CN103154595B

CN103154595B - 光源

Info

Publication number: CN103154595B
Application number: CN201180029877.8A
Authority: CN
Inventors: 马丁·默克
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Osram Co Ltd
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: US20130170200A1; CN103154595A; EP2583024B1; DE102010023956A1; EP2583024A1; WO2011157574A1

Abstract

本发明提出一种光源，其包括至少一个照明单元（10、20、30），所述照明单元具有多个发光二极管，所述发光二极管具有多个第一发光二极管（1）和多个第二发光二极管（2），其中所述第一和第二发光二极管（1、2）辐射出具有彼此不同的颜色的光，并且其中，多个发光二极管沿着弯曲的曲线（4、4’、4”）设置。

Description

光源

技术领域

本发明提出一种具有发光二极管(LED)的光源。

本专利申请要求德国专利申请10 2010 023 956.9的优先权，其公开内容以参引的方式并入本文。

背景技术

现今，具有LED的、且尤其具有带有不同颜色的LED的、例如蓝色的、绿色的和/或红色的LED的LED簇的照明装置大多设置为紧凑的，其中各个彼此相邻的LED具有确定的间距，也称为“节距”，由于结构技术和/或热技术的原因，不能低于所述间距。此外，LED的总数通常也由于由LED在工作时发出的热量在照明装置的最大工作温度方面受到限制。

如果例如采用用于产生具有大约4000K色温的白光的典型的照明装置，那么所述照明装置例如能够具有大约21个绿色的或薄荷绿的LED和大约5个红色的LED。尤其需要红色的LED，以用于提高所谓的色彩再现指数(“color rendering index”，CRI)。由于在LED的设置和与绿色的LED相比的红色的LED的少的数量方面的上述观点，在具有尽可能均匀分布的红色的和绿色的LED的LED簇中的红色LED的间距最大化。

如果用这类照明装置照射物体，例如手或铅笔，那么观察者能够在照明装置的光中的物体所投射的阴影中明显察觉到由于在照明装置的LED簇内的少量的红色LED和其彼此间大的间距造成的颜色不均匀性，即所谓的色彩阴影或彩色图案，和亮度不均匀性，即所谓的亮度阴影或亮度图案。

为了使色彩阴影和亮度阴影最小化，需要明显更多的LED，然而，这由于上述在照明装置的放热方面的原因在技术上是不可能的，或仅在大的耗费的情况下是可能的。

在“IESNA照明设备手册(The IESNA Lighting Handbook)”，第九版，2000年，北美照明工程学会，纽约，3-18页和3-19页中指出，在800ms的观察时间后人眼的空间的分辨能力大约为0.6弧分。因此，不连续的亮度差必须具有更小的空间分辨率，以使观察者不会觉得受到干扰。

尤其在工作场所照明中，色彩阴影和/或亮度阴影能够被感受为受干扰的。为了对这加以说明，例如能够采用待照明的直角平行六面体作为投射阴影的物体，所述物体在平面上，例如桌子或工作板上，在中心处于空间坐标系(X，Y，Z)的原点上，并且分别在X方向上和Y方向上具有5mm的在空间伸展和在Z方向上具有150mm的空间伸展，这与直角平行六面体上侧的在平面上的高度相当符。此外，能够采用具有红色的和绿色的LED的照明装置，所述红色的和绿色的LED彼此间具有对于传统照明装置而言典型的3mm的间距，并且所述照明装置安装成在平面上的1000mm的高度上相应于竖直空间坐标Z＝1000mm，并且在水平空间坐标中X＝500mm和Y＝500mm。通过模拟能够示出，在平面上，在直角平行六面体的黑色的核心阴影旁边能够分别发现具有0.2mm宽的色彩阴影的形式的彩色边缘，所述彩色边缘由在一侧上的红色LED并且由在另一侧上的绿色LED造成。此外，如果假设观察者从典型地大约0.7m的距离观察阴影，那么色彩阴影的宽度相应于大约为1弧分的相应的空间分辨率，以至于即便从这样的距离也还能够清楚察觉到色彩阴影。因此，在这种工作场所照明的情况下，不同颜色的LED彼此间的最大间距必须小于大约1.5mm，以便避免否则清楚可见的且可不连续地察觉的彩色边和亮度边，然而这在技术上通常是不可能的。

此外能够指出，为照明装置的LED附加地使用一个共同的反射器也不能够避免彩色投影，并且相反造成不连续的有规则的“周期性的”彩色图案。

因此，通常在传统的具有LED簇的照明装置中例如使用光学膜，例如散射膜，然而，所述光学膜降低了光学效率。

发明内容

至少一个实施形式的目的是，提出一种具有发光二极管的光源，所述光源能够至少减少之前说明的缺点。

所述目的通过具有至少一个照明单元的光源得以实现。所述主题的有利的实施形式和改进方案由下面的说明和附图中得知。

根据本发明的至少一个实施形式的光源尤其包括具有多个发光二极管的至少一个照明单元，所述照明单元具有多个第一发光二极管和多个第二发光二极管。第一发光二极管和第二发光二极管分别辐射出具有彼此不同的颜色的光。此外，多个发光二极管沿着弯曲的曲线设置。

在此和在下面，弯曲的曲线表现为连续的、不间断的且无间隙的曲线，所述曲线将发光二极管(LED)至少想像地相互连接。此外，弯曲的曲线不具有直的部分路段并且不具有弯折部。换言之，多个LED的三个紧邻的LED总是不沿着一条直线设置。弯曲的曲线在其基本形状方面能够尤其从由圆、椭圆、圆弧、椭圆弧、螺旋线、样条曲线和上述形状的组合构成的组中选择。在此，具有连续的且没有弯折部地彼此设置的曲线段的曲线称为样条曲线，所述曲线段例如能够分别通过多项式函数、圆函数、椭圆函数和/或三角函数定义。因此，样条曲线也能够称为自由曲线，所述自由曲线尤其在数学的意义上能够是连续的并且可微分至少一次，进而不具有间隙或弯折部。如果将在光源中的LED的位置的设置定义为在坐标系中的点，那么弯曲的曲线尤其为在给定的边界条件下表示最短的曲线的那条曲线，所述曲线将所有通过LED确定的点彼此连接。给定的边界条件例如能够尤其优选从弯曲的曲线的基本形状中选择和必要时从样条曲线的曲线段的最高多项式次数中选择。

如在传统的照明装置中，通过多个LED中的每个在照射对象时也产生在对象的后方的阴影，所述阴影相应于所述LED的颜色。然而，在这里说明的光源中的多个LED的沿着弯曲的曲线的设置与在具有行和列的矩阵样式中的LED的传统设置不同，由此，在照射对象时，能够有利地实现第一和第二LED的不同的阴影投射的叠加，由此，能够至少减小在已知的、具有不同颜色的LED的照明装置中可识别的色彩阴影和亮度阴影，或者甚至对于观察者而言完全不再能够察觉到所述色彩阴影和亮度阴影。

换言之，与已知的具有多个不同颜色的LED的照明装置相比，能够将借助于这里说明的光源可察觉到的色彩阴影和在亮度和阴影的颜色，即色彩阴影和亮度阴影中的尤其是“周期性”和规律性最小化或甚至消除，而不必在发光二极管的光路中设置例如为散射膜的光学膜。尤其可能的是，在观察者的感知中，阴影能够有利地消退，并且在亮度变化和色彩变化方面能够变模糊，和/或能够降至肉眼的分辨能力之下。

当从第一元件开始，沿着弯曲的曲线的走向直至第二元件未设有另一第一元件和另一第二元件时，第一元件和第二元件，即例如第一LED和第二LED或者两个第一LED或两个第二LED在此并且接下来沿着弯曲的曲线紧邻。否则，当第一元件到第二元件的间距比第一元件到任意另一第二元件的间距更短时，第一和第二元件紧邻。

通过下述实施形式中的至少一个或多个能够进一步促进和加强在这里说明的光源的之前阐述的能够减少或完全防止色彩阴影和亮度阴影的效果。

第一和第二LED尤其能够优选交替地沿着弯曲的线设置。在多个LED中，一个第一发光二极管和沿着弯曲的曲线紧邻的一个第二发光二极管总是能够构成照明组。因此，第一和第二LED能够构成多个照明组。在照明组之间能够设置有其他的第一和/或第二LED。每个照明组能够具有相应的设置方向，所述设置方向限定为从第一发光二极管朝向第二发光二极管。特别有利的是，至少两个照明组的相应的设置方向是不同的。换言之，照明组中的至少两个相互扭转。此外，多个照明组或甚至所有照明组也能够相互扭转，并且因此所述照明组具有彼此不同的设置方向。

此外，照明组中的每个能够在第一和第二LED之间具有间距，其中在至少两个照明组中，优选在多个照明组中，并且或者尤其优选在所有照明组中，所述相应的间距是不同的。

此外，至少两个沿着弯曲的曲线紧邻的第一LED的间距能够与至少两个沿着弯曲的曲线紧邻的第二LED的间距不同。附加地或替选地，在至少三个沿着弯曲的曲线紧邻的第一和/或第二LED中，每两个紧邻的LED的两个间距能够是不同的。换言之，第一和/或第二LED与两个沿着弯曲的曲线在不同方向上紧邻的第一或第二LED能够具有不同的间距。

多个第一和/或第二LED，或尤其优选所有第一和/或第二LED优选能够具有前面提及的不同的间距。

此外，光源能够具有多个照明单元。多个照明单元，即至少两个照明单元中的每个，能够具有一个或多个之前提及的特征。照明单元尤其能够是彼此不同的，例如在弯曲的曲线方面涉及其尺寸、长度和/或形状彼此不同，和/或在设置方向和/或不同照明单元的至少两个或优选多个照明组的在上面限定的间距方面彼此不同。多个照明单元中的至少两个尤其能够具有以上述方式分别设置在相应的弯曲的曲线上的多个发光二极管，并且弯曲的曲线能够是彼此不同的。替选地或附加地，一个照明单元的照明组和另一照明单元的与上述照明组紧邻的照明组能够具有不同的设置方向。这优选适用于照明单元的多个照明组，或尤其优选适用于照明单元的所有照明组。

特别优选的是，在多个照明单元中，相应的弯曲的曲线被限定为，使得所述曲线不相交。多个照明单元的弯曲的曲线例如能够是以一个位于另一个中的方式设置的圆、椭圆或它们的弧。此外，弯曲的曲线也能够并排设置。此外，弯曲的曲线也能够是彼此扭转的圆、椭圆、圆弧、椭圆弧或螺旋线，其中，弯曲的曲线在其形状方面分别能够是相同的或也能够是不同的。

此外，多个LED能够附加地具有多个第三LED，所述第三LED辐射出具有与第一和第二LED不同颜色的光。例如，具有第一和第二LED的多个照明组能够附加地具有第三LED。尤其优选地，照明组中的每个能够具有第一、第二和第三LED。

与第一和/或第二和/或其他第三LED相比，在第三LED的设置和/或间距方面，对第一和第二LED的上述内容适用于第三LED。在此，照明组能够具有从第一LED到第二LED的第一设置方向和从第二LED到第三LED的第二设置方向，其中对于第一和第二设置方向而言分别适用对设置方向的上述内容。

多个LED中的LED例如能够实现为具有基于砷化物、磷化物和/或氮化物化合物半导体材料系统的半导体层序列的形式的LED芯片，或者也实现为在壳体中的相应的LED芯片，其中，多个LED中的每个例如能够设置在自身的壳体中。例如，第一和第二LED和/或必要时第三LED也能够设置在一个共同的壳体中。此外，一个或多个LED也能够具有浇注料和/或一种或多种用于转换波长的颜料，以便达到所辐射的光的所希望的色坐标和所希望的色温。这类LED和其变型对于本领域技术人员而言是已知的，并且在此不再进一步阐述。

一个照明单元的或多个照明单元的多个LED能够设置在例如是电路板的共同的载体上和/或设置在共同的热沉上，并且电连接。用于照明单元的载体例如能够成形为弯曲的曲线的形状。

多个LED中的LED能够在工作时辐射出具有恒定强度的光，或替选于此，分别辐射出具有变化的强度的光。由多个LED中的每个所辐射出的光的相应的辐射方向能够是相同的或也能够是不同的。此外，多个LED中的LED能够具有一个或多个透镜和/或一个或多个反射器，借助于上述透镜和反射器能够调整LED的相应的辐射特性。此外，一个共同的载体例如也能够具有一个反射器和/或一个或多个透镜，上述反射器和/或透镜沿辐射方向设置在多个LED的下游。

多个LED尤其能够辐射出白色的光，所述白色的光尤其能够适合于照明目的。为此，第一LED例如能够辐射出蓝色的光，并且第二LED能够辐射黄色的光。此外，第一LED例如也能够辐射出白色的光，并且第二LED辐射出彩色的光，例如红色的光，以用于调整由光源辐射出的光的色温。如果光源具有多个第一、第二和第三LED，那么所述LED分别能够优选辐射出绿色的、蓝色的和红色的光。通过相对地改变第一、第二和必要时第三LED彼此间的光亮度，能够调整由光源辐射出的光的颜色、光亮度和色温。

在一个尤其优选的实施形式中，光源具有分别带有多个第一和第二发光二极管的至少两个照明单元，所述发光二极管分别设置在具有椭圆或圆的形状的弯曲的曲线上，其中，弯曲的曲线以一个位于另一个中的方式设置，并且所述弯曲的曲线具有一个共同的中心点，并且其中，至少两个照明单元中的一个的至少一个第一发光二极管和至少两个照明单元中的第二个的与上述发光二极管紧邻的第一发光二极管与中心点不设置在一条直线上。此外，照明单元和/或多个LED能够具有上述特征中的一个或多个。

由于所说明的不同的设置方向以及在一个照明单元内的不同的间距以及多个、即至少两个照明单元的设置，能够在第一和第二和必要时还有第三LED的设置中有利地实现尽可能大的程度的不规律性，由此能够减小或完全防止色彩阴影和/或亮度阴影。与常常具有一种颜色的大量LED和此外还具有另一颜色的少量LED以产生所希望的混合光的传统的照明装置相比，在此说明的光源中能够使用相对较多数量的不同颜色的LED。

附图说明

从下面的结合图1和2所说明的实施形式中得到本发明的其他优点和有利的实施形式和改进方案。

附图示出：

图1示出根据一个实施例的光源的示意图；并且

图2示出根据另一实施例的光源的示意图。

在实施例和附图中，相同的或起同作用的组件能够分别设有相同的附图标记。所示出的元件和其相互间的尺寸关系基本上不视为是合乎比例的，相反，为了更好的可示性和/或为了更好的理解，可以将各个元件，例如层、器件、构件和区域夸大的厚度或大小示出。

具体实施方式

在图1中示出用于光源100的一个实施例，所述光源具有照明单元10。照明单元10包括多个发光二极管(LED)，所述发光二极管具有多个第一LED1和多个第二LED2，其中，第一LED1辐射出具有与第二LED2不同的颜色的光。例如，第一LED1辐射出蓝色的光，并且第二LED2辐射出黄色的光，以至于蓝色的和黄色的光的叠加获得从光源100辐射出的白色的光。

多个LED，即多个第一和第二LED1、2沿着弯曲的曲线4设置，在已示出的实施例中，所述弯曲的曲线纯粹示例地构成为椭圆弧。替选于此，弯曲的曲线也能够构成为圆、椭圆、圆弧、螺旋线、样条曲线或上述形状的组合，如同在发明内容部分中所说明的。

第一和第二LED1、2沿着弯曲的曲线4交替地设置，其中，第一LED1和沿着弯曲的曲线4紧邻所述第一LED的第二LED2分别构成照明组5、5’、5”。在照明组5、5’、5”之间还能够附加地设置有其他LED，例如第一和/或第二LED1、2或与其不同的LED。

每个照明组5、5’、5”具有相应的设置方向6、6’、6”，所述设置方向从相应的第一LED1指向相应的第二LED2。设置方向6、6’、6”进而照明组5、5’、5”彼此扭转。

此外，照明组5、5’、5”彼此间具有不同的间距。第一和第二LED1尤其还分别具有与沿着弯曲的曲线4紧邻的相应的第一或第二LED不同的间距。此外，至少两个沿着弯曲的曲线4紧邻的第一发光二极管1的间距也不同于至少两个紧邻的第二发光二极管2的间距。

因此，由于沿着弯曲的曲线4的所示出的设置，第一和第二LED1、2具有高度的不规律性，由此，在通过光源100照射物体时，与具有不同颜色的LED的传统照明装置相比，能够减少色彩阴影和亮度阴影。

光源100还具有用于构成为半导体芯片的第一和第二LED1、2的一个共同的载体(未示出)。载体具有电路板，所述电路板依照弯曲的曲线4成形。

在图2中示出用于光源200的另一实施例，所述实施例与前述实施例相比，除了第一和第二LED1、2以外还具有多个第三LED3，其中为了清楚起见，只有一些LED1、2、3设有附图标记。每个照明组5、5’、5”配设有一个第一LED1、一个第二LED2和一个第三LED3。

第三LED辐射出与第一和第二LED1、2不同的光。在所示出的实施例中，第一LED1辐射出蓝色的光，第二LED2辐射出绿色的光，并且第三LED3辐射出红色的光，以至于光源200辐射出白色的光。在此，由第一、第二和第三LED1、2、3分别辐射出的强度能够是可调整的，以至于由光源200辐射出的光的色温和色坐标因此能够是可选的。

在所示出的实施例中，光源200具有分别带有多个LED，即多个第一、第二和第三LED1、2、3的三个照明单元10、20、30。照明单元10、20、30的任意多个LED设置在具有椭圆形状的相应的弯曲的曲线4、4’、4”上。替选于此，一个或多个或所有弯曲的曲线例如也能够是圆或封闭的样条曲线。

照明单元10、20、30中的每个具有沿着相应的弯曲的曲线4、4’、4”延伸的电路板，第一、第二和第三LED1、2、3分别被装配在所述电路板上，并且彼此互连。

弯曲的曲线4、4’、4”以一个位于另一个中的方式设置，并且具有一个共同的中心点9，其中，照明单元10的照明组5’的至少一个第一发光二极管1和照明单元20的照明组5”的与上述第一发光二极管紧邻的第一发光二极管1与中心点9不设置在一条直线上。特别是在已示出的实施例中，没有第一LED1、第二LED2以及第三LED3与紧邻其的相应的相同的LED1、2、3与中心点9设置在一条直线上，以至于照明单元10、20、30的照明组围绕中心点9彼此扭转或位移。由此，照明单元10、20、30中的一个的照明组中的每个和照明单元10、20、30中的另一个的相应地紧邻其的照明组具有不同的设置方向。

此外，沿着相应的弯曲的曲线4、4’、4”紧邻的照明组彼此间的相应的间距也附加地改变，以至于在各个照明组方面照明单元10、20、30也不规律地相对旋转。对于在已示出的实施例中的照明组而言，第一LED1与第二LED2的间距以及第二LED2与第三LED3的间距分别总是基本上相同的。替选于此，相应的间距也能够是不同的，并且在照明组与照明组间不规律地变化。

通过多个LED1、2、3的沿着弯曲的曲线4、4’、4”的设置，在用光源200照射物体时，造成色彩阴影的叠加，并且尤其是造成色彩阴影的涡旋，这能够通过对借助于在此说明的光源200倾斜地射入具有分别为300mm的棱长的直角平行六面体上的照明进行模拟来示出。这造成消退的阴影和阴影中的柔和的颜色分布，其中，如在具有带有明显可区分的色坐标，所谓的CIE-x-y坐标的不同颜色的LED的传统的照明装置中一样，避免了不连续的色彩阴影。通常出现的色差在光源200中尤其通过涡旋得以最小化，以至于在阴影的亮度和/或颜色方面不出现规律性和周期性。

替选地或附加地，光源100、200也能够具有在发明内容部分中所说明的实施形式的其他特征。

本发明不局限于借助所述实施例的说明。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，这尤其是包括在说明书中的特征的每个组合，即使所述特征或所述组合本身在实施例中没有明确地说明也如此。

Claims

1.包括至少一个照明单元(10、20、30)的光源，所述照明单元具有：

-多个发光二极管，所述多个发光二极管具有多个第一发光二极管(1)和多个第二发光二极管(2)，

-其中，所述第一和第二发光二极管(1、2)辐射出具有彼此不同的颜色的光，

-其中，所述多个发光二极管沿着弯曲的曲线(4、4’、4”)设置,

-其中，各一个第一和沿着所述弯曲的曲线(4、4’、4”)紧邻的第二发光二极管(1、2)构成照明组(5、5’、5”)，每个照明组具有从相应的所述第一发光二极管(1)指向相应的所述第二发光二极管(2)的相应的设置方向(6、6’、6”)，

-其中，所有照明组(5、5’、5”)的所述相应的设置方向(6、6’、6”)是不同的，

-其中，所有照明组(5、5’、5”)具有在相应的所述第一和第二发光二极管(1、2)之间的不同的间距。

2.根据权利要求1所述的光源，其中，所述弯曲的曲线(4、4’、4”)从由圆、椭圆、圆弧、椭圆弧、螺旋线、样条曲线和它们的组合所构成的组中选择。

3.根据权利要求1或2所述的光源，其中，沿着所述弯曲的曲线(4、4’、4”)紧邻的至少两个第一发光二极管(1)之间的间距与紧邻的至少两个第二发光二极管(2)之间的间距不同。

4.根据权利要求1或2所述的光源，其中，沿着所述弯曲的曲线(4、4’、4”)紧邻的至少三个第一发光二极管(1)之间的间距分别不同。

5.根据权利要求1或2所述的光源，其中，沿着所述弯曲的曲线(4、4’、4”)紧邻的至少三个第二发光二极管(2)之间的间距分别不同。

6.根据权利要求1或2所述的光源，包括多个彼此不同的照明单元(10、20、30)。

7.根据权利要求6所述的光源，其中，所述照明单元(10、20、30)分别具有多个分别沿着弯曲的曲线(4、4’、4”)设置的发光二极管，并且所述弯曲的曲线(4、4’、4”)是彼此不同的。

8.根据权利要求6所述的光源，其中，所述多个照明单元(10、20、30)的所述弯曲的曲线(4、4’、4”)不相交。

9.根据权利要求6所述的光源，其中，一个照明单元(10)的至少一个照明组(5’)和另一照明单元(20)的与上述照明组紧邻的照明组(5”)具有不同的设置方向。

10.根据权利要求1或2所述的光源，其中，多个发光二极管还具有多个第三发光二极管(3)，所述多个第三发光二极管辐射出具有与所述第一和第二发光二级管(1、2)不同的颜色的光。

11.根据权利要求1或2所述的光源，其中，所述照明组(5、5’、5”)中的每个具有第一、第二和第三发光二极管(1、2、3)。

12.根据权利要求1或2所述的光源，其中，所述至少一个照明单元(10、20、30)的多个所述发光二极管辐射出白色的光。

13.根据权利要求1或2所述的光源，包括分别具有多个第一和第二发光二极管(1、2)的至少两个照明单元(10、20、30)，所述第一和第二发光二极管分别设置在具有椭圆或圆的形状的弯曲的曲线(4、4’、4”)上，其中，所述弯曲的曲线(4、4’、4”)以一个位于另一个中的方式设置并且具有共同的中心点(9)，并且其中，所述至少两个照明单元(10、20、30)中的一个的至少一个第一发光二极管(1)和所述至少两个照明单元(10、20、30)中的第二个的与所述至少一个第一发光二极管紧邻的第一发光二极管(1)与所述中心点(9)不设置在一条直线上。