DE102005045106A1 - Blitzmodul mit Quantenpunktlichtumwandlung - Google Patents

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Jenet Bee Yin Air Itam Chua
Kian Shin Gelugor Lee
Kee Yean Prai Ng
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Abstract

Ein Blitzmodul umfasst eine erste Lichtquelle, die ein erstes Primärlicht emittiert, und umfasst eine erste Wellenlängenumwandlungsauflage, die auf der ersten Lichtquelle angeordnet ist, um eine erste Lichtfarbe zu liefern. Die erste Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst eine erste Mehrzahl von Quantenpunkten, die in einem Matrixmaterial dispergiert sind. Das Blitzmodul umfasst ferner eine zweite Lichtquelle, die eine zweite Lichtfarbe liefert.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Patentanmeldung ist eine Teilfortsetzung der Patentanmeldung Seriennummer 10/966,534 der gleichen Anmelderin, die den Titel DEVICE AND METHOD FOR EMITTING OUTPUT LIGHT USING QUANTUM DOTS AND NON-QUANTUM FLUORESCENT MATERIAL trägt, am 14. Oktober 2004 von Janet Bee Yin Chua, Kok Chin Pan, Kee Yean Ng, Kheng Leng Tan und Tajul Arosh Baroky eingereicht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist. Die vorliegende Patentanmeldung ist ferner eine Teilfortsetzung der US-Patentanmeldung Seriennummer 10/742,310 der gleichen Anmelderin, die den Titel FLASH LIGHTING FOR IMAGE ACQUISITION trägt, am 18. Dezember 2003 von Kian Shin Lee, Janet Bee Yin Chua, Yue Hoong Lau, Teoh The Seah und Joon Chok Lee eingereicht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen von Licht emittierenden Dioden bzw. auf Leuchtdioden-Vorrichtungen („LED"-Vorrichtungen) und insbesondere auf LED-Vorrichtungen, die Licht von einer Anzahl von LEDs mischen, um weißes Licht zu erzeugen.
  • Licht ist bei der Bilderzeugung von fundamentaler Bedeutung, und die Beschaffenheit des Lichts wirkt sich auf die resultierende Bildqualität aus. Beispielsweise kann die Farbe einer bei der Bilderzeugung verwendeten Lichtquelle den Farbton des Bildes beeinflussen. Die Farbe einer Lichtquelle ist oft durch ihre Farbtemperatur und ihren Farbwie dergabeindex („CRI" – color rendering index) gekennzeichnet. Die Farbtemperatur gibt das durch die Lichtquelle gelieferte Licht im Vergleich zu Licht an, das durch einen schwarzen Strahler bei einer bestimmten Temperatur emittiert würde. Beispielsweise weist eine Glühlampe von 100 Watt eine Farbtemperatur von etwa 2870 Grad Kelvin auf, was bedeutet, dass das durch die Glühlampe emittierte Licht etwa dieselbe Farbe (allgemein gelblich-weiß) aufweist wie ein schwarzer Körper, der auf 2870 Grad Kelvin aufgeheizt wird.
  • Die Farbtemperatur ist nützlich beim Bestimmen des richtigen Filmtyps, der in der Photographie zu verwenden ist, und dabei, die richtigen Lichtquellentypen für Bilderzeugungsanwendungen festzulegen. Beispielsweise ist ein Tageslichtfilm farblich ausgewogen (d.h. er reproduziert exakt die Farbe eines Subjekts in einem Bild), wenn er mit einer Lichtquelle verwendet wird, die eine Farbtemperatur von 5500 Grad Kelvin aufweist, z.B. Tageslicht oder Licht von einem Strobe-Licht. Ein Wolfram-Film ist farblich ausgewogen, wenn er mit einer Lichtquelle verwendet wird, die eine Farbtemperatur von etwa 3200 Grad Kelvin aufweist, was ein oft als „warm" beschriebenes orangefarbenes Licht ist. Bühnenbeleuchtung, Flutlicht und Beleuchtung in Privathaushalten sind üblicherweise Quellen warmen Lichts. Wenn derartige Lichtquellen verwendet werden, um ein mit Tageslichtfilm abgebildetes Subjekt zu beleuchten, weist das Bild oft einen Anflug von Orange auf. Wenn, analog dazu, ein Wolfram-Film verwendet wird, um ein Subjekt abzubilden, das durch Strobe-Lichter oder Tageslicht beleuchtet wird, erscheint das Bild bläulich.
  • Jedoch können Lichtquellen derselben Farbtemperatur bezüglich der Qualität des emittierten Lichts stark variieren. Eine kann ein kontinuierliches Spektrum aufweisen, während die Andere lediglich Licht in einigen wenigen schmalen Bändern des Spektrums emittiert, wobei doch beide dieselbe Farbtemperatur aufweisen. Eine sinnvolle Art und Weise, die Qualität einer Lichtquelle zu bestimmen, ist ihr CRI. Um einen CRI-Wert zu ermitteln, betrachten Beobachter acht standardmäßige Pastellfarben unter der zu bewertenden Lichtquelle und unter Licht von einer Schwarzkörperquelle (z.B. einer Glühlampe), die dieselbe Farbtemperatur aufweist. Grob gesagt wird der CRI berechnet, indem die Einschätzung der Beobachter des Umfangs der Unterschiede bezüglich des Erscheinungsbildes der Farben unter den zwei Lichtern gemittelt wird. Der CRI kann lediglich dazu verwendet werden, zwei Lichtquellen miteinander zu vergleichen, die dieselbe Farbtemperatur aufweisen. Er dient als Qualitätsunterscheidung zwischen Lichtquellen, die Licht derselben Farbe emittieren. Der höchste erreichbare CRI beträgt 100.
  • Seit den fünfziger Jahren verwenden Photographen elektronische Blitzröhren, um ein Subjekt zu beleuchten, wenn sie ein Bild auf Film oder mit einer digitalen Bilderzeugungsvorrichtung aufnehmen. Eine typische elektronische Blitzröhre weist ein Gas, z.B. Xenon, oder eine Kombination von Gasen in einer Röhre auf, wobei sich an beiden Enden Elektroden und in der Mitte der Röhre eine Metallauslöseplatte befinden. An die Elektroden wird eine Spannung angelegt, um das Gas in der Blitzröhre zu ionisieren. Elektronen fließen durch das ionisierte Gas hindurch und regen die Gasionen an, die sichtbares Licht emittieren. Das emittierte Licht liegt üblicherweise in einem sehr schmalen Band von Wellenlängen, die den Pegeln des atomaren Übergangs in dem Gas entsprechen. Somit ist das aus einer Blitzröhre emittierte Licht im Wesentlichen feststehend.
  • Eine LED ist ein Halbleiterbauelement, das in der Lage ist, Licht zu emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch dasselbe fließt. LEDs werden bei vielen Anwendungen eingesetzt, z.B. bei elektronischen Anzeigen, Verkehrssignalen und Videozeichen. LEDs emittieren monochromatisches Licht. Eine Art und Weise, die Lichtausgabe einer im Wesentlichen monochromatischen Quelle zu charakterisieren, bedient sich des Halbwertsbreite-Werts des emittierten Lichts. Die Halbwertsbreite ist die Breite des Spektrums ab der Hälfte der maximalen (Spitzen-)Emission. Die Halbwertsbreite von durch eine LED emittiertem Licht liegt in einem engen Bereich, üblicherweise bei etwa 20–50 Nanometern („nm"). Bei manchen Anwendungen wird ein Leuchtstoff an die LED angelegt, um die Halbwertsbreite zu verbreitern und die Spitzenwellenlänge des emittierten Lichts zu verschieben.
  • LED-Blitzmodule, wie sie bei oder mit Kameras, Digitalkameras und eine Kamera enthaltenden Vorrichtungen wie z.B. Mobiltelefonen und persönlichen digitalen Assistenten eingesetzt werden, verwenden Leuchtstoff-umgewandelte LEDs, um einen „weißen" Blitz zu erzeugen. Das LED-Blitzmodul weist üblicherweise eine oder mehr blaue LEDs (Primäremitter) auf, wobei Leuchtstoffe (Sekundäremitter) auf die blauen LEDs aufgebracht werden. Der Spektralgehalt des Blitzlichts wird durch die Sekundäremissionen der Leuchtstoffe und die Primäremissionen der LEDs bestimmt. Unter Verwendung dieser Techniken erlangen Blitzmodule Farbtemperaturen im Bereich zwischen etwa 3500 Grad Kelvin und etwa 8500 Grad Kelvin. Jedoch beträgt der CRI üblicherweise nur etwa 65. Ein LED-Blitzmodul, das weißes Licht mit einem höheren CRI liefert, ist wünschenswert.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Blitzmodul mit verbesserten Charakteristika zu liefern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Blitzmodul gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Blitzmodul umfasst eine erste Lichtquelle, die ein erstes Primärlicht emittiert, und umfasst eine erste Wellenlängenumwandlungsauflage, die auf der ersten Lichtquelle angeordnet ist, um eine erste Lichtfarbe zu liefern. Die erste Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst eine erste Mehrzahl von Quantenpunkten, die in einem Matrixmaterial dispergiert sind. Das Blitzmodul umfasst ferner eine zweite Lichtquelle, die eine zweite Lichtfarbe liefert.
    •
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A eine Seitenansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 100 mit einer Wellenlängenumwandlungsauflage 102 zur Verwendung bei Ausführungsbeispielen der Erfindung;
  • 1B eine Seitenansicht einer weiteren Licht emittierenden Vorrichtung mit einer Wellenlängenumwandlungsauflage in Kombination mit einer herkömmlichen Leuchtstoffschicht zur Verwendung bei Ausführungsbeispielen der Erfindung;
  • 2 ein Blitzmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 ein Blockdiagramm eines Bilderzeugungssystems gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 4A eine isometrische Ansicht eines Bilderzeugungssystems, das eine Kamera, eine Linse, einen Photodetektor und ein Blitzmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist; und
  • 4B eine isometrische Ansicht eines Bilderzeugungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in ein Mobiltelefon integriert ist.
  • 1A ist eine Seitenansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 100 mit einer Wellenlängenumwandlungsauflage 102 zur Verwendung bei Ausführungsbeispielen der Erfindung.
  • Die Licht emittierende Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle 104, z.B. einen LED-Chip, die auf einem Substrat 106, einem Träger oder einer Chiphalterung angebracht ist. Alternativ dazu wird eine andere Art von Lichtquelle verwendet, z.B. ein Halbleiter-Vertikaloberflächenemissionslaser VCSEL. Die Lichtquelle 104 ist an einer ersten elektrischen Kontaktanschlussfläche 108 angelötet oder auf andere Weise befestigt („Chip-angeschlossen"). Eine Drahtbondverbindung 110 befestigt eine (nicht gezeigte) Elektrode der Lichtquelle 104 an einer zweiten elektrischen Kontaktanschlussfläche 112. Die elektrischen Kontaktanschlussflächen 108, 112 sind mit einer Stromversorgung verbunden, die bei manchen Ausführungsbeispielen eine variable Stromversorgung ist.
  • Die Lichtquelle 104 umfasst eine (nicht gezeigte) LED, die eine relativ schmale Bandbreite an Licht emittiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die LED eine blaue LED, die eine Mittenwellenlänge von weniger als 450 nm aufweist. Bei anderen Ausführungsbeispielen weist die LED eine Mittenwellenlänge von weniger als 400 nm auf, und bei wieder anderen Ausführungsbeispielen ist die LED eine ultraviolette LED („UV"-LED). Die Mittenwellenlänge der Primäremission ist so gewählt, dass sie Quantenpunkte 114, 116, 118 in der Wellenlängenumwandlungsauflage 102 der LED-Vorrichtung 100 anregt, und hängt von dem für die Quantenpunkte gewählten Material ab. Die Größe der Quantenpunkte ist zu Veranschaulichungszwecken übertrieben dargestellt.
  • Die Wellenlängenumwandlungsauflage 102 umfasst eine Mehrzahl von Quantenpunkten 114, 116, 118, die in einem Matrixmaterial 122 dispergiert sind. Geeignete Matrixmaterialien sind allgemein transparent für die Wellenlänge von durch die LED emittiertem Licht und für die Wellenlängen von durch die Quantenpunkte 114, 116, 118 emittiertem Licht. Beispiele von Matrixmaterialien umfassen Polymethylmethacrylat („PMMA"), Polystyren, Polycarbonat, Sol-Gel, UV-härtbare Harze und hitzehärtbare Harze, z.B. Epoxide. Die Wellenlängenumwandlungsauflage 102 wird als Filmschicht auf die Lichtquelle 104 aufgebracht, wird gegossen, gezogen, geformt oder auf andere Weise auf die Lichtquelle 104 aufgebracht. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind manche oder alle Quantenpunkte mit einem Material beschichtet, um die Kompatibilität mit dem Matrixmaterial zu erhöhen und/oder um die Agglomeration bzw. Aggregation der Quantenpunkte in der Matrix zu verhindern und/oder die Quantenpunkte zu stabilisieren und/oder ihre Sekundäremissionen zu verbessern.
  • Beschichtungen auf Quantenpunkten können organische Abdeckungen, Hüllen oder Abdeckungen, die aus Glasmaterial hergestellt sind, z.B. Nanopartikel aus Siliziumdioxid (SiO2), sein. Organische Abdeckungen können unter Verwendung von Ag2S und Cd(OH)2, wobei Cd2+ vorzugsweise bei einem hohen pH-Wert passiviert, auf Quantenpunkten gebildet werden. Eine Oberflächenmodifizierung der Quantenpunkte wird anschließend durchgeführt, indem ein organischer Farbstoff bzw. organische Farbstoffe an der passivierten Oberfläche der Quantenpunkte angebracht werden. Als Beispiel ist das Oberflächentensid CdSe labil und kann durch eine sequentielle Addition von Se+ und Cd2+ ersetzt werden, die wachsen können, um einen Keim (d.h. den ursprünglichen Quantenpunkt) größer zu machen. Bei einer an Cd2+ reichen Oberfläche kann die Oberfläche mit Ph-Se– behandelt werden, und eine organische Beschichtung wird kovalent an die Oberfläche gebunden. Diese Isolierung von molekularen Partikeln wird als „abgedeckt" bezeichnet. Arten von bekannten Abdeckmolekülen umfassen Michelle-Flüssigkeiten, auf Sulfur basierende Thio-Endungen, Phosphat-Endungen, Stickstoff-Endungen, z.B. Pyridin und Pyrazin, und Dendron-Abdeckungen, die aus mehrsträngigen Liganden hergestellt sind.
  • Hüllen sind Beschichtungen auf einem Innerer-Kern-Material (Quantenpunkte). Allgemein beruhen Beschichtungsmaterialien, die die Hüllen bilden, auf Oxid- oder Sulfid. Beispiele von Hülle-/Kernmaterialien umfassen TiO2/CdS, ZnO/CdSe, ZnS/CdS und SnO2/CdSe. CdSe-Kernmaterialien können auch mit ZnS, ZnSe oder CdS beschichtet sein, was die Effizienz der Lichtumwandlung durch das CdSe bedeutend verbessert.
  • Die Quantenpunkte 114, 116, 118 sind sehr kleine, üblicherweise im Nanometerbereich liegende Partikel eines anorganischen kristallinen Materials, z.B. Cadmiumselenid („CdSe"), Zinksulfid („ZnS"), Cadmiumtellurid („CdTe"), Cadmiumsulfid („CdS"), Cadmiumphosphid („CdPo"), Zinkselenid („ZnSe"), Zinktellurid („ZnTe"), Zinkphosphid („ZnPo"), Magnesiumsulfid („MgS"), Magnesiumselenid („MgSe"), Magnesiumtellurid („MgTe"), Bleiselenid („PbSe"), Bleisulfid („PbS"), Bleitellurid („PbTe"), Quecksilbersulfid („HgS"), Quecksilberselenid („HgSe"), Quecksilbertellurid („HgTe"), Cadmiumseleniumsulfid („Cd(S1-xSex)"), oder sie sind aus einer Gruppe von Metalloxiden hergestellt, beispielsweise BaTiO3, PbZrO3, PbZrzTi1-zO3, BaxSr1-xTiO3, LaMnO3, CaMnO3, oder La1-xCaxMnO3. Beispielsweise betragen die Quantenpunkte von CdSe üblicherweise zwischen etwa 1,9 nm (die Licht bei etwa 465 nm ± 10 nm emittieren) und etwa 6,7 nm (die Licht bei etwa 640 nm ± 10 nm emittieren). Die Wellenlänge der Sekundäremission eines Quantenpunktes hängt von seiner Zusammensetzung und Größe ab.
  • Normalerweise sind Quantenpunkte sorgfältig nach Größe sortiert, so dass eine Aggregation von Quantenpunkten eine einzige Farbe emittiert, wenn sie auf geeignete Weise beleuchtet sind. Die schmale Emissionsbandbreite eines Quantenpunkts ist bei herkömmlichen Anwendungen wünschenswert, da sie eine starke charakteristische Farbe liefert. Quantenpunkte, die in dem sichtbaren Teil des Spektrums emittieren, einschließlich Quantenpunkte vom Kern-Hüllen-Typ, sind von EVIDENT TECHNOLOGIES, INC., Troy, New York, erhältlich.
  • Jedoch sind die Quantenpunkte 114, 116, 118 in der Wellenlängenumwandlungsauflage 102 so ausgewählt, dass sie unter schiedliche Sekundäremissionswellenlängen aufweisen, um eine breite Emission aus der Licht emittierenden Vorrichtung 100 zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden Quantenpunkte in einer Wellenlängenumwandlungsauflage mit herkömmlichen Leuchtstoffmaterialien kombiniert, um die Ausgabe von Licht in Zwischenräumen oder Senkungen in dem Ausgabespektrum einer Vorrichtung zu fördern. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden Quantenpunkte in einer Wellenlängenumwandlungsauflage mit herkömmlichen Leuchtstoffmaterialien kombiniert, um den Wellenlängenbereich einer LED zu erweitern, z.B. um die Wellenlänge bei einer roten LED über diejenige hinaus zu erweitern, die mit herkömmlichen Rot emittierenden Leuchtstoffen erhältlich ist. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen wird eine Verteilung von Quantenpunkten verwendet, um eine Ausgabe einer LED dort zu verbreitern, wo herkömmliche Leuchtstoffe nicht gut funktionieren, z.B. unter Verwendung von Blau emittierenden Quantenpunkten in Verbindung mit einer Blau emittierenden LED, um die Wellenlängenemissionen zu verbreitern. Derartige Vorrichtungen sind bei Vorrichtungen sinnvoll, bei denen ein guter CRI gewünscht wird, da sie Farbe liefern, wo sie normalerweise schwach wäre oder fehlen würde, wobei das Spektrum einer kombinierten Rot-Grün-Blau-LED-Vorrichtung im Wesentlichen „ausgefüllt" wird. Während Quantenpunkte oft nach Größe sortiert sind, um eine bestimmte charakteristische Farbe zu erhalten, wird bei Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Verteilung von Größen verwendet, um die Lichtausgabe aus den Quantenpunkten zu verbreitern.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel bestehen die Quantenpunkte aus demselben Material, weisen jedoch unterschiedliche Größen auf. Die Herstellung von unterschiedlich großen Quantenpunkten aus demselben Material ist wünschenswert, da alle Quantenpunkte durch dieselbe Lichtwellenlänge angeregt werden können, und die Wellenlänge der Primäremission der LED ist so gewählt, dass sie die Quantenpunkte in der Wellenlängenumwandlungsauflage anregt.
  • Die Wellenlängenumwandlungsauflage 102 umfasst optional herkömmliche Leuchtstoffpartikel 124, 126, die in der Matrix 122 dispergiert sind. Herkömmliche Leuchtstoffpartikel sind aus Photolumineszenzmaterialien hergestellt, die Licht emittieren, wenn sie durch Licht beleuchtet (angeregt) werden, das eine andere, üblicherweise kürzere, Wellenlänge aufweist. Beispiele von Rot emittierenden Leuchtstoffen, die durch blaues Licht angeregt werden, umfassen: CaS:Eu2+, Mn2+ (650 nm) ; SrS:Eu2+ (610 nm); (Zn, Cd) S:Ag+ (600 nm); Mg4GeO5,5:Mn4+ (650 nm); und ZnSe:Cu, Cl (620-630). Ein Beispiel eines Orange emittierenden Leuchtstoffs, der durch blaues Licht angeregt wird, ist ZnSeS:Cu,Cl (590-600 nm). Ein Beispiel eines Grün-Gelb emittierenden Leuchtstoffs, der durch blaues Licht angeregt wird, ist CaS:Ce3+ (520-580 nm). Beispiele von Grün emittierenden Leuchtstoffen, die durch blaues Licht angeregt werden, umfassen ZnS:Cu+ (550 nm); SrGa2S4:EU2+ (535 nm); Yttrium-Aluminium-Granat („YAG"):Ce3+ (550 nm); und BaSrGa4S7:Eu (540 nm). Ein Beispiel eines Blau emittierenden Leuchtstoffs, der durch UV-Licht (etwa 365-420 nm) angeregt wird, ist BaAl16Mg2O27 („BAM") (450 nm). Ein Beispiel eines Grün emittierenden Leuchtstoffs, der durch UV-Licht angeregt wird, ist ZnS:Cu,Al (540 nm). Beispiele von Rot emittierenden Leuchtstoffen, die durch UV-Licht angeregt werden, umfassen Y2O2S:Eu (628 nm) und Mg4GeO5,5F:Mn (650 nm).
  • Die Leuchtstoffpartikel 124, 126 weisen üblicherweise einen Durchmesser von etwa einem Mikrometer bis etwa achtzig Mikrometer, noch üblicher etwa fünf Mikrometer bis etwa dreißig Mikrometer, auf. Die Nicht-Quanten-Leuchtstoffe können Leuchtstoffpartikel mit oder ohne eine Silika-Beschichtung sein. Eine Silika-Beschichtung auf Leuchtstoffpartikeln verringert die Grüppchenbildung bzw. Agglomeration von Leuchtstoffpartikeln, wenn die Leuchtstoffpartikel mit dem Matrixmaterial gemischt werden. Eine Grüppchenbildung bzw. Agglomeration von Leuchtstoffpartikeln kann zu einer Licht emittierenden Vorrichtung führen, die eine ungleichmäßige Farbverteilung aufweist.
  • Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel werden blaue LEDs verwendet, um herkömmliche Leuchtstoffe anzuregen, und UV-LEDs werden verwendet, um Quantenpunkte anzuregen. Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die UV-LED eine Wellenlängenumwandlungsauflage auf, die Quantenpunkte umfasst, die die Wellenlänge einer oder mehrerer der blauen LEDs mit den herkömmlichen Leuchtstoffen ausfüllen und/oder erweitern. Beispielsweise ist ein Blitzmodul wünschenswert, das eine rote LED aufweist, die Licht über den Bereich von 600 nm bis 650 nm liefert. Dies ist erhältlich, indem zwei herkömmliche Leuchtstoffe kombiniert werden, wobei einer beispielsweise eine Spitzenemission bei 630 nm aufweist und der andere eine Spitzenemission bei 610 nm aufweist, wobei jeder eine Halbwertsbreite von mehr als 50 nm aufweist. Jedoch ist das Erweitern der Emissionen in den tiefroten Abschnitt des Spektrums unter Verwendung herkömmlicher Leuchtstoffe schwierig. Quantenpunkte eines ausgewählten Materials und einer ausgewählten Größe werden verwendet, um den Emissionen der roten LED eine tiefrote Komponente zu verleihen. Alternativ dazu sind Quantenpunkte, die bei Wellenlängen von mehr als 650 nm emittieren, in einer Auflage auf einer UV-LED, die in Verbindung mit einer Wellenlängeumgewandelten LED-Vorrichtung betrieben wird, die (einen) Rot emittierende(n) Leuchtstoff(e) umfasst, enthalten.
  • Ein weiteres Beispiel ist die Verwendung von Quantenpunkten, um eine breite Blau-Emission mit blauen LEDs zu erzielen. Bei Farbtemperaturen um 6500 Grad Kelvin, was die Farbtemperatur des Tageslichts ist, wird relativ wenig blaues Licht benötigt. Bei Blitzmodulen, die Rot:Grün:Blau-LEDs verwenden, wird ein Verhältnis von 3:6:1 verwendet, um eine Farbtemperatur von etwa 6500 Grad Kelvin zu erzeugen. Das heißt, dass die Spitzenausgabeleistung der grünen LED sechs willkürliche Einheiten beträgt, die Spitzenausgabeleistung der roten LED drei willkürliche Einheiten beträgt und die Spitzenausgabeleistung der blauen LED 1 willkürliche Einheit beträgt. Obwohl es leicht ist, blaues Licht zu erzeugen, erfolgt dies üblicherweise über eine ziemlich schmale Bandbreite, was den mittels eines Blitzmoduls erzielbaren CRI beeinflusst, besonders bei bestimmten Farbtemperaturen.
  • Wenn man das Beispiel eines durch eine blaue LED angeregten roten Leuchtstoffs – wobei die Wellenlängenumwandlungsauflage einen ersten Leuchtstoff mit einer Spitzenwellenlänge bei 610 nm und einen zweiten Leuchtstoff mit einer Spitzenwellenlänge bei 630 nm aufweist – betrachtet, kann das lange Wellenlängen aufweisende Ende des Emissionsspektrums unter Verwendung von Quantenpunkten verstärkt bzw. erweitert werden. Bei einer Halbwertsbreite von 50 nm beträgt beispielsweise die Emission bei 655 nm (630 nm plus eine Hälfte der Halbwertsbreite) die Hälfte der Intensität bei 630 nm. Ein Hinzufügen von Quantenpunkten, die bei 655 und längeren Wellenlängen emittieren, verstärkt die Langwellenemissionen, wobei für manche Farbtemperaturen ein hervorragender CRI geliefert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel werden Quantenpunkte verwendet, die diskrete Größengruppen aufweisen, z.B. Quantenpunkte, die Emissionsspitzen bei z.B. 640, 660 und 680 nm aufweisen.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weisen die Quantenpunkte eine im Wesentlichen kontinuierliche Größenverteilung auf, z.B. von etwa 4,0 nm bis etwa 4,8 nm. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist die Größenverteilung so gewählt, dass sie einen Abschnitt bzw. Abschnitte des Spektrums begünstigt, wobei sie z.B. in der Region, in der die Emissionen von den Quantenpunkten die Emission von dem Leuchtstoff überlappen, geringer ist, und in der Region, in der eine geringe oder keine Überlappung von Emissionen mit dem bzw. den herkömmlichen Leuchtstoff(en) auftritt, größer ist. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Größenverteilung so gewählt, dass sie Schwankungen der Quantenausbeute (Umwandlungseffizienz) von Quantenpunkten verschiedener Größen berücksichtigt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst eine Mehrzahl von Quantenpunkten Quanten punkte unterschiedlicher Materialien, wobei jedes der Materialien durch die Primärlichtwellenlänge von der LED angeregt wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden sowohl die Größe der Quantenpunkte als auch das Material der Quantenpunkte in einer Wellenlängenumwandlungsauflage variiert.
  • Anders als das Absorptionsspektrum eines herkömmlichen Leuchtstoffs, das bei Partikelgrößen im Mikrometerbereich im Wesentlichen konstant ist, variieren die Absorptionsspektren von Quantenpunkten eines bestimmten Materials mit der Partikelgröße. In manchen Fällen absorbiert ein großer (z.B. Rot emittierender) Quantenpunkt Licht, das von einem kleineren (z.B. Blau emittierenden) Quantenpunkt emittiert wird, was die Ausgabe an blauem Licht aus einer LED-Vorrichtung, die sowohl Blau als auch Rot emittierende Quantenpunkte in einer Wellenlängenumwandlungsauflage aufweist, verringern würde. Somit ist es wünschenswert, Quantenpunkte mit Leuchtstoffen zu kombinieren, die in dem gleichen allgemeinen Abschnitt des Spektrums emittieren, wenn eine rote, grüne, blaue oder andersfarbige LED-Vorrichtung zur Verwendung bei Blitz- oder anderen Weißlichtanwendungen entworfen wird.
  • Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel emittiert die LED Licht im sichtbaren Teil des Spektrums, und die Wellenlängenumwandlungsauflage 102 ermöglicht, dass ein Teil des Lichts von der LED zu dem Gesamtemissionsspektrum der LED-Vorrichtung 100 beiträgt.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Beladung der Wellenlängenumwandlungsauflage 102 im Wesentlichen abgeschlossen, und durch die Wellenlängenumwandlungsauflage wird keine nennenswerte Lichtmenge transmittiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die LED leicht beladen, so dass ein Teil der Primäremission (d.h. das blaue Licht von einer blauen LED) in der gesamten kombinierten Emission einer Wellenlänge-umgewandelten LED enthalten ist. Bei einem wieder anderen Ausführungsbeispiel ist die LED eine UV-LED, die UV-Licht jenseits der Bandbreite menschlichen Sehens emittiert. In diesem Fall ist es allgemein wünschenswert, die gesamte UV-Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung umzuwandeln, da die UV-Primärstrahlung nicht zu dem sichtbaren Emissionsspektrum der LED-Vorrichtung 100 beitragen wird, und nicht-umgewandeltes UV-Licht schädlich sein kann.
  • UV-LEDs sind besonders zum Beleuchten von Wellenlängenumwandlungsauflagen mit einer Vielzahl von Quantenpunktmaterialien wünschenswert, da das UV-Licht eine ausreichend kurze Wellenlänge aufweist, um eine große Bandbreite von Quantenpunktmaterialien anzuregen, und das Licht kürzerer Wellenlängen stärker durch die Quantenpunkte absorbiert wird. Dies ermöglicht, dass sogar ineffiziente UV-LEDs bei Licht emittierenden Vorrichtungen mit einer Wellenlängenumwandlungsauflage, die unterschiedliche Arten von Quantenpunkten umfasst, als Lichtquellen wünschenswert sind. Eine UV-Lichtquelle bietet ferner eine größere Entwurfsfreiheit bei der Auswahl von Quantenpunktmaterialien.
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen weist die LED, die verwendet wird, um die Quantenpunkte einer Wellenlängenumwandelnden Beschichtung einer Licht emittierenden Vorrichtung anzuregen, eine Spitzenwellenlänge von nicht mehr als 400 nm auf. Allgemein weisen die Quantenpunkte bei kürzeren Wellenlängen eine höhere Absorption auf und erzeugen somit bei Lichtquellen kürzerer Wellenlängen eine intensivere Sekundärstrahlung. Jedoch befindet sich Licht, das eine Wellenlänge von 400 nm aufweist, am Rand des sichtbaren Spektrums, und die Primärstrahlung, die nicht durch die Wellenlängenumwandlungsauflage absorbiert wird, trägt nicht bedeutend zu dem CRI eines Arrays von Licht emittierenden Vorrichtungen bei. Blaue Sekundäremitter, z.B. blaue Quantenpunkte oder blauer Leuchtstoff, sind bei manchen Ausführungsbeispielen wünschenswert, um den CRI der gesamten kombinierten Emission zu verbessern, wenn Lichtquellen mit Spitzenwellenlängen um 400 nm verwendet werden.
  • 1B ist eine Seitenansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 100' mit einer ersten Wellenlängenumwandlungsauflage 102' in Kombination mit einer zweiten Wellenlängenumwandlungsauflage 130 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage 130 ist eine Schicht aus einem herkömmlichen Leuchtstoffmaterial, das in einer Matrix dispergiert ist. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage 130 Wellenlängenumwandlungsmaterial(ien), die eine zweite Strahlung mit (einer) Wellenlänge(n) emittieren, die nicht stark durch die Quantenpunkte 114', 116', 118' in der Wellenlängenumwandlungsbeschichtung 102' absorbiert werden. Die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage 130 belädt die Lichtquelle 104 leicht, um zu ermöglichen, dass Primärlicht durch die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage 130 transmittiert wird, um die Quantenpunkte 114', 116', 118' in der ersten Wellenlängenumwandlungsauflage 102' anzuregen.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die obere Wellenlängenumwandlungsauflage einen herkömmlichen Leuchtstoff bzw. herkömmliche Leuchtstoffe, und die untere Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst Quantenpunkte, die Licht emittieren, das durch die obere Wellenlängenumwandlungsauflage nicht wesentlich absorbiert wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Licht sichtbares Licht, und ein gewisser Teil des durch die herkömmliche Leuchtstoffschicht transmittierten Lichts wird auch durch die Wellenlängenumwandlungsbeschichtung transmittiert und trägt zu dem kombinierten Emissionsspektrum der Licht emittierenden Vorrichtung 100' bei. Es ist wünschenswert, dass das durch die untere Wellenlängenumwandlungsauflage emittierte umgewandelte (sekundäre) Licht nicht wesentlich durch die obere Wellenlängenumwandlungsauflage absorbiert wird.
  • Ein Platzieren der herkömmlichen Leuchtstoffschicht zwischen die Quantenpunkte und die Lichtquelle vermeidet eine erneute Absorption der Sekundärstrahlung von den Quantenpunkten durch den herkömmlichen Leuchtstoff. Alternativ dazu werden Quantenpunkte, die Licht mit einer langen Spitzenwellenlänge emittieren, „unter" (d.h. zwischen die Lichtquelle und die anderen Quantenpunkte) Quantenpunkte, die eine kürzere Spitzenwellenlänge aufweisen, platziert, um eine erneute Absorption der Sekundäremissionen mit kürzeren Wellenlängen durch die Quantenpunkte mit längeren Wellenlängen zu vermeiden.
  • 2 zeigt ein Blitzmodul 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Mehrzahl von LED-Vorrichtungen 202, 204, 206 wird betrieben, um im Wesentlichen weißes Licht von dem Blitzmodul 200 zu erzeugen. Jede LED-Vorrichtung umfasst einen LED-Chip 203, 205, 207, die mit Hilfe von Bondverbindungsdrähten 212, 214, 216 elektrisch mit einem Träger 210 verbunden sind. Verbindungsanschlussflächen und elektrische Bahnen sind der Einfachheit der Veranschaulichungen halber weggelassen. Die erste LED-Vorrichtung 202 ist eine blaue LED oder eine blaue-Wellenlänge-umgewandelte LED oder UV-LED. Die zweite LED 204 ist eine grüne- oder gelb/grüne-Wellenlängeumgewandelte LED und die dritte LED-Vorrichtung 206 ist eine rote-Wellenlänge-umgewandelte LED. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist jede LED-Vorrichtung 202, 204, 206 unabhängig voneinander vorgespannt, so dass das aus jeder Vorrichtung ausgegebene Licht selektiv steuerbar ist, um ein gewünschtes Verhältnis von rotem:grünem:blauem Licht zu erhalten. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis von rotem:grünem:blauem Licht 3:6:1.
  • Zumindest eine der LED-Vorrichtungen umfasst Quantenpunkte, die im Wesentlichen die Farbe der LED emittieren. Beispielsweise umfasst die rote-Wellenlänge-umgewandelte LED-Vorrichtung 206 einen Rot emittierenden Leuchtstoff mit einer Spitzenemissionswellenlänge und einer Halbwertsbreite und Quantenpunkten, die eine Spitzenemissionswellenlänge aufweisen, die etwa die Hälfte oder mehr der Halbwertsbreite über der Spitzenemissionswellenläge des Rot emittierenden Leuchtstoffs liegt. Dies erweitert das Spektrum der rote-Wellenlänge-umgewandelten LED, um den CRI von Blitzlicht von dem Blitzmodul 200 zu verbessern. Alternativ dazu umfassen die anderen LED-Vorrichtungen ebenfalls Quantenpunkte. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel umfasst jede der LED-Vorrichtungen Quantenpunkte.
  • Blaue Quantenpunkte bieten eine Spektrumsverbreiterung von Licht von einer blauen LED, das unter Verwendung eines Blau emittierenden Leuchtstoffs schwierig zu erhalten ist. Quantenpunktmaterialien weisen oft eine Absorptionsspitze (lokale Maxima) auf, die relativ nahe (in manchen Fällen etwa 25 nm) bei der Emissionsspitze liegen. Somit wird Primärlicht von einer Blau emittierenden LED in anderes blaues Licht umgewandelt, das Wellenlängen aufweist, die etwa 25 nm länger sind (und aufwärts). Eine derartige Verbreiterung des Emissionsspektrums verbessert den CRI von Blitzlicht, das durch das Blitzmodul 200 emittiert wird.
  • Im Betrieb werden die rote, die grüne und die blaue LED-Vorrichtung im Einklang betrieben, so dass das Licht von dem Blitzmodul weiß erscheint. Mit anderen Worten werden das rote, das grüne und das blaue Licht gemischt, um Licht von dem Blitzmodul zu liefern, das eine wünschenswerte Farbtemperatur und einen hohen CRI aufweist. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist die Farbtemperatur eines Blitzmoduls von etwa 3500 Grad Kelvin auf etwa 8500 anpassbar, indem die relative Vorspannung (der Vorspannungsstrom), die jeder der roten, der grünen und der blauen LED-Vorrichtung während eines Blitzes geliefert wird, anpasst wird. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel werden Quantenpunkte in einer Auflage einer oder mehrerer der LED-Vorrichtungen in einem Blitzmodul mit Leuchtstoffmaterial kombiniert, um auswählbare Farbtemperaturen zwischen etwa 3500 Grad Kelvin und etwa 8500 Grad Kelvin bei einem CRI von mehr als 65 zu erzeugen. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen erzeugt. ein Blitzmodul auswählbare Farbtemperaturen zwischen etwa 3500 Grad Kelvin und etwa 8500 Grad Kelvin bei einem CRI von mehr als 80. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Blitzmodul dahingehend steuerbar, eine ausgewählte Farbtemperatur von etwa 6500 Grad Kelvin bei einem CRI von zumindest 95 zu liefern. Wenn beispielsweise eine kältere Farbtemperatur gewünscht wird, wird der Strom zu der roten LED-Vorrichtung relativ zu der blauen und der grünen LED-Vorrichtung erhöht. Obwohl die Farbtemperatur verringert ist, wird Licht, das relativ mehr Rot aufweist, oft als „wärmer" bezeichnet. Die Kombination von Quantenpunkten mit herkömmlichen Leuchtstoffen liefert eine kombinierte Gesamtemission aus dem Blitzmodul mit einem hohen CRI.
  • Verschiedene Quantenpunkte werden durch eine große Bandbreite von Wellenlängen angeregt. Beispielsweise sind Quantenpunkte erhältlich, die durch blaues Licht angeregt werden, ebenso wie Quantenpunkte, die durch UV-Licht angeregt werden. Eine Verwendung von Quantenpunkten in einem Blitzmodul oder einem anderen Lichtsystem, bei dem eine große Bandbreite von Ausgabewellenlängen gewünscht ist, ermöglicht es, verschiedene Farben zu emittieren, je nach dem Material und der Partikelgröße der Quantenpunkte. Durch Auswählen geeigneter Quantenpunkte wird eine kombinierte (gemischte) Lichtausgabe erzielt, die eine gewünschte Farbtemperatur und einen hohen CRI aufweist. Indem beispielsweise das Farbspektrum, das durch ein Blitzmodul erzeugt wird, das Quantenpunkte in einer oder mehr Farblichtvorrichtungen (z.B. einer blauen, grünen oder roten LED oder einer LED mit Farbumwandlung) aufweist, so ausgewählt wird, dass es dem Sonnenlicht entspricht, wird ermöglicht, dass Bilder mit einer echten Farbe aufgenommen werden. Das Spektrum ist auswählbar, indem die Größe und/oder das Material der Quantenpunkte gesteuert wird.
  • Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel weist ein Blitzmodul eine Blau emittierende LED, eine Blau emittierende LED in Kombination mit Blau emittierenden Quantenpunkten, eine UV-LED in Kombination mit Blau emittierenden Quantenpunkten und/oder Blau emittierendem Leuchtstoff; eine Blau emittierende LED oder UV-LED in Kombination mit Grün und/oder Gelb-Grün emittierendem Leuchtstoff bzw. Grün und/oder Gelb-Grün emittierenden Leuchtstoffen und optional Grün emittierenden Quantenpunkten; und eine Blau emittierende oder UV-LED mit einem oder mehr Rot emittierenden Leuchtstoffen und optional Rot emittierenden Quantenpunkten auf. Ein Vorsehen dreier separater Lichtquellen mit drei verschiedenen Farben (d.h. blau, grün und rot) in einem Blitzmodul ist wünschenswert, da jede Farbe individuell gesteuert werden kann, um eine ausgewählte Farbtemperatur zu erzeugen. Alternativ dazu kombiniert ein Blitzmodul zwei Farben, z.B. blau und grün, in einer ersten Lichtquelle, und weist eine rote Lichtquelle auf. Die Ströme zu der ersten und der zweiten Lichtquelle werden einzeln gesteuert, um eine gewünschte Farbtemperatur zu erzielen.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Bilderzeugungssystems 300 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Das Bilderzeugungssystem 300 umfasst eine Kamera 312 und ein Lichtmodul 314. Das Lichtmodul 314 umfasst eine oder mehrere Licht emittierende Vorrichtungen von einer oder mehr ausgewählten Farbe(n), z.B. Rot, Grün und/oder Blau emittierende LED-Vorrichtungen. Zumindest eine Licht emittierende Vorrichtung weist eine Wellenlängenumwandlungsauflage mit einer Mehrzahl von Quantenpunkten auf.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Lichtmodul zumindest jeweils eine rote oder rot-umgewandelte LED R1, R2, RN, eine blaue oder blau-umgewandelte LED B1, B2, BN und eine grüne oder grün-umgewandelte LED G1, G2, GN. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst zumindest eine der farbigen LEDs Quantenpunkte in Kombination mit Leuchtstoff. Alternativ dazu umfasst eine zusätzliche LED, z.B. eine blaue LED oder eine UV-LED, Quantenpunkte, die eine oder mehr Farben emittieren, um das Spektrum der roten, blauen und/oder grünen LED aufzufüllen oder zu erweitern. Ein Bilderzeugungselement 328, z.B. (eine) Linse(n) und/oder Reflektoren, ist optional in dem Lichtmodul enthalten, um die räumliche Verteilung von Licht aus dem Lichtmodul zu steuern.
  • Die Kamera 312 ist eine Digitalkamera, die ein Array von Photodetektoren 322 umfasst. Umgebungslicht LA wird von einer Linse 315 auf das Photodetektorarray abgebildet. Ein elektrisches Signal bzw. elektrische Signale von dem Photodetektorarray ist bzw. sind zu einem Prozessor 324 gekoppelt. Der Prozessor 324 ist durch eine Verknüpfung 317 mit einem Treiber 318 gekoppelt, der den zugeordneten Lichtemittern einzeln ausgewählten Strom („Treibersignale") SR, SG, SB liefert. Der Treiber ist mit dem Lichtmodul 314 in einer Blitzeinheit integriert oder ist optional in die Kamera oder ein externes Modul integriert. Der Treiber 318 umfasst eine Serie von variablen Stromquellen, die durch eine Steuerschaltung 326 gesteuert werden. Die Lichtmenge („Lichtausgabe") einer LED hängt von dem Strom (d.h. dem Treibersignalpegel) ab, der derselben geliefert wird. Ein Variieren des Treibersignals des entsprechenden Lichtemitters ermöglicht ein selektives Abstimmen der Spektralverteilung von Licht von dem Lichtmodul 314, indem die aus den steuerbaren Lichtquellen (LEDs) ausgegebene Lichtmenge selektiv und unabhängig variiert wird. Der Prozessor 324 liefert ferner ein Auslösesignal über eine Auslöseverknüpfung, um einen Blitz LF von dem Lichtmodul 314 zu initiieren, wenn der Verschluss der Kamera aktiviert wird.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel gibt das elektrische Signal bzw. geben die elektrischen Signale die Farbtemperatur des Umgebungslichts LA oder des von einem Objekt 313 reflektierten Lichts LR an. Alternativ dazu ist die Kamera eine Kamera vom Filmtyp, und ein separater Photodetektor 320 misst Licht von dem Objekt 313. Der separate Photodetektor 320 befindet sich außerhalb der Kamera oder ist alternativ dazu mit der Kamera integriert. Bei einem alternativen oder weiteren Ausführungsbeispiel ist eine manuelle Anpassung 330 vorgesehen, um es einem Benutzer zu ermöglichen, das Blitzmodul 314 einzustellen, um eine gewünschte Farbtemperatur zu erzeugen, oder um die Farbtemperatur, die andernfalls durch den Prozessor 324 gemäß dem durch Photodetektoren gemessenen Umgebungslicht LA festgelegt wird, anzupassen. Beispielsweise möchte der Benutzer vielleicht die durch die Photodetektoren gemessene Farbtemperatur verringern, um einem Bild des Objekts 313 einen wärmeren Ton zu verleihen. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen umfasst ein Bilderzeugungssystem keinen Photodetektor, und die Farbtemperatur des Lichtmoduls wird manuell eingestellt.
  • Der Strom, der der roten LED SR während des Entladens (Blitz) geliefert wird, bestimmt, wie viel rotes Licht die rote LED zu den gesamten kombinierten Emissionen beiträgt. Wenn die rote LED beispielsweise leicht eingeschaltet ist, ist die Farbtemperatur der gesamten kombinierten Emission höher als wenn die rote LED stark eingeschaltet ist. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel erzeugt ein selektives Anpassen des Stroms an die rote LED eine Farbtemperatur von etwa 5500 Grad Kelvin, was zur Verwendung mit Tageslichtfilm wünschenswert ist, bis zu etwa 3200 Grad Kelvin, was für eine Verwendung mit Wolfram-Film wünschenswert ist.
  • Andere Farbtemperaturen werden erzielt, indem der roten LED oder den anderen LEDs andere Strommengen geliefert werden. Bei anderen Anwendungen wird die gewünschte Farbtemperatur der gesamten kombinierten Emission des Lichtmoduls für einen wünschenswerten photographischen Effekt ausgewählt, z.B. dafür, dass der Teint eines Modells „wärmer" gemacht wird, indem die Farbtemperatur verringert wird. Zusätzliche LED-Farben werden zusätzlich hinzugefügt, um die Farbtemperatur, und insbesondere den CRI, des Lichtmoduls weiter zu steuern.
  • 4A ist eine isometrische Ansicht eines Bilderzeugungssystems 410, das eine Kamera 412, eine Linse 415, einen Photodetektor 420 und ein Blitzmodul 414 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Alternativ dazu umfasst die Kamera ein Photodetektorarray zum Bilderzeugen, und der Photodetektor 420 ist weggelassen. 4B ist eine isometrische Ansicht eines Bilderzeugungssystems 440 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in ein Mobiltelefon 442 integriert ist. Das Mobiltelefon umfasst ein Blitzmodul 444, das zumindest eine Licht emittierende Vorrichtung aufweist, die eine Mehrzahl von Typen von Quantenpunkten und eine Bilderzeugungslinse 446 umfasst. Die Bilderzeugungslinse fokussiert ein Bild eines Objekts auf ein (nicht gezeigtes) Photodetektorarray in dem Mobiltelefon. Das Photodetektorarray wird optional dazu verwendet, eine Farbtemperatur des Objekts oder des Umgebungslichts zu messen. Das Mobiltelefon 442 umfasst optional Steuerungen zum manuellen Einstellen der Farbtemperatur des Blitzmoduls 444.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich veranschaulicht wurden, sollte offensichtlich sein, dass Fachleuten Modifikationen und Adaptationen an diese Ausführungsbeispiele einfallen könnten, ohne dass dies eine Abweichung von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den folgenden Patentansprüchen dargelegt ist, darstellt.

Claims (26)

  1. Blitzmodul (200), das folgende Merkmale aufweist: eine erste Lichtquelle (204), die ein erstes Primärlicht emittiert, wobei eine erste Wellenlängenumwandlungsauflage (102) auf der ersten Lichtquelle angeordnet ist, die eine erste Lichtfarbe liefert, angeordnet ist, wobei die erste Wellenlängenumwandlungsauflage folgende Merkmale umfasst: ein Matrixmaterial (122), und eine erste Mehrzahl von Quantenpunkten (114, 116, 118), die in dem Matrixmaterial dispergiert sind; und eine zweite Lichtquelle (206), die eine zweite Lichtfarbe liefert.
  2. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Wellenlängenumwandlungsauflage (102) ferner einen ersten Leuchtstoff (124) umfasst.
  3. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 2, bei dem die erste Wellenlängenumwandlungsauflage (102) ferner einen zweiten Leuchtstoff (126) umfasst.
  4. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zweite Lichtquelle (206) ein zweites Primärlicht emittiert, das eine dritte Lichtfarbe ist; und bei dem die erste Lichtfarbe, die zweite Lichtfarbe und zumindest entweder die erste Primärlichtfarbe oder die zweite Primärlichtfarbe in dem Blitzmodul gemischt sind, um im Wesentlichen weißes Licht zu erzeugen, das eine Farbtemperatur zwischen 3500 Grad Kelvin und 8500 Grad Kelvin aufweist.
  5. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 4, bei dem das durch das Blitzmodul erzeugte weiße Licht einen Farbwiedergabeindex von mehr als 65 aufweist.
  6. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 4, bei dem das durch das Blitzmodul (200) erzeugte weiße Licht einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweist.
  7. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die zweite Lichtquelle ein zweites Primärlicht emittiert, das eine dritte Lichtfarbe ist; wobei die erste Lichtfarbe, die zweite Lichtfarbe und die dritte Lichtfarbe in dem Blitzmodul gemischt sind, um im Wesentlichen weißes Licht zu erzeugen, das eine Farbtemperatur von 6500 Grad Kelvin und einen Farbwiedergabeindex von zumindest 95 aufweist.
  8. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die erste Mehrzahl von Quantenpunkten einen ersten Typ von Quantenpunkt, der eine erste Spitzenwellenlänge emittiert, wenn er durch das erste Primärlicht angeregt wird, und einen zweiten Typ von Quantenpunkt, der eine zweite Spitzenwellenlänge emittiert, wenn er durch das erste Primärlicht angeregt wird, umfasst.
  9. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 8, bei dem der erste Typ von Quantenpunkt einen ersten Typ von Quantenpunktmaterial aufweist und der zweite Typ von Quantenpunkt einen zweiten Typ von Quantenpunktmaterial aufweist.
  10. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die zweite Lichtquelle ferner eine zweite Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst.
  11. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 10, bei dem die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage eine zweite Mehrzahl von Quantenpunkten umfasst.
  12. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 11, bei dem die zweite Wellenlängenumwandlungsauflage ferner einen Leuchtstoff umfasst.
  13. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem zumindest entweder die erste Lichtquelle oder die zweite Lichtquelle eine ultraviolettes Licht emittierende Diode ist.
  14. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die erste Lichtquelle ferner eine zweite Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst.
  15. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner eine dritte Lichtquelle aufweist, die eine dritte Lichtfarbe liefert, wobei das Blitzmodul Licht von der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle und der dritten Lichtquelle mischt, um im Wesentlichen weißes Licht zu liefern.
  16. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 15, bei dem die erste Wellenlängenumwandlungsauflage ferner einen Leuchtstoff umfasst, der ein erstes Licht emittiert, das eine erste Spitzenwellenlänge und eine Halbwertsbreite aufweist, wobei die erste Mehrzahl von Quantenpunkten ein zweites Licht emittiert, das eine zweite Spitzenwellenlänge aufweist, wobei eine Differenz zwischen der ersten Spitzenwellenlänge und der zweiten Spitzenwellenlänge zumindest eine Hälfte der Halbwertsbreite ist.
  17. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem die erste Wellenlängenumwandlungsauflage ferner einen ersten Leuchtstoff, der ein erstes Licht emittiert, das eine erste Spitzenwellenlänge aufweist, und einen zweiten Leuchtstoff, der ein zweites Licht emittiert, das eine zweite Spitzenwellenlänge aufweist, umfasst, wobei die erste Mehrzahl von Quantenpunkten ein drittes Licht emittiert, das eine dritte Spitzenwellenlänge aufweist, wobei die dritte Spitzenwellenlänge zwischen der ersten Spitzenwellenlänge und der zweiten Spitzenwellenlänge liegt.
  18. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die erste Wellenlängenumwandlungsauflage einen Rot emittierenden Leuchtstoff umfasst, die zweite Lichtquelle eine zweite Wellenlängenumwandlungsauflage umfasst, die zumindest entweder einen Grün emittierenden Leuchtstoff und/oder einen Gelb-Grün emittierenden Leuchtstoff aufweist, und bei dem die dritte Lichtfarbe blaues Licht ist.
  19. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 18, bei dem die dritte Lichtquelle eine blaues Licht emittierende Diode umfasst.
  20. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 19, bei dem die dritte Lichtquelle ferner eine dritte Wellenlängenumwandlungsauflage aufweist, die eine zweite Mehrzahl von Quantenpunkten umfasst.
  21. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 20, bei dem die zweite Mehrzahl von Quantenpunkten blaues Licht emittiert.
  22. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem die dritte Lichtquelle eine ultraviolettes Licht emittierende Diode und eine dritte Wellenlängenumwandlungsauflage aufweist.
  23. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 22, bei dem die dritte Wellenlängenumwandlungsauflage einen Blau emittierenden Leuchtstoff umfasst.
  24. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 23, bei dem die dritte Wellenlängenumwandlungsauflage ferner Blau emittierende Quantenpunkte umfasst.
  25. Blitzmodul (200) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, bei dem die erste Lichtquelle bei einem ersten ausgewählten Strom betrieben wird, die zweite Lichtquelle bei einem zweiten ausgewählten Strom betrieben wird und die dritte Lichtquelle bei einem dritten ausgewählten Strom betrieben wird, um weißes Licht bei einer ausgewählten Farbtemperatur zu liefern.
  26. Blitzmodul (200) gemäß Anspruch 25, bei dem der erste ausgewählte Strom, der zweite ausgewählte Strom und der dritte ausgewählte Strom jeweils einzeln anpassbar sind.
DE102005045106A 2004-12-10 2005-09-21 Blitzmodul mit Quantenpunktlichtumwandlung Withdrawn DE102005045106A1 (de)

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