DE102010023956A1

DE102010023956A1 - Lichtquelle

Info

Publication number: DE102010023956A1
Application number: DE102010023956A
Authority: DE
Inventors: Dr. Moeck Martin
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22
Also published as: EP2583024B1; CN103154595A; CN103154595B; WO2011157574A1; US20130170200A1; EP2583024A1

Abstract

Es wird eine Lichtquelle angegeben, die zumindest eine Beleuchtungseinheit (10, 20, 30) umfasst mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, die eine Mehrzahl von ersten lichtemittierenden Dioden (1) und eine Mehrzahl von zweiten lichtemittierenden Dioden (2) aufweist, wobei die ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden (1, 2) Licht mit voneinander unterschiedlichen Farben abstrahlen und wobei die Mehrzahl der lichtemittierenden Dioden entlang einer gebogenen Kurve (4, 4', 4'') angeordnet ist.

Description

Es wird eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Dioden (LEDs) angegeben.
Beleuchtungseinrichtungen mit LEDs und insbesondere mit einem LED-Cluster mit verschiedenfarbigen LEDs, beispielsweise blauen, grünen und/oder roten LEDs, sind heutzutage meist kompakt angeordnet, wobei die einzelnen zueinander benachbarten LEDs eine bestimmten Abstand, auch als „pitch” bezeichnet, aufweisen, der aufgrund von bau- und/oder wärmetechnischen Gründen nicht unterschritten werden kann. Weiterhin ist üblicherweise auch die Gesamtzahl der LEDs aufgrund der von den LEDs im Betrieb abgegebenen Wärme hinsichtlich einer maximalen Betriebstemperatur der Beleuchtungseinrichtung begrenzt.
Nimmt man beispielsweise eine typische Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von weißem Licht mit einer Farbtemperatur von etwa 4000 K an, so kann diese beispielsweise etwa 21 grüne oder mint-grüne und etwa 5 rote LEDs aufweisen. Die roten LEDs werden insbesondere zur Erhöhung des so genannten Farbwidergabeindex („color rendering index”, CRI) benötigt. Aufgrund der obigen Gesichtspunkte hinsichtlich der Anordnung von LEDs und der geringen Anzahl von roten LEDs im Vergleich zu den grünen LEDs maximiert sich der Abstand der roten LEDs in einem Cluster mit möglichst gleichmäßig verteilten roten und grünen LEDs.
Wird mit einer derartigen Beleuchtungseinrichtung ein Objekt beleuchtet, etwa eine Hand oder ein Bleistift, so kann ein Beobachter im Schatten, den das Objekt im Licht der Beleuchtungseinrichtung wirft, Farbinhomogenitäten, so genannten Farbschatten oder Farbmuster, und Leuchtdichteinhomogenitäten, so genannte Leuchtdichteschatten oder Leuchtdichtemuster, deutlich wahrnehmen, die durch die geringe Anzahl der roten LEDs und deren großen Abstand zueinander innerhalb des LED-Clusters der Beleuchtungseinrichtung hervorgerufen werden.
Um die Farbschatten und Leuchtdichteschatten zu minimieren, würden wesentlich mehr LEDs benötigt, was jedoch aus den oben genannten Gründen hinsichtlich der Wärmeentwicklung der Beleuchtungseinrichtung technisch nicht oder nur unter großem Aufwand möglich ist.
In „The IESNA Lighting Handbook", 9th ed., 2000, Illumination Engineering Society of North America, New York, Seiten 3–18 und 3–19 ist gezeigt, dass das räumliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges nach 800 ms Beobachtungszeit etwa bei 0,6 Bogenminuten liegt. Diskrete Leuchtdichteunterschiede müssen daher kleinere räumliche Auflösungen aufweisen, um nicht als störend von einem Beobachter wahrgenommen zu werden.
Insbesondere bei Arbeitsplatzbeleuchtungen kann ein Farb- und/oder Leuchtdichteschatten als störend empfunden werden. Um dies zu verdeutlichen kann man beispielsweise einen zu beleuchtenden Quader als Schatten werfendes Objekt annehmen, der auf einer ebenen Fläche, etwa einem Tisch oder einer Arbeitsplatte, mittig auf dem Ursprung eines räumlichen Koordinatensystems (X, Y, Z) steht und eine räumliche Ausdehnung von 5 mm jeweils in X- und Y-Richtung und von 150 mm in Z-Richtung hat, was der Höhe der Quaderoberseite über der ebenen Fläche entspricht. Weiterhin kann man eine Beleuchtungseinrichtung mit einer roten und einer grünen LED annehmen, die einen für konventionelle Beleuchtungseinrichtungen typischen Abstand von 3 mm zueinander aufweisen und die in einer Höhe von 1000 mm über der ebenen Fläche entsprechend einer vertikalen räumlichen Koordinate Z = 1000 mm und bei horizontalen räumlichen Koordinaten X = 500 mm und Y = 500 mm angebracht ist. Durch Simulationen kann gezeigt werden, dass auf der ebenen Fläche neben einem schwarzen Kernschatten des Quaders jeweils ein farbiger Rand in Form eines Farbschattens von 0,2 mm Breite wahrnehmbar ist, der durch die rote LED auf der einen Seite und durch die grüne LED auf der anderen Seite hervorgerufen wird. Nimmt man weiterhin einen Beobachter an, der aus einer Entfernung von typischerweise etwa 0,7 m den Schatten betrachtet, entspricht die Breite der Farbschatten einer jeweiligen räumlichen Auflösung von etwa 1 Bogenminute, so dass die Farbschatten auch aus dieser Entfernung noch deutlich wahrnehmbar sind. Bei einer derartigen Arbeitsplatzbeleuchtung müsste der maximale Abstand der verschiedenfarbigen LEDs zueinander somit kleiner als etwa 1,5 mm sein, um die ansonsten deutlich sichtbaren und diskret wahrnehmbaren Farbsäume und Leuchtdichtesäume zu vermeiden, was jedoch technisch üblicherweise nicht möglich ist.
Es kann weiterhin gezeigt werden, dass auch eine zusätzliche Verwendung eines gemeinsamen Reflektors für die LEDs einer Beleuchtungseinrichtung die farbigen Schlagschatten nicht vermeiden kann und vielmehr zu diskreten regelmäßigen, „rhythmischen” Farbmustern führt.
Daher werden üblicherweise bei herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen mit LED-Clustern optische Folien, beispielsweise Streufolien, verwendet, die jedoch die optische Effizienz vermindern.
Eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Dioden anzugeben, die die vorab beschriebenen Nachteile zumindest vermindern kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Eine Lichtquelle gemäß zumindest einer Ausführungsform der Erfindung umfasst insbesondere zumindest eine Beleuchtungseinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, die eine Mehrzahl von ersten lichtemittierenden Dioden und eine Mehrzahl von zweiten lichtemittierenden Dioden aufweist. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden strahlen jeweils Licht mit voneinander unterschiedlichen Farben ab. Weiterhin ist die Mehrzahl der lichtemittierenden Dioden entlang einer gebogenen Kurve angeordnet.
Hier und im Folgenden bezeichnet eine gebogene Kurve eine stetige, durchgängige und lückenlose Kurve, die zumindest gedanklich die lichtemittierenden Dioden (LEDs) miteinander verbindet. Weiterhin weist die gebogene Kurve keine geraden Teilstrecken und keine Knicke auf. Mit anderen Worten sind immer drei direkt zueinander benachbarte LEDs der Mehrzahl der LEDs nicht entlang einer geraden Linie angeordnet. Die gebogene Kurve kann hinsichtlich ihrer Grundform insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe, die gebildet wird durch einen Kreis, eine Ellipse, einen Kreisbogen, einen Ellipsenbogen, eine Spirale, einen Spline und Kombinationen daraus. Als Spline wird hierbei eine Kurve bezeichnet, die stetig und ohne Knicke aneinander gesetzte Kurvenstücke aufweist, die jeweils beispielsweise durch Polynomfunktionen, Kreisfunktionen, Ellipsenfunktionen und/oder trigonometrische Funktionen definiert sein können. Ein Spline kann somit auch als Freiformkurve bezeichnet werden, die insbesondere in mathematischem Sinne stetig und mindestens einmal differenzierbar ist und somit keine Lücken oder Knicke aufweist. Definiert man die Anordnung der Positionen der LEDs in der Lichtquelle als Punkte in einem Koordinatensystem, so stellt die gebogene Kurve insbesondere diejenige Kurve dar, die unter gegebenen Randbedingungen die kürzeste Kurve angibt, die alle durch die LEDs festgelegten Punkte miteinander verbindet. Die gegebenen Randbedingungen können beispielsweise besonders bevorzugt ausgewählt sein aus der Grundform der gebogenen Kurve und gegebenenfalls aus dem maximalen Polynomgrad von Kurvenstücken eines Splines.
Wie bei konventionellen Beleuchtungseinrichtungen auch entsteht durch jede der Mehrzahl der LEDs bei der Beleuchtung eines Gegenstands ein Schatten hinter dem Gegenstand, der der Farbe dieser LED entspricht. Die Anordnung der Mehrzahl der LEDs entlang der gebogenen Kurve bei der hier beschriebenen Lichtquelle weicht jedoch von konventionellen Anordnungen von LEDs in matrixartigen Mustern mit Zeilen und Spalten ab, wodurch mit Vorteil bei der Beleuchtung des Gegenstands eine Überlagerung der verschiedenen Schattenwürfe der ersten und zweiten LEDs erreicht werden kann, wodurch die bei bekannten Beleuchtungseinrichtungen mit verschiedenfarbigen LEDs erkennbaren Farbschatten und Leuchtdichteschatten zumindest verringert werden können oder sogar für einen Betrachter gar nicht mehr wahrnehmbar sind.
Mit anderen Worten können mit der hier beschriebenen Lichtquelle wahrnehmbare farbige Schlagschatten und insbesondere „Rhythmen” und Regelmäßigkeiten in Leuchtdichte und Farbe der Schatten, also Farbschatten und Leuchtdichteschatten, im Vergleich zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen mit mehreren verschiedenfarbigen LEDs minimiert oder sogar aufgehoben werden, ohne dass beispielsweise eine optische Folie wie etwa eine Streufolie im Strahlengang der lichtemittierenden Dioden angeordnet werden muss. Insbesondere kann es möglich sein, dass mit Vorteil die Schatten in der Wahrnehmung eines Betrachters ausfließen und hinsichtlich Leichtdichte- und Farbvariationen verschwimmen können und/oder unter das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges fallen können.
Ein erstes Element und ein zweites Element, also etwa eine erste LED und eine zweite LED oder auch zwei erste LEDs oder zwei zweite LEDs, sind hier und im Folgenden entlang der gebogenen Kurve direkt zueinander benachbart, wenn ausgehend vom ersten Element entlang dem Verlauf der gebogenen Kurve bis zum zweiten Element kein weiteres erstes Element und kein weiteres zweites Element angeordnet ist. Ein erstes und zweites Element sind ansonsten direkt zueinander benachbart, wenn der Abstand vom ersten Element zum zweiten Element kürzer ist als die Abstände des ersten Elements zu jedem weiteren zweiten Element.
Der vorab erläuterte Effekt der hier beschriebenen Lichtquelle, dass Farbschatten und Leuchtdichteschatten verringert oder ganz verhindert werden können, kann durch zumindest eine oder mehrere der folgenden Ausführungsformen weiter begünstigt und verstärkt werden.
Besonders bevorzugt können die ersten und zweiten LEDs abwechselnd entlang der gebogenen Line angeordnet sein. In der Mehrzahl der LEDs kann jeweils eine erste und eine entlang der gebogenen Kurve direkt benachbarte zweite lichtemittierende Diode eine Beleuchtungsgruppe bilden. Somit können die ersten und zweiten LEDs eine Mehrzahl von Beleuchtungsgruppen bilden. Zwischen den Beleuchtungsgruppen können weitere erste und/oder zweite LEDs angeordnet sein. Jede Beleuchtungsgruppe kann eine jeweilige Anordnungsrichtung aufweisen, die von der ersten zur zweiten lichtemittierenden Diode definiert ist. Mit besonderem Vorteil sind die jeweiligen Anordnungsrichtungen von zumindest zwei Beleuchtungsgruppen unterschiedlich. Mit anderen Worten sind zumindest zwei der Beleuchtungsgruppen gegeneinander verdreht. Darüber hinaus können auch eine Mehrzahl von Beleuchtungsgruppen oder sogar alle Beleuchtungsgruppen gegeneinander verdreht sein und damit voneinander unterschiedliche Anordnungsrichtungen aufweisen.
Weiterhin kann jede der Beleuchtungsgruppen einen Abstand zwischen der ersten und zweiten LED aufweisen, wobei der jeweilige Abstand bei zumindest zwei Beleuchtungsgruppen, bevorzugt bei einer Mehrzahl von Beleuchtungsgruppen und oder besonders bevorzugt bei allen Beleuchtungsgruppen verschieden ist.
Weiterhin kann ein Abstand von zumindest zwei entlang der gebogenen Kurve direkt zueinander benachbarten ersten LEDs verschieden von einem Abstand von zumindest zwei entlang der gebogenen Kurve direkt zueinander benachbarten zweiten LEDs sein. Zusätzlich oder alternativ können bei zumindest drei entlang der gebogenen Kurve direkt zueinander benachbarten ersten und/oder zweiten LEDs die beiden Abstände der jeweils zwei direkt benachbarten LEDs verschieden sein. Mit anderen Worten kann eine erste und/oder eine zweite LED zu zwei entlang der gebogenen Kurve in verschiedenen Richtungen direkt benachbarten ersten beziehungsweise zweiten LEDs unterschiedliche Abstände aufweisen.
Bevorzugt können eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten LEDs oder besonders bevorzugt alle ersten und/oder zweiten LEDs die vorgenannten verschiedenen Abstände aufweisen.
Weiterhin kann die Lichtquelle eine Mehrzahl von Beleuchtungseinheiten aufweisen. Jede der Mehrzahl der Beleuchtungseinheiten, also der zumindest zwei Beleuchtungseinheiten, kann eines oder mehrere der vorab genannten Merkmale aufweisen. Insbesondere können die Beleuchtungseinheiten verschieden voneinander sein, beispielsweise hinsichtlich der gebogenen Kurven in Bezug auf deren Größe, Länge und/oder Form und/oder hinsichtlich der Anordnungsrichtungen und/oder der oben definierten Abstände von zumindest zwei oder bevorzugt mehreren Beleuchtungsgruppen von verschiedenen Beleuchtungseinheiten. Insbesondere können zumindest zwei der Mehrzahl der Beleuchtungseinheiten in der oben beschriebenen Weise jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden angeordnet auf jeweils einer gebogenen Kurve aufweisen und die gebogenen Kurven können verschieden voneinander sind. Alternativ oder zusätzlich können eine Beleuchtungsgruppe einer Beleuchtungseinheit und eine direkt dazu benachbarte Beleuchtungsgruppe einer anderen Beleuchtungseinheit unterschiedliche Anordnungsrichtungen aufweisen. Bevorzugt gilt dies für eine Mehrzahl oder besonders bevorzugt für alle Beleuchtungsgruppen der Beleuchtungseinheiten.
Besonders bevorzugt sind bei einer Mehrzahl von Beleuchtungseinheiten die jeweiligen gebogenen Kurven derart definiert, dass sie sich nicht überschneiden. Beispielsweise können die gebogenen Kurven der Mehrzahl der Beleuchtungseinheiten ineinander angeordnete Kreise, Ellipsen oder Bögen davon sein. Weiterhin können die gebogenen Kurven auch nebeneinander angeordnet sein. Darüber hinaus können die gebogenen Kurven auch zueinander verdrehte Kreise, Ellipsen, Kreisbögen, Ellipsenbögen oder Spiralen sein, wobei die gebogenen Kurven jeweils gleich oder auch verschieden hinsichtlich ihrer Form sein können.
Weiterhin kann die Mehrzahl von LEDs zusätzlich eine Mehrzahl von dritten LEDs aufweisen, die Licht mit einer von den ersten und zweiten LEDs verschiedenen Farbe abstrahlt. Beispielsweise können eine Mehrzahl von Beleuchtungsgruppen mit einer ersten und einer zweiten LED zusätzlich eine dritte LED aufweisen. Besonders bevorzugt kann jede der Beleuchtungsgruppen eine erste, eine zweite und eine dritte LED aufweisen.
Hinsichtlich der Anordnung und/oder der Abstände der dritten LEDs im Verhältnis zu ersten und/oder zweiten und/oder weiteren dritten LEDs gilt das oben zu den ersten und zweiten LEDs Gesagte. Dabei kann eine Beleuchtungsgruppe eine erste Anordnungsrichtung von der ersten zur zweiten LED und eine zweite Anordnungsrichtung von der zweiten zur dritten LED aufweisen, wobei für die erste und zweite Anordnungsrichtung jeweils das oben zur Anordnungsrichtung Gesagte gilt.
Die LEDs der Mehrzahl der LEDs können beispielsweise als LED-Chips in Form von auf Arsenid-, Phosphid- und/oder Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialsystemen basierenden Halbleiterschichtenfolgen oder auch als entsprechender LED-Chips in einem Gehäuse ausgeführt sein, wobei beispielsweise jede der Mehrzahl der LEDs in einem eigenen Gehäuse angeordnet sein kann. Beispielsweise können auch eine erste und eine zweite LED und/oder gegebenenfalls eine dritte LED in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Weiterhin können eine oder mehrere LEDs auch einen Verguss und/oder einen oder mehrere Farbstoff zur Wellenlängenkonversion aufweisen, um einen gewünschten Farbort und eine gewünschte Farbtemperatur des abgestrahlten Lichts zu erreichen. Derartige LEDs und Modifikationen davon sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter ausgeführt.
Die Mehrzahl der LEDs einer Beleuchtungseinheit oder auch einer Mehrzahl von Beleuchtungseinheiten können auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einer Leiterplatte, und/oder auf einer gemeinsamen Wärmesenke angeordnet und elektrisch verschaltet sein. Ein Träger für eine Beleuchtungseinheit kann beispielsweise in Form der gebogenen Kurve geformt sein.
Die LEDs der Mehrzahl von LEDs können im Betrieb Licht mit einer konstanten Intensität abstrahlen oder alternativ dazu jeweils Licht mit variierenden Intensitäten abstrahlen. Die jeweiligen Abstrahlrichtungen des von jeder der Mehrzahl der LEDs abgestrahlten Lichts können gleich oder auch verschieden sein. Weiterhin können die LEDs der Mehrzahl von LEDs eine oder mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere Reflektoren aufweisen, mittels derer die jeweilige Abstrahlcharakteristik der LEDs eingestellt werden kann. Weiterhin kann beispielsweise auch ein gemeinsamer Träger einen Reflektor und/oder eine oder mehrere Linsen aufweisen, die der Mehrzahl von LEDs in Abstrahlrichtung nachgeordnet sind.
Insbesondere kann die Mehrzahl der LEDs weißes Licht abstrahlen, das besonders geeignet für Beleuchtungszwecke sein kann. Dazu könne die ersten LEDs beispielsweise blaues und die zweiten LEDs gelbes Licht abstrahlen. Weiterhin können die ersten LEDs beispielsweise auch weißes Licht und die zweiten LEDs farbiges Licht, beispielsweise rotes Licht, zur Einstellung der Farbtemperatur des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts abstrahlen. Weist die Lichtquelle eine Mehrzahl von ersten, zweiten und dritten LEDs auf, so können diese jeweils bevorzugt grünes, blaues und rotes Licht abstrahlen. Durch eine relative Änderung der Helligkeiten der ersten, zweiten und gegebenenfalls dritten LEDs zueinander kann die Farbe, Helligkeit und Farbtemperatur des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts einstellbar sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Lichtquelle zumindest zwei Beleuchtungseinheiten mit jeweils einer Mehrzahl von ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden auf, die jeweils auf einer gebogenen Kurve in Form einer Ellipse oder einem Kreis angeordnet sind, wobei die gebogenen Kurven ineinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen und wobei zumindest eine erste lichtemittierende Diode einer der zumindest zwei Beleuchtungseinheiten und eine direkt dazu benachbarte erste lichtemittierende Diode einer zweiten der zumindest zwei Beleuchtungseinheiten mit dem Mittelpunkt nicht auf einer geraden Linie angeordnet sind. Weiterhin können die Beleuchtungseinheiten und/oder die Mehrzahl der LEDs eines oder mehrere der oben genannten Merkmale aufweisen.
Durch die beschriebenen verschiedenen Anordnungsrichtungen sowie die verschiedenen Abstände innerhalb einer Beleuchtungseinheit sowie die Anordnung mehrerer, also von zumindest zwei Beleuchtungseinheiten kann mit Vorteil eine größtmögliches Maß an Unregelmäßigkeit in der Anordnung der ersten und zweiten und gegebenenfalls auch der dritten LEDs erreicht werden, wodurch Farbschatten und/oder Leuchtdichteschatten verringert oder ganz verhindert werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen, die oftmals LEDs einer Farbe in großer Anzahl und dazu noch weitere LEDs einer anderen Farbe in geringer Anzahl aufweisen, um das gewünschte Mischlicht zu erzeugen, können bei der hier beschriebenen Lichtquelle eine vergleichsweise größere Anzahl unterschiedlich farbiger LEDs verwendet werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel und
2 eine schematische Darstellung einer Lichtquelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 100 gezeigt, die eine Beleuchtungseinheit 10 aufweist. Die Beleuchtungseinheit 10 umfasst eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs), die eine Mehrzahl von ersten LEDs 1 und eine Mehrzahl von zweiten LEDs 2 aufweist, wobei die ersten LEDs 1 Licht mit einer von den zweiten LEDs 2 verschiedenen Farbe abstrahlen. Beispielsweise strahlen die ersten LEDs 1 blaues Licht und die zweiten LEDs 2 gelbes Licht ab, so dass die Überlagerung des blauen und gelben Lichts von der Lichtquelle 100 abgestrahltes weißes Licht ergibt.
Die Mehrzahl der LEDs, also die Mehrzahl der ersten und zweiten LEDs 1, 2, ist entlang einer gebogenen Kurve 4 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Ellipsenbogen ausgeführt ist. Alternativ dazu kann die gebogene Kurve auch als Kreis, Ellipse, Kreisbogen, Spirale, Spline oder Kombination daraus ausgeführt sein, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Die ersten und zweiten LEDs 1, 2 sind abwechselnd entlang der gebogenen Kurve 4 angeordnet, wobei jeweils eine erste LED 1 und eine direkt dazu entlang der gebogenen Kurve 4 benachbarte zweite LED 2 eine Beleuchtungsgruppe 5, 5', 5'' bilden. Zwischen den Beleuchtungsgruppen 5, 5', 5'' können zusätzlich noch weitere LEDs angeordnet sein, beispielsweise erste und/oder zweite LEDs 1, 2 oder von diesen verschiedene LEDs.
Jede Beleuchtungsgruppe 5, 5', 5'' weist eine jeweilige Anordnungsrichtung 6, 6', 6'' auf, die von der jeweiligen ersten LED 1 zur jeweiligen zweiten LED 2 zeigt. Die Anordnungsrichtungen 6, 6', 6'' und damit die Beleuchtungsgruppen 5, 5', 5'' sind gegeneinander verdreht.
Weiterhin weisen die Beleuchtungsgruppen 5, 5' 5'' zueinander unterschiedliche Abstände auf. Insbesondere weisen auch die ersten und zweiten LEDs 1 zu den entlang der gebogenen Kurve 4 direkt benachbarten jeweiligen ersten bzw. zweiten LEDs jeweils unterschiedliche Abstände auf. Weiterhin ist auch ein Abstand von zumindest zwei entlang der gebogenen Kurve 4 direkt benachbarten ersten lichtemittierenden Dioden 1 verschieden von einem Abstand von zumindest zwei direkt benachbarten zweiten lichtemittierenden Dioden 2.
Die ersten und zweiten LEDs 1, 2 weisen durch die gezeigte Anordnung entlang der gebogenen Kurve 4 somit ein hohes Maß an Unregelmäßigkeit auf, wodurch bei einer Beleuchtung eines Objekts durch die Lichtquelle 100 Farbschatten und Leuchtdichteschatten im Vergleich zu konventionellen Beleuchtungseinrichtungen mit verschiedenfarbigen LEDs verringert werden können.
Die Lichtquelle 100 weist weiterhin einen gemeinsamen Träger (nicht gezeigt) für die Halbleiterchips ausgeführten ersten und zweiten LEDs 1, 2 auf. Der Träger weist eine Leiterplatte auf, der gemäß der gebogenen Kurve 4 geformt ist.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Lichtquelle 200 gezeigt, das im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den ersten und zweiten LEDs 1, 2 eine Mehrzahl von dritten LEDs 3 aufweist, wobei nur einige der LEDs 1, 2, 3, der Übersichtlichkeit halber mit Bezugszeichen versehen sind. Jeder Beleuchtungsgruppe 5, 5', 5'' ist eine erste LED 1, eine zweite LED 2 und eine dritte LED 3 zugeordnet.
Die dritten LEDs strahlen von den ersten und zweiten LEDs 1, 2 verschiedenes Licht ab. Im gezeigten Ausführungsbeispiel emittieren die ersten LEDs 1 blaues Licht, die zweiten LEDs 2 grünes Licht und die dritten LEDs 3 rotes Licht, so dass die Lichtquelle 200 weißes Licht abstrahlt. Die von den ersten, zweiten und dritten LEDs 1, 2, 3 jeweils abgestrahlte Intensität kann dabei einstellbar sein, so dass die Farbtemperatur und der Farbort des von der Lichtquelle 200 emittierten Lichts dadurch wählbar sein können.
Die Lichtquelle 200 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30 mit jeweils der Mehrzahl von LEDs, also der Mehrzahl der ersten, zweiten und dritten LEDs 1, 2, 3, auf. Jede Mehrzahl von LEDs der Beleuchtungseinheiten 10, 20 30 ist auf einer jeweiligen gebogene Kurve 4, 4' 4'' in Form einer Ellipse angeordnet. Alternativ dazu können eine oder mehrere oder alle der gebogenen Kurven beispielsweise auch Kreise oder geschlossene Splines sein.
Jede der Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30, weist eine entlang der jeweiligen gebogenen Kurve 4, 4', 4'' verlaufende Leiterplatte auf, auf denen die ersten, zweiten und dritten LEDs 1, 2, 3 jeweils montiert und miteinander verschaltet sind.
Die gebogenen Kurven 4, 4', 4'' sind ineinander angeordnet und weisen einen gemeinsamen Mittelpunkt 9 auf, wobei zumindest eine erste lichtemittierende Diode 1 der Beleuchtungsgruppe 5' der Beleuchtungseinheit 10 und eine direkt dazu benachbarte erste lichtemittierende Diode 1 der Beleuchtungsgruppe 5'' der Beleuchtungseinheit 20 mit dem Mittelpunkt 9 nicht auf einer geraden Linie angeordnet sind. Insbesondere sind im gezeigten Ausführungsbeispiel keine ersten LEDs 1, keine zweiten LEDs 2 und keine dritten LEDs 3 mit direkt dazu benachbarten jeweiligen gleichen LEDs 1, 2, 3 mit dem Mittelpunkt 9 auf einer geraden Linie angeordnet, so dass die Beleuchtungsgruppen der Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30 um den Mittelpunkt 9 gegeneinander verdreht beziehungsweise verschoben sind. Dadurch weist jede der der Beleuchtungsgruppen einer der Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30 und die jeweils direkt dazu benachbarte Beleuchtungsgruppe einer anderen der Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30 unterschiedliche Anordnungsrichtungen auf.
Weiterhin variieren zusätzlich auch noch die jeweiligen Abstände von entlang der jeweiligen gebogenen Kurve 4, 4', 4'' direkt benachbarten Beleuchtungsgruppen zueinander, so dass die Beleuchtungseinheiten 10, 20, 30 auch hinsichtlich der einzelnen Beleuchtungsgruppen ungleichmäßig gegeneinander rotiert sind. Die Abstände der ersten LEDs 1 zu den zweiten LEDs 2 und der zweiten LEDs 2 zu den dritten LEDs 3 sind für die Beleuchtungsgruppen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils immer in etwa gleich. Alternativ dazu können die jeweiligen Abstände auch verschieden und unregelmäßig von Beleuchtungsgruppe zu Beleuchtungsgruppe variiert sein.
Durch die Anordnung der Mehrzahl der LEDs 1, 2, 3 entlang der gebogenen Kurven 4, 4', 4'' wird bei der Beleuchtung eines Objekts mit der Lichtquelle 200 eine Überlagerung und insbesondere eine Verwirbelung der Farbschatten hervorgerufen, was durch Simulationen einer schräg auf einen Quader mit einer Kantenlänge von jeweils 300 mm eingestrahlten Beleuchtung mittels der hier beschriebenen Lichtquelle 200 gezeigt werden konnte. Dies führt zu ausfließenden Schatten und weichen Farbverläufen in den Schatten, wobei diskrete Farbschatten wie bei konventionellen Beleuchtungseinrichtungen mit verschiedenfarbigen LEDs mit deutlich unterscheidbaren Farbortkoordinaten, den so genannten CIE-x-y-Koordinaten, vermieden werden. Insbesondere werden die konventionell auftretenden Farbunterschiede bei der Lichtquelle 200 durch die Verwirbelung minimiert, so dass keine Regelmäßigkeit und kein Rhythmus in Leuchtdichte und/oder Farbe der Schatten auftritt.
Alternativ oder zusätzlich können die Lichtquellen 100, 200 auch weitere Merkmale der im allgemeinen Teil beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„The IESNA Lighting Handbook”, 9th ed., 2000, Illumination Engineering Society of North America, New York, Seiten 3–18 und 3–19 [0006]

Claims

Lichtquelle umfassend zumindest eine Beleuchtungseinheit (10, 20, 30) – mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, die eine Mehrzahl von ersten lichtemittierenden Dioden (1) und eine Mehrzahl von zweiten lichtemittierenden Dioden (2) aufweist, – wobei die ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden (1, 2) Licht mit voneinander unterschiedlichen Farben abstrahlen und – wobei die Mehrzahl der lichtemittierenden Dioden entlang einer gebogenen Kurve (4, 4', 4'') angeordnet ist.
Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die gebogene Kurve (4, 4', 4'') ausgewählt ist aus einer Gruppe, die gebildet wird durch einen Kreis, eine Ellipse, einen Kreisbogen, einen Ellipsenbogen, eine Spirale, einen Spline und Kombinationen daraus.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeweils eine erste und eine entlang der gebogenen Kurve (4, 4', 4'') direkt benachbarte zweite lichtemittierende Diode (1, 2) eine Beleuchtungsgruppe (5, 5', 5'') bilden mit einer jeweiligen Anordnungsrichtung (6, 6', 6'') von der ersten zur zweiten lichtemittierenden Diode (1, 2) und wobei die jeweiligen Anordnungsrichtungen (6, 6', 6'') von zumindest zwei Beleuchtungsgruppen (5, 5', 5'') unterschiedlich sind.
Lichtquelle nach dem vorherigen Anspruch, wobei zumindest zwei Beleuchtungsgruppen (5, 5', 5'') Abstände zwischen der jeweiligen ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden (1, 2) aufweisen, die unterschiedlich sind.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstand von zumindest zwei entlang der gebogenen Kurve (4, 4', 4'') direkt benachbarten ersten lichtemittierenden Dioden (1) verschieden von einem Abstand von zumindest zwei direkt benachbarten zweiten lichtemittierenden Dioden (2) ist.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abstände von zumindest drei entlang der gebogenen Kurve (4, 4', 4'') direkt zueinander benachbarten ersten lichtemittierenden Dioden (1) jeweils unterschiedlich sind.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abstände von zumindest drei entlang der gebogenen Kurve (4, 4', 4'') direkt zueinander benachbarten zweiten lichtemittierenden Dioden (2) jeweils unterschiedlich sind.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30), die verschieden voneinander sind.
Lichtquelle nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30) jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden angeordnet entlang jeweils einer gebogenen Kurve (4, 4', 4'') aufweisen und die gebogenen Kurven (4, 4', 4'') verschieden voneinander sind.
Lichtquelle nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich die gebogenen Kurven (4, 4', 4'') der Mehrzahl der Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30) nicht überschneiden.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zumindest eine Beleuchtungsgruppe (5') einer Beleuchtungseinheit (10) und eine direkt dazu benachbarte Beleuchtungsgruppe (5'') einer anderen Beleuchtungseinheit (20) unterschiedliche Anordnungsrichtungen aufweisen.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden weiterhin eine Mehrzahl von dritten lichtemittierenden Dioden (3) aufweist, die Licht mit einer von den ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden (1, 2) verschiedenen Farbe abstrahlt.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede der Beleuchtungsgruppen (5, 5', 5'') eine erste, eine zweite und eine dritte lichtemittierende Diode (1, 2, 3) aufweist.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl der lichtemittierenden Dioden der zumindest einen Beleuchtungseinheit (10, 20, 30) weißes Licht abstrahlt.
Lichtquelle nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zumindest zwei Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30) mit jeweils einer Mehrzahl von ersten und zweiten lichtemittierenden Dioden (1, 2), die jeweils auf einer gebogenen Kurve (4, 4', 4'') in Form einer Ellipse oder einem Kreis angeordnet sind, wobei die gebogenen Kurven (4, 4', 4'') ineinander angeordnet sind und einen gemeinsamen Mittelpunkt (9) aufweisen und wobei zumindest eine erste lichtemittierende Diode (1) einer der zumindest zwei Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30) und eine direkt dazu benachbarte erste lichtemittierende Diode (1) einer zweiten der zumindest zwei Beleuchtungseinheiten (10, 20, 30) mit dem Mittelpunkt (9) nicht auf einer geraden Linie angeordnet sind.