发射的约处于紫外至蓝色光谱范围中的光的至少一个部分转换成波长更长的光，即例如转换成具有在绿色和/或黄色和/或红色波长范围中的一个或多个光谱分量的光。通过将所发射的光与转换过的光叠加可以产生混合颜色的、例如白色的发光印象。
波长转换材料可以具有下列材料中的一种或者多种：稀土和碱土金属的石榴石、例如YAG:Ce3+、氮化物、氮氧硅酸盐(Nitridosilikate)、Sione、Sialone、铝酸盐、氧化物、卤化磷酸盐、正硅酸盐、硫化物、钒酸盐、茈、香豆素和氯硅酸盐。此外，波长转换材料也可以包括由其构成的合适的混合物和/或组合物。此外，波长转换材料可以被嵌入在透明的基质材料中，该透明的基质材料围绕或者包含波长转换材料。透明的基质材料例如可以具有硅树脂、环氧化物、丙烯酸盐(脂)、酰亚胺、碳酸盐、烯烃或者其以单体、低聚体或者聚合体为形式的衍生物作为混合物、共聚物或者与其的化合物。例如，基质材料可以是环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者硅树脂。
此外，第一半导体光源和/或第二半导体光源或第一LED和/或第二LED产生的光可以单独地通过选择外延层序列的材料而在没有使用波长转换材料的情况下被确定。例如第一半导体光源可以与波长转换材料组合来引起白色的发光印象，而第二半导体光源可以引起彩色的发光印象。这样，第一半导体光源例如具有基于InGaN的第一LED，其发射在蓝色波长范围中的光。此外，第一LED可以具有如下波长转换材料，该波长转换材料将蓝色初级光的一部分转换成绿色的、黄色的或者黄绿色的次级光，使得第一波长范围包括蓝色的和绿色的、黄色的或者黄绿色的光谱分量并且引起绿白色至冷白色的色彩印象。第二半导体光源可以具有基于InGaAlP的第二LED，其发射在红色的第二波长范围中的光。通过将具有第一波长范围和第二波长范围的光叠加，可以根据所期望的权重通过光电子装置的混合光来引起暖白色的发光印象。对此可替选地，第二半导体光源也可以具有基于InGaAlP的第二LED，其产生在黄色的第二波长范围中的光，使得光电子装置可以发射具有冷白色发光印象的混合光。在这样的光电子装置的情况下，在预先给定的环境温度和工作温度的情况下通过第一半导体光源可以粗略地预选择所期望的色度坐标，而色度坐标的“精细调整”或者“精调(Feintuning)”通过第二半导体光源实现。可替选地，第一半导体光源和第二半导体光源关于前面所描述的波长范围和色彩印象方面相反地实施。
此外，第一半导体光源和/或第二半导体光源分别具有多个第一LED或第二LED，其分别同样地实施。
发光二极管通常在-40℃至125℃的范围中的典型环境温度和工作温度下具有所发射的强度的负温度相关性。这意味着，所发射的光的强度在电流保持相同的情况下随着环境温度和工作温度上升而降低。在此，根据LED的实施方案和材料选择，LED发射的光在0℃的温度下的100％的强度可以降到100℃的温度下的小于或等于90％至大于或等于10％的强度。此外，LED可以根据材料选择和具有或没有波长转换材料的实施形式而在0℃至100℃的温度范围中具有直至+/-5％和更多(即数纳米)的与温度相关的特征波长偏移。
用于测量第一强度和第二强度或其相应部分的光学传感器尤其是可以具有或者是光电二极管，并且特别优选地具有或者是基于硅的光电二极管。基于硅的光电二极管可以根据实施形式通过在可见光的整个波长范围上的高的或者至少足够的固有灵敏度而突出。在此，对于典型的由硅构成的宽带光电二极管，光谱灵敏度在约300纳米至约1000纳米的范围中连续上升并且随后又下降，其中根据实施方案，灵敏度最大值也可以处于约550纳米至小于1000纳米的范围中。
为了使光学传感器的第一敏感度和第二敏感度匹配，该光学传感器可以具有带有第一敏感度和/或第二敏感度作为固有强度的光敏材料或者可替选地或者附加地具有滤光器。滤光器可以具有与波长相关的穿透性，用于调整第一敏感度和/或第二敏感度。这意味着，滤光器在第一波长范围和/或第二波长范围中具有第一半导体光源或第二半导体光源的光的穿透性，该穿透性与光学传感器材料的固有敏感度相组合地对应于第一敏感度或第二敏感度。这尤其是也可以表示，滤光器利用其与波长相关的穿透性同光学传感器材料(即例如硅)的固有灵敏度一起的组合形成所期望的第一敏感度和第二敏感度。例如，滤光器可以具有吸收性的过滤器和/或薄膜过滤器或者被实施为这种吸收性的过滤器和/或薄膜过滤器，该吸收性的过滤器和/或薄膜过滤器在第一波长范围和/或第二波长范围中与滤光器的固有光谱灵敏度共同地引起所期望的第一敏感度和/或第二敏感度。
光学传感器例如也可以具有第一传感器刻面和第二传感器刻面。第一半导体光源发射的光在第一波长范围中的部分在此至少可以被射入到第一传感器刻面上，而第二半导体光源发射的光在第二波长范围中的部分至少可以被射入到第二传感器刻面上。此外，在第一传感器刻面和/或第二传感器刻面上也可以设置滤光器，使得光学传感器与滤光器共同地在第一传感器刻面的区域中具有在第一波长范围中的第一敏感度并且在第二传感器刻面的区域中具有在第二波长范围中的第二敏感度。在此，当滤光器例如可以将在第二波长范围中的光与具有第一波长范围和第二波长范围的整个光谱区分或者在第二传感器刻面的区域中将第二波长范围中的光与第一波长范围中的光区分时，第一半导体光源的光和第二半导体光源的光也可以被射入到光学传感器的整个有源面上。第一传感器刻面和第二传感器刻面也可以在电方面和光学方面彼此分离，使得滤光器直接将第一传感器信号作为第一传感器刻面的信号来提供并且将第二传感器信号作为第二传感器刻面的信号来提供。此外，光学传感器也可以包括两个分离的光电二极管。
可替换地或者附加地，第一电流和/或第二电流在光电子装置工作中被调制。调节装置在这种情况下可以适于将光学传感器的信号借助频率分析(例如借助公知的频率混合和过滤方法)划分成第一传感器信号和第二传感器信号。为此，第一电流和第二电流可以以不同的频率来调制或者也是两个电流中的仅一个电流被调制。尤其是，第一电流和/或第二电流可以通过接通和关断例如以矩形信号的形式来幅度调制。
通过以借助滤光器的光谱分析为形式的和/或以在所调制的第一电流和/或第二电流的情况下的频率分析为形式的所描述的实施形式，可能的是，光学传感器可以“区分”第一半导体光源的光与第二半导体光源的光。由此，光学传感器本身可以将第一半导体光源的光和第二半导体光源的光处理成所期望的传感器信号并且将所期望的光谱信息“浓缩”成合适的调节量，而无需费事的具有光谱仪和数字软件分析的解决方案。
利用光学传感器的灵敏度的不同的光谱相关性，可以在混合光的温度相关性、尤其是其色度坐标方面实现不同的调节任务。尤其是，此处所描述的光电子装置的目标是：混合光在其色度坐标方面具有尽可能小的温度相关性和/或电流相关性和/老化相关性。
在此，第二特征波长例如处于Vλ曲线的下降沿的区域中。这意味着，第二特征波长处于约550纳米以上的绿色至红色波长范围中。第一特征波长例如可以处于蓝色至绿色波长范围中，使得光电子装置的混合光可以促成白色发光印象。尤其是，第一特征波长例如可以处于Vλ曲线在约400纳米至550纳米之间的范围中的上升沿或者最大值上。
由于上述的在人眼的光谱灵敏度方面的实施方案，针对第二特征波长，在Vλ曲线的下降沿的区域中会容易想到的是，第二敏感度具有如在第二波长范围中的Vλ曲线那样的同样的与波长相关的斜率，因为本领域技术人员会直觉地猜测，通过这样的与Vλ曲线匹配的敏感度会平衡人眼的与波长相关的察觉。如果此处和在下文比较Vλ曲线的与波长相关的斜率和第一敏感度以及第二敏感度的与波长相关的斜率，则只要未明确言明不同则所基于的是：到最大值的相应光谱相关性被归一化为1。在此，Vλ曲线的与波长相关的平均斜率在600纳米到650纳米的波长范围中约为-1％/nm。
但是，令人惊讶地已证明的是，利用具有与Vλ曲线在第二波长范围中不同的与波长相关的斜率的第二敏感度可以改进地调节混合光在尽可能小的温度相关性和老化相关性方面的色度坐标。尤其是在此已证明的是，当第二特征波长随着温度上升而变大时，特别有利的是，第二敏感度的与波长相关的平均斜率与Vλ曲线在第二波长范围中的与波长相关的平均斜率的比例小于1。换言之，这意味着，第二敏感度随着变大的波长比Vλ曲线更缓慢地减小。尤其是，第二敏感度的与波长相关的平均斜率与Vλ曲线在第二波长范围中的与波长相关的平均斜率的比例小于或等于0.8并且大于或等于0.2，而且特别优选地为约0.5。
此处所描述的光电子装置尤其可以实施为使得可以发射如下混合光，该混合光在大于或等于0℃并且小于或等于60℃、优选地小于或等于100℃并且特别优选地大于或等于-40℃并且小于或等于125℃的温度范围中具有围绕平均色度坐标的与温度相关的色度坐标偏移，该色度坐标偏移沿着MacAdam椭圆的主轴围绕平均色度坐标。在此，色度坐标偏移和平均色度坐标通过在光电子装置的温度为例如0℃时发射的混合光的第一色度坐标并且通过在温度为例如60℃或者100℃的情况下发射的混合光来表征。与温度相关的色度坐标偏移随后可以以一阶近似通过第一色度坐标与第二色度坐标之间的连接线来表征。“沿着主轴”在本上下文中意味着，该连接线在MacAdam椭圆的主轴上的几何投影比该连接线在同一MacAdam椭圆的辅轴上的投影更长。特别优选地，连接线并且由此混合光的色度坐标偏移也平行地或者至少近似平行于相关联的MacAdam椭圆的主轴走向。从中心点或参考色度坐标沿着MacAdam椭圆的主轴走向的色度坐标偏移比以在数值上相同的色度坐标的坐标差沿着MacAdam椭圆的辅轴走向的这种色度坐标偏移更难被察觉。
光电子装置可以具有壳体或者印刷电路板，其中或在其上设置有第一半导体光源、第二半导体光源和光学传感器。壳体可以具有塑料、尤其是热塑性塑料或者热固性塑料。例如，壳体可以通过成形工艺诸如压注、注塑、模压、剪裁、锯割、铣削或者其组合来制造。塑料在此可以具有硅氧烷和/或环氧化物族并且例如被构建为硅树脂、环氧树脂或者由硅树脂和环氧化物构成的混合物或者共聚物构成的混合材料。可替选地或者附加地，塑料也可以具有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯和/或酰亚胺族。壳体可以例如具有凹处，在凹处中设置有至少第一半导体光源和第二半导体光源并且通过该凹处可以发射第一波长范围中的光。光学传感器同样可以设置在该凹处中。
此外，壳体还可以具有用于电接触第一半导体光源、第二半导体光源和光学传感器的引线框架。该引线框架在此可以被集成到壳体中，其中壳体本体的引线框架被围绕成形(umformen)、被包围和/或引线框架被壳体本体围绕浇注。引线框架可以具有一个或多个安装区域，在一个或多个安全区域上可以施加第一半导体光源、第二半导体光源和光学传感器。引线框架在此可以具有多种电连接可能性，用于电接触第一半导体光源、第二半导体光源和光学传感器，其例如被构建为接合垫或者被构建为安装面。借助一个或多个安装区域，在此尤其是可以将第一半导体光源、第二半导体光源以及必要时光学传感器适当地接线以及电连接到外部电流电源和电压电源和/或调节装置上。安装区域例如可以被构建为引线框架上的安装面。通过在壳体中设置第一半导体光源和第二半导体光源和光学传感器，因此可以实现紧凑的并且节省位置的光电子装置。
此外，光电子装置可以具有带有至少一个第三发光二极管的第三半导体光源，其在施加第三电流时在工作中发射具有在第三波长范围中的第三特征波长和具有第三强度的光。第三波长范围在此可以不同于第一波长范围和第二波长范围。第三特征波长和第三强度可以具有第三温度相关性和/或电流相关性和/或老化。尤其是，第三半导体光源的光的一部分可以被射入到光学传感器上，该光学传感器在第三波长范围中具有与波长相关的第三敏感度，该第三敏感度与第三半导体光源的第三温度相关性和/或电流相关性和/或老化相匹配。尤其是，调节装置可以调节第一电流、第二电流和第三电流，使得第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号的每两个的比例具有预先确定的比例。
第三半导体光源和第三LED可以具有如上结合第一半导体光源和第二半导体光源以及第一LED和第二LED所描述的那样的一个或多个特征或者其组合。光学传感器的第三敏感度可以通过传感器本身在第三波长范围中的固有敏感度或者也可以通过光学传感器与如上所述的滤光器的组合来实现。尤其是，光学传感器也可以具有第三传感器刻面和/或其它上面提到的特征。
本发明的其他优点和有利的实施形式以及改进方案从下文中结合图1A至11B所描述的实施形式中得到。
其中：
图1A示出了Vλ曲线的示意图，
图1B至2示出了CIE标准色表的示意图，
图3A和3B示出了根据一个实施例的第一LED和第二LED的温度相关性的曲线图，
图4A和4B示出根据另一实施例的光电子装置的示意图，
图5A和5B示出了根据其他实施例的光学传感器的示意图，
图6A和6B示出了光电子装置的色度坐标偏移的示意图，
图7A至10B示出了光学传感器的灵敏度的示意图以及由此得到的根据其他实施例的光电子装置的混合光的与温度相关的色度坐标偏移，以及
图11A和11B示出了根据另一实施例的光电子装置以及光学传感器的第一敏感度、第二敏感度以及第三敏感度的示意图。
在这些实施例和附图中，相同的或者作用相同的组成部分分别设置有相同的附图标记。所示出的元件及其彼此间的大小关系基本上不应视为合乎比例的，更确切地说，为了更好的可示出性和/或为了更好的理解，尺寸上夸厚地或夸大地示出各个元件、譬如层、部件、器件和区域。
在图1A中，如在开始部分所描述的那样，针对400纳米至700纳米的波长范围示出了所谓的Vλ曲线990。人眼的平均光谱灵敏度R在此在y轴上以任意单位进行说明。如果在以下实施例中说明了Vλ曲线的与波长相关的斜率和/或将V(λ曲线的与波长相关的斜率与第一敏感度和第二敏感度的与波长相关的斜率相比较，(只要未不同地明确说明)则基于：到最大值的相应的光谱关系光谱相关性被归一化到为1。这意味着，关于Vλ曲线的与波长相关的斜率的数据涉及归一化到1的V(λ曲线，该V(λ曲线的最大值在约555纳米的情况下具有为1的光谱灵敏度R。对于这样的被归一化的V(λ曲线，在600纳米到650纳米之间的波长范围中的与波长相关的平均斜率为-1％/nm。
在以下实施例中描述了具有至少一个第一LED 11的第一半导体光源1，所述至少一个第一LED 11引起冷白色至黄绿色的发光印象。所述至少一个第一LED 11为此如在背景技术部分所描述的那样纯粹示例性地具有基于InGaN的发射蓝光的外延层序列，在该外延层序列上施加有发射黄绿光的波长转换材料。色度坐标在x坐标中大致处于0.36至0.37的范围中，而在y坐标中大致处于0.42至0.44的范围中，第一LED 11的第一特征波长在大约565纳米处。为了产生由光电子装置发射的暖白色混合光，构建有在下文中所描述的带有至少一个第二LED 21的第二半导体光源2，所述至少一个第二LED 21在围绕约610纳米的第二特征波长的橘红至红色的第二波长范围中发射光。为了借助LED产生暖白色混合光，通常也结合发射蓝光的外延层序列使用红色波长转换材料。但是，由于发射红光的波长转换材料的发射带通常是宽的，所以许多功率处于眼睛灵敏度非常低的波长范围中，亦即如由图1A中的Vλ曲线990得知的那样处于大于或等于约640纳米的范围中。优选地，针对在下文中所描述的光电子装置的实施例因此不使用附加的发射红光的波长转换材料。更确切地说，通过至少一个第二LED 21的基于InGaAlP的外延层序列的材料而不使用附加的发射红光的波长转换材料地产生具有第二波长范围的光。
通过使用可直接产生红光的第二LED 21和第二半导体光源2，第二波长范围可以更好地在640纳米以下的可容易觉察的红色波长范围中进行选择。由此，对于在下文中所描述的光电子装置，通过组合所示的发射白光的第一半导体光源1和发射红光的第二半导体光源2，在同时大于90的高色彩再现值的情况下实现了大于100流明/瓦特的高效率。
对于在此纯粹示例性描述的发射黄绿光至白光的第一半导体光源1与发射红光的第二半导体光源2的组合可替选地，但是在期望有混合光的其他色彩印象和发光印象时也可以使用发射光谱在其他第一波长范围和第二波长范围中的第一半导体光源和第二半导体光源的任意其他组合。在此，所有根据本说明书的可设想的光电子装置的共同之处在于此处所描述的调节和稳定所发射的混合光的色度坐标的原理，该混合光由至少一个第一半导体光源和至少一个第二半导体光源产生。
尤其是，在下文中所描述的实施例一般而言可以具有用于所谓的多色彩系统的至少一个第一半导体光源和至少一个第二半导体光源，其为了提高白光质量而容许白色点的良好的可调节性，这样例如光电子装置，其发射具有至少一个第一波长范围和至少一个第二波长范围或者也具有更多波长范围的混合光，这些混合光分别引起蓝色、白色、橘色、红色和/或深红色发光印象和色彩印象。
在图1B中示出了本领域技术人员公知的CIE标准色表，其中色度坐标的坐标x在水平轴上，而色度坐标的坐标y在垂直轴上。在此，线900表征本领域技术人员公知的所谓的普朗克黑体辐射器在其不同温度下的白色曲线。这些温度也被称为色温。十字形E标明色度坐标的坐标为x＝y＝0.33的(数学)白色点，该白色点大致对应于5500开尔文的色温。
此外，在图1B中，针对0℃至50℃的不同环境温度表征针对上面描述的发射光谱在绿白色的第一波长范围中的第一LED 11的色度坐标901。通过色度坐标901旁的箭头表示针对在0℃到50℃之间的升高的环境温度的色度坐标变化。针对上面描述的发射光谱在红色的第二波长范围中的第二LED 21，在0℃至50℃的相同温度范围中绘制了色度坐标902，其中在此也通过相关的箭头表示在环境温度上升时的色度坐标变化。
除了图1B之外，此外在图3A中还借助曲线931示出伴随以摄氏度为单位的环境温度T的变化而出现的第一LED 11的第一强度的变化，并且借助曲线932以相对单位示出第二LED 21的第二强度的变化，其中在此针对LED分别假设保持相同的工作电流。此外，在图3B中，以纳米为单位根据以摄氏度为单位的环境温度T针对第一LED 11通过曲线941而针对第二LED 21通过曲线942示出第一波长范围和第二波长范围的第一特征波长λ和第二特征波长λ的变化。
从图3A和3B可看到的是，发射红光的第二LED 21的第二特征波长针对升高的环境温度朝向更大的波长λ偏移，并且所发射的光同时损失约40％的强度。与此相比，第一LED 11的第一特征波长朝着略微更短的波长偏移，这原因在于第一LED 11的波长转换材料在更高的温度的情况下变得更无效。由此，第一LED可发射更少的转换过的光，使得通过降低转换过的光的比例来形成更近于蓝色的色彩印象。同时，第一LED 11的所发射的第一强度降低小于20％。因此，在所示出的实施例中，第一LED 11与第二LED 21相比被证明为更为温度稳定，并且与第二特征波长和第二强度的第二温度相关性相比具有第一特征波长和第一强度的更小的第一温度相关性。
在工作电流分别保持相同的情况下，根据预先选择的第一电流与第二电流的比例和第一LED 11和第二LED 21所发射的具有所示的第一温度相关性和第二温度相关性的光的未调节的叠加，形成得到的混合光的温度相关性，所述得到的混合光的色度坐标903在图1B中在借助线911和912表示的区域中。在此可看到的是，混合光的发光印象在0℃的环境温度提高到50℃的环境温度的情况下偏移到更高的色温或CCT。
在这种情况下，还没考虑附加出现的第一LED和第二LED 11、21的老化效应，通过该老化效应同样会引起分别发射的强度和相应的特征波长以及相应的波长范围的变化。尤其是，在此也要考虑所谓的起始老化，该起始老化针对不同的芯片类型会引起混合光的色度坐标的强烈波动。此外应指出：未调节的混合光的色度坐标903由于预先选择的第一电流与第二电流的比例的变化而能在通过线911和912表示的区域中偏移。
在图2中示出了图1B中的色度坐标的坐标x在0.40到0.48之间的区域以及色度坐标的坐标y在0.37到0.43之间的区域的CIE标准色表的一部分，其中能更为明显地看到未调节的混合光的色度坐标903的温度相关性。基于此，后续实施例基于如下构思：通过调节第一LED 11的第一强度与第二LED 21的第二强度的比例(其中此处以及在下文针对所有的LED假设有相同的温度)，由于第一特征波长和第二特征波长的相应的温度相关性尽管不能实现调节到唯一的色度坐标903。然而在第一半导体光源和第二半导体光源1、2经受同样的温度波动并且特别优选地具有同样的工作温度的前提条件下，当调节例如引起沿着连接线920在环境温度为0℃时的色度坐标921到环境温度为50℃时的色度坐标922之间的色度坐标偏移时，在下文描述的光电子装置中可以使色度坐标903的温度相关性最小化。在此，连接线920被选择为使得该连接线920垂直于线911和921并且因而纯粹在数学上表示最小的色度坐标偏移。此外，连接线920沿着MacAdam椭圆的主轴走向，该MacAdam椭圆位于连接线920的中点923周围。若干被增大了约十倍的MacAdam椭圆被绘出在图1C中的CIE标准色表中用于说明。通过沿着MacAdam椭圆的主轴调节，如在背景技术部分所介绍的那样，可以进一步使混合光的色度坐标903的色度坐标变化的可察觉性最小化。图2中示出的连接线920在此纯粹示例性地示出。对此可替选地，也可考虑在线911上的第一点与线912上的第二点之间的其他连接线，以便通过相应地调节和补偿第一强度和第二强度的与温度相关的变化来实现所期望的混合光的色度坐标相关性。
为了借助前面所描述的第一半导体光源和第二半导体光源来实现这样所期望的对光电子装置的混合光的调节，因此寻找尽可能简单的实现方案，该实现方案不仅考虑根据图3A和3B的LED 11、21的温度相关性而且考虑根据图1A中的Vλ曲线的人眼的与波长相关的光谱灵敏性。
在图4中，为此示出了根据一个实施例的光电子装置100的示意图，该光电子装置100具有带有前面所描述的第一LED 11的第一半导体光源1和带有前面描述的第二LED 21的第二半导体光源2。在所示出的实施例中，第一光导体光源和第二半导体光源1、2纯粹示例性地分别具有恰好一个第一LED或恰好一个第二LED 11、21。可替选地，第一半导体光源和/或第二半导体光源1、2也包括多个第一LED或第二LED 11、21。在光电子装置100工作中，第一电流41被施加到第一半导体光源1上，而第二电流42被施加到第二半导体光源2上。
此外，光电子装置100还具有光学传感器3，第一半导体光源1发射的光的一部分110和第二半导体光源2发射的一部分210射入到光学传感器3上。光学传感器3在第一波长范围中具有与波长相关的第一敏感度，而在第二波长范围中具有与波长相关的第二敏感度。第一半导体光源或第二半导体光源1、2的光的部分110、210由光学传感器3转换成第一传感器信号和第二传感器信号341、342。相应的信号强度由于与波长相关的第一敏感度和与波长相关的第二敏感度而与波长范围或特征波长以及与半导体光源1、2发射的光的部分110、210的强度相关。通过起始确定第一电流41与第二电流42的比例或通过选择第一传感器信号341与第二传感器信号342的比例可以在预先选择的工作条件下调整混合光的平均色度坐标。在此，附加地也可以通过第一半导体光源1中的适当数目的第一LED 11和/或通过第二半导体光源2中的适当数目的第二LED 21来预先选择平均色度坐标。
此外，光电子装置100具有调节装置4，该调节装置4调节第一电流和第二电流41、42使得第一传感器信号341与第二传感器信号342的比例具有预先确定的比例并且例如保持恒定。为此，调节装置4具有模拟的和/或数字的无源和有源电子器件和电路，所述电子器件和电路例如也可以构建在一个或多个集成电路中。例如按照(例如也具有附加的积分调节(PI调节器)和/或差分调节(PD调节、PID调节))比例调节器(P调节器)的原理工作的这样的调节电路对于本领域技术人员是公知的并且在此未进一步介绍。尤其是，调节装置4在所示出的实施例中也被实施为第一半导体光源和第二半导体光源1、2的电流驱动器，并且直接针对第一半导体光源和第二半导体光源1、2提供第一电流和第二电流41、42。
在图4B中使出了根据前一实施例的光电子装置的一部分。第一半导体光源1、第二半导体光源2和光学传感器3在此被设置在壳体8中，该壳体8纯粹示例性地被实施为可表面安装的壳体。壳体8具有塑料、如环氧树脂和/或硅树脂，并且可以例如借助模塑工艺如在背景技术部分中所描述的那样来制造。此外，壳体8具有引线框架81，用于电连接或用于接触第一半导体光源和第二半导体光源1、2以及光学传感器3。引线框架81通过壳体的塑料材料来围绕成形，并且具有适当的连接拓扑结构，以便使得能够接触设置在壳体8中的部件(未示出)。
第一半导体光源和第二半导体光源1、2以及光学传感器3被设置在壳体8的凹处82中。此外，在凹处82中例如可以设置透明的塑料浇铸物，用于保护半导体光源1、2和光学传感器3(未示出)。对此可替选地，也可以在引线框架81上安装半导体光源1、2和光学传感器3，并且接着利用壳体8的塑料材料来围绕成形，其中壳体8于是也可以透明地并且没有凹处82地实施。图4A中绘出的第一半导体光源和第二半导体光源1、2射入到光学传感器3的光的部分110、210可以在所示出的布置中分别包括由第一LED和第二LED 11、21侧向、即并行于安装平面所发射的光的一部分。
在所示出的实施例中，第一半导体光源和第二半导体光源1、2通过壳体8和引线框架81热接触。壳体8和尤其是引线框架81在此用作散热器，该散热器实现了半导体光源1和2的均匀温度分布。由此可能的是，使半导体光源1和2中的自热效应最小化并且使半导体光源1和2尽可能受到相同的温度和温度变化，以便能够实现光电子装置100的可再现的特性。
第一半导体光源和第二半导体光源1、2和光学传感器3在壳体8中的布置具有极其紧凑的结构。调节装置4可以被设置在另一壳体中或者也可以以集成电路的形式设置在壳体8中。为此，调节装置4例如也可以与引线框架8共同地借助壳体材料来围绕成形。
根据图4A或根据图4B的光电子装置100的光学传感器3在所示出的实施例中包括硅-光电二极管30，如在图5A和5B中以两个实施例详细示出的那样，其中出于清楚的原因例如没有示出电接线端子。光学传感器3的第一敏感度和第二敏感度根据上面的实施例与第一半导体光源或第二半导体光源1、2的第一温度相关性和第二温度相关性相匹配。这可以通过适当选择光电二极管30本身的传感器材料来实现。而在所示出的实施例中，使用具有至少300微米乘300微米的有源面的标准光电二极管30，如其例如从日本滨松光子学株式会社(Hamamatsu Photonics K.K.)可得到的那样并且其在半导体光源1、2的第一波长范围和第二波长范围中的固有敏感度并未与第一半导体光源或第二半导体光源1、2的第一温度相关性和第二温度相关性相匹配。
因而，光学传感器3在根据图5A的实施例中在有源的、光敏感的面上具有滤光器31，该滤光器31对于第一波长范围和第二波长范围中的光具有穿透性，该穿透性与光电二极管30的固有敏感度共同形成期望的与波长相关的第一敏感度和与波长相关的第二敏感度。由第一半导体光源或第二半导体光源1、2大面积地射入到光学传感器3上的光的部分110、210被光电二极管30转换成电信号。为了从该电信号中获得第一传感器信号和第二传感器信号341、342，第一电流和第二电流41、42以两个不同的频率通过接通和关断电流来进行幅度调制。调节装置4具有适于解调的频率混合和过滤电路，这些频率混合和过滤电路对于本领域技术人员而言是公知的并且在此未进一步介绍。
对此可替选地者附加地，如在图5B中示出的那样，光学传感器3可以也具有第一传感器刻面32和第二传感器刻面33，这些传感器刻面以光学方式和以电学方式彼此分离。电分离例如可以通过光电二极管阵列或者结构化的光电二极管30借助彼此分离的有源区301和302来实现。光学分离在所示出的实施例中通过滤光器31来实现，该滤光器31具有在第一波长范围中透光的区域311和在第二波长范围中透光的区域312。由此，具有第一波长范围的光的部分110和具有第二波长范围的光的部分210通过滤光器31彼此区别，并且第一传感器刻面和第二传感器刻面32、33可以彼此分离地提供第一传感器信号和第二传感器信号341、342。
在下列附图中示出了针对具有不同的与波长相关的第一敏感度和与波长相关的第二敏感度的光学传感器3的不同实例和实施例的光电子装置100的调节特性。在此，检查光电子装置100所发射的混合光的根据环境温度的与温度相关的色度坐标变化，其中为了进行比较在CIE标准色表的后续部分中也始终示出结合图1B至3B阐述的第一半导体光源和第二半导体光源1、2的光的未调节的叠加的与温度相关的色度坐标变化903。尤其是，箭头表征在环境温度从0℃以5℃和10℃的多个步长提高至60℃时分别示出的色度坐标偏移。
在图6A和6B中示出了在使用光学传感器3的情况下光电子装置的调节特性，这些光学传感器3分别被实施为在市面上可得到的硅-光电二极管(例如可从日本滨松光子学株式会社得到)。在图6A中示出了在使用宽带光电二极管的情况下色度坐标变化961的形式的调节特性，该宽带光电二极管具有从约300纳米至约1000纳米的连续升高的固有敏感度，该敏感度随后对于在约1000纳米以上至约1100纳米的波长又快速下降。而在图6B中示出了在使用所谓的VIS光电二极管的情况下色度坐标变化962的形式的调节特性，该VIS光电二极管在约550纳米处具有敏感度最大值，该敏感度最大值在至约300纳米的短波侧以及在至约800纳米的长波侧快速下降。
两个调节特性表明基本上沿着白色曲线900走向的色度坐标偏移961、962。与借助色度坐标903示出的未调节的变形方案相比，虽然部分补偿了色度坐标偏移，但是还不够，因为首先没有考虑在红色的第二波长范围中的下降的眼睛灵敏度(也参见图1A)并且第一半导体光源1的第一特征波长在温度上升时向更短的波长偏移，而第二半导体光源2的第二特征波长如上所述在温度上升时向更长的波长偏移。因此，使用具有前面所描述的固有敏感度的传统的硅-光电二极管导致不充分的调节特性。
在图7A中以曲线971示出了针对根据图5A的光学传感器3的敏感度，该光学传感器3被实施为所谓的环境光检测器(ALD“ambient lightdetector”)并且模仿人眼的与波长相关的灵敏度。敏感度或灵敏度曲线971因此对应于图1A中的Vλ曲线990。为此，光学传感器3具有合适的滤光器31，该滤光器31与硅-光电二极管30的固有敏感度组合地具有图7A中所示的敏感度971。灵敏度曲线972示出了在使用具有适当范围312的滤光器31的情况下根据图5B的可替选的光学传感器3的第二传感器刻面33的相应的敏感度。
在图7B中如已在图6A和6B中所示的那样示出了在使用这样的光学传感器3的情况下色度坐标偏移973形式的光电子装置的调节特性。通过光学传感器的敏感度971或972，因此可以实现如下调节特性：该调节特性明显偏离图6A和6B中示出的调节特性并且该调节特性能够近似垂直于白色曲线900地实现与温度相关地调节混合光。
鉴于上面对图2的阐述，在本实施例中示出了：光电子装置所发射的混合光的与温度相关的色度坐标偏移被过补偿。为了实现具有由光电子装置100所发射的混合光的与温度相关的最小可察觉的色度坐标偏移的光电子装置的调节特性，在图8A中示出了合适的光学传感器3的敏感度。图8A示出了被实施为ALD检测器的光学传感器3的比照Vλ曲线进行修改的敏感度或灵敏度曲线981。该光学传感器3在第二半导体光源2的红色的第二波长范围的区域中具有带有如下与波长相关的斜率的第二敏感度：该斜率不同于Vλ曲线990在第二波长范围中的与波长相关的斜率。尤其是，灵敏度曲线981在长波侧比Vλ曲线990更缓慢地下降，使得第二敏感度的与波长相关的平均斜率与Vλ曲线990在从约600纳米至650纳米的第二波长范围中的与波长相关的平均斜率之比小于1。灵敏度曲线982再次示出了针对根据5B的光学传感器3的第二传感器刻面33的第二敏感度。图8B示出了在使用这样的光学传感器3的情况下以所发射的混合光的色度坐标983的与温度相关的变化为形式的光电子装置100的调节特性。在此，色度坐标983针对平均温度具有平均色度坐标并且针对变化的温度沿着与平均色度坐标相关联的MacAdam椭圆的主轴。由结合图2的实施方案来看，表明的是：通过其中第一敏感度和第二敏感度与第一半导体光源和第二半导体光源1、2的温度特性相匹配的光学传感器3能简单地调节第一半导体光源和第二半导体光源1、2，使得实现光电子装置所发射的混合光的所期望的与温度相关的最小的色度坐标偏移。
在图9A至10B中示出了以所发射的混合光的与温度相关的色度坐标偏移为形式的光电子装置100的调节特性的模拟，其中光电子装置100具有带有不同的第一敏感度和第二敏感度的光学传感器3。在此，与前述实施例相比，所示出的光学传感器3的敏感度991、992、993、1001、1002、1003纯粹示例性地被假设为如同样所示的Vλ曲线990分别被归一化到1的三角函数。
图9A中的与波长相关的敏感度991、992和993在570纳米处具有为1的最大灵敏度，而图10A中的与波长相关的敏感度1001、1002和1003在600纳米处具有为1的最大灵敏度。在所有示出的敏感度或灵敏度曲线中，相关联的所模拟的光学传感器3的灵敏度从400纳米线性上升直至最大值。从Vλ曲线的针对600纳米的波长的与波长相关的为-2％/nm的斜率出发，图9A中的敏感度991、992和993或该图中的敏感度1001、1002和1003具有-2％/nm、-1％/nm和-0.5％/nm的斜率。这些斜率在此和在下文中被定义为相对于最大值归一化的百分比数。前面所述的斜率因此也对应于光学传感器3的与波长相关的第二敏感度在第二波长范围中的相应的与波长相关的斜率。在图9B和10B中示出了所模拟的光电子装置所发射的混合光的由所示出的敏感度得到的与波长相关的色度坐标偏移，其中在图9B中，色度坐标994(三角形)基于敏感度991、色度坐标(未填充的圆形)基于敏感度992而色度坐标996(正方形)基于敏感度993。在图10B中，色度坐标1004(三角形)基于敏感度1001、色度坐标1005(未填充的圆形)基于敏感度1002而色度坐标1006(正方形)基于敏感度1003。图9B和10B中所示出的在位于通过线911和912绘出的范围之外的高温下的色度坐标“异常值”是所基于的模拟的伪像，这些伪像是由于如下方式造成的：在模拟中通过调节装置4仅再调节第二电流来将第一传感器信号与第二传感器信号341、342的恒定比例调节直至假设的最大值。
由光电子装置所发射的混合光的所期望的与温度相关的最小的色度坐标偏移看来，由两幅图9B和10B得知：在第二敏感度的与波长相关的斜率为-0.5％/nm(色度坐标996和1006)和-2％/nm(色度坐标994和1004)的情况下进行欠补偿或过补偿，其中过补偿基本上对应于在根据Vλ曲线的第一敏感度和第二敏感度的情况下结合图7A和7B所示的调节特性。与此相对地，图9B中的色度坐标995和图10B中的色度坐标1005的与温度相关的色度坐标偏移最可能对应于图2中所描述的沿着相关联的MacAdam椭圆的主轴的所期望的色度坐标偏移920。传感器灵敏度偏移到红色、即敏感度的最大值从图9A中的570纳米偏移到图10中的600纳米原则上得到相同的相关性，但是调节质量与第二敏感度的与波长相关的斜率相关性略微降低。这可以表示：例如当光谱灵敏度的斜率并且尤其是光学传感器的第二敏感度制造引起地要受到一定波动时，红移的边沿导致更稳定的比例。
与在555纳米处被归一化到1的Vλ曲线的与波长相关的为-1％/nm的平均斜率相比，由此针对根据按照图2的预给定优化的光学传感器3在600纳米到650纳米之间的波长范围中得到小于或等于-0.8％/nm的第二敏感度的与波长相关的平均斜率、即Vλ曲线的相对应的平均斜率的80％，并且大于或等于-0.2％/nm的第二敏感度的与波长相关的平均斜率、即Vλ曲线的相对应的平均斜率的20％，并且特别优选地得到约-0.5％/nm的第二敏感度的与波长相关的平均斜率、即Vλ曲线的相对应的平均斜率的50％。包括第二波长范围中的相应的第二敏感度的光谱相关性同样应视为分别到最大值被归一化为1。由于在约600纳米的波长以下的详细变化过程对调节特性具有较小的影响，所以被观察的光谱也到其在600纳米处的值被归一化到1，其中随后所述的斜率乘以因子2.5。
在图11A中示出根据另一实施例的光电子装置200，该光电子装置200是根据图4A的光电子装置100的修改方案。与光电子装置100相比，光电子装置200附加地具有带有至少一个第三LED 51的第三半导体光源5。在施加第三电流43时，在所示出的实施例中，至少一个第三LED 51并且由此第三半导体光源5发射具有在蓝色的第三波长范围中的第三特征波长并且具有第三强度的光。由于第三波长范围不同于第一波长范围和第二波长范围，所以在光电子装置200的情况下，前面所描述的由该光电子装置所发射的混合光的与温度相关的色度坐标变化被调节和被稳定到一个色度坐标。
第三特征波长和第三强度具有第三温度相关性和/或电流相关性和/或老化，光电子传感器3的第三敏感度与其匹配。在图11B中纯粹示例性地示出了光学传感器3的第一敏感度、第二敏感度和第三敏感度1101、1102和1103，以及(为了比较)示出了Vλ曲线990。光学传感器3将第三半导体光源5所发射的光的一部分510转换成第三传感器信号343。调节装置4调节第一电流、第二电流和第三电流41、42、43，使得第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号341、342、343的每两个的比例分别对应于预先确定的比例，该预先确定的比例是恒定的或者根据第一传感器信号和/或第二传感器信号和/或第三传感器信号341、342、343以预先确定的方式变化。
通过将第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号的比例分别彼此成对地选择，可以调整混合光的色度坐标。在这里所描述的波长范围和特征波长的情况下，光电子装置200例如能够实现沿着CIE标准色表的白色曲线调整(被调节到其)色度坐标。通过有目的地选择光学传感器3的第一敏感度、第二敏感度和第三敏感度1101、1102、1103又可以补偿半导体光源1、2和5的第一温度相关性、第二温度相关性和第三温度相关性，使得不再能够察觉光电子装置200所发射的混合光的与温度相关的或者与老化相关的色度坐标偏移。
从根据所描述的实施例中变得清楚的是：恰好通过适当匹配光电子装置100和200的光学传感器3的第一敏感度和第二敏感度或第一敏感度、第二敏感度和第三敏感度可以实现合适的调节特性，在该调节特性的情况下借助光学传感器3所提供的传感器信号和通过调节第一电流、第二电流以及必要时调节第三电流而调节到恒定的传感器信号比例，可实现光电子装置100或200的混合光的所期望的色度坐标稳定性。这通过以下方式实现：在此处描述的光电子装置100和200的情况下为了调节不仅将强度变化而且将半导体光源分别发射的光的波长变化直接转换成合适的传感器信号。
一般而言，在源的光谱分量变化的情况下的色度坐标稳定化问题可以通过源的相应光谱范围中的匹配的光谱灵敏度(例如通过一个或多个传感器刻面)而被减小到通过调节源电流来调节(例如保持恒定)传感器信号比例。
本发明并不通过参照实施例的描述而限于此。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其是包含权利要求书中的特征的任意组合，即使该特征或者组合本身并未明确地在权利要求书或者实施例中予以说明。

Claims (17)

1.一种用于发射具有在至少一个第一波长范围和至少一个第二波长范围中的光的混合光的光电子装置，其包括：
-具有第一发光二极管(11)的第一半导体光源(1)，其在施加第一电流(41)时发射具有在第一波长范围中的第一特征波长和具有第一强度的光，
-具有第二发光二极管(21)的第二半导体光源(2)，其在施加第二电流(42)时发射具有在第二波长范围中的第二特征波长和具有第二强度的光，其中第一波长范围和第二波长范围具有彼此不同的与波长相关的强度分布，
-光学传感器(3)，用于将第一半导体光源(1)所发射的光的一部分(110)转换成第一传感器信号(341)并且将第二半导体光源(2)所发射的光的一部分(210)转换成第二传感器信号(342)，以及
-调节装置(4)，用于根据第一传感器信号和第二传感器信号(341，342)调节第一电流和第二电流(41，42)，
其中
-第一半导体光源(1)所发射的光的第一特征波长和第一强度具有第一温度相关性(931，941)和/或电流相关性和/或老化，以及
-第二半导体光源(2)所发射的光的第二特征波长和第二强度具有不同于第一温度相关性(931，941)的第二温度相关性(932，942)和/或电流相关性和/或老化，
-光学传感器(3)在第一波长范围中具有与波长相关的第一敏感度，而在第二波长范围中具有与波长相关的第二敏感度，与波长相关的第一敏感度和与波长相关的第二敏感度与第一温度相关性和第二温度相关性(931，932，941，942)和/或电流相关性和/或老化相匹配，以及
-调节装置(4)调节第一电流和第二电流(41，42)使得第一传感器信号(341)与第二传感器信号(342)具有预先确定的比例。
2.根据权利要求1所述的光电子装置，其中
-光学传感器(3)具有带有第一敏感度和/或第二敏感度的光敏材料和/或至少一个滤光器(31)，其具有用于调整第一敏感度和/或第二敏感度的与波长相关的穿透性。
3.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中
光学传感器(3)具有第一传感器刻面(32)和第二传感器刻面(33)，第一波长范围中的光的部分(110)被射入到该第一传感器刻面(32)上，第二波长范围中的光的部分(210)被射入到该第二传感器刻面(33)上。
4.根据权利要求3所述的光电子装置，其中第一传感器刻面(32)和第二传感器刻面(33)在光学和电方面彼此分离。
5.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中光学传感器(3)具有硅-光电二极管(30)。
6.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中第一电流和/或第二电流(41，42)在工作时被调制。
7.根据权利要求6所述的光电子装置，其中第一电流和/或第二电流(41，42)通过接通和关断来调制。
8.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中
-第二特征波长处于Vλ曲线(990)的下降沿的区域中，以及
-第二敏感度具有与波长相关的斜率，该斜率不同于Vλ曲线(990)在第二波长范围中的与波长相关的斜率。
9.根据权利要求8所述的光电子装置，其中
-第二特征波长对于上升的温度变大，以及
-第二敏感度的与波长相关的平均斜率与Vλ曲线(990)在第二波长范围中的与波长相关的平均斜率的比例小于1。
10.根据权利要求9所述的光电子装置，其中
第二敏感度的与波长相关的平均斜率与Vλ曲线(990)在第二波长范围中的与波长相关的平均敏感度的比例大于或者等于0.2并且小于或者等于0.8。
11.根据权利要求8所述的光电子装置，其中
第一特征波长处于Vλ曲线(990)的上升沿或者最大值的区域中。
12.根据权利要求9所述的光电子装置，其中
第一特征波长处于Vλ曲线(990)的上升沿或者最大值的区域中。
13.根据权利要求10所述的光电子装置，其中
第一特征波长处于Vλ曲线(990)的上升沿或者最大值的区域中。
14.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中
-该光电子装置具有带有至少一个第三发光二极管(51)的第三半导体光源(5)，其在施加第三电流(43)时在工作中具有带有在第三波长范围中的第三特征波长和具有第三强度的光，
-第三波长范围具有不同于第一波长范围和第二波长范围的与波长相关的强度分布，以及
-第三特征波长和第三强度具有第三温度相关性和/或电流相关性和/或老化。
15.根据权利要求14所述的光电子装置，其中
-光学传感器(3)在第三波长范围中具有与波长相关的第三敏感度，该第三敏感度与第三温度相关性和/或电流相关性和/或老化匹配，
-光学传感器(3)将第三半导体光源(5)所发射的光的一部分(510)转换成第三传感器信号(343)，以及
-调节装置(4)调节第一电流、第二电流和第三电流使得第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号(341，342，343)中的每两个具有预先确定的比例。
16.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中
-光电子装置还具有壳体(8)，在该壳体中设置有第一半导体光源和第二半导体光源(1，2)和光学传感器(3)。
17.根据权利要求1或2所述的光电子装置，其中
-混合光在大于或等于0℃并且小于或等于60℃的温度范围中具有围绕平均色度坐标的与温度相关的色度坐标偏移，该色度坐标偏移沿着MacAdam椭圆的主轴围绕平均色度坐标。
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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

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