DE102011089144A1

DE102011089144A1 - WEIßES LICHT ABGEBENDES LEUCHTMITTEL

Info

Publication number: DE102011089144A1
Application number: DE102011089144A
Authority: DE
Inventors: Peter Lipowsky
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-20
Also published as: WO2013092079A1

Abstract

Ein weißes Licht abgebendes Leuchtmittel (L1, L2) ist mit mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle (6), deren Emissionsspektrum einen ersten Spektralbereich mit einem ersten lokalen Peak (16) und einen zweiten, ebenfalls mit einem lokalen Peak (17) versehenen Spektralbereich enthält, ausgerüstet, wobei der zweite Spektralbereich bei längeren Wellenlängen liegt als der erste Spektralbereich und die Farbe Gelb einschließt und wobei sich im Strahlengang des emittierten Lichts ein wellenlängenselektives Filter (10) mit einem Transmissionsspektrum befindet, das zur Steigerung des allgemeinen Farbwiedergabeindexes (Ra) im gelben Wellenlängenbereich ein Minimum (erstes Transmissionsminimum) hat. Eine Verwendung des Leuchtmittels (L1, L2) ist insbesondere als Retrofit-Lampe, insbesondere zum Ersatz von Halogenleuchten oder Glühlampen, vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein weißes Licht abgebendes Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, deren Emissionsspektrum einen ersten Spektralbereich mit einem ersten lokalen Peak und einen zweiten, ebenfalls mit einem lokalen Peak versehenen Spektralbereich enthält, wobei der zweite Spektralbereich bei längeren Wellenlängen liegt als der erste Spektralbereich und die Farbe Gelb einschließt. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines solchen Leuchtmittels. Das Leuchtmittel eignet sich insbesondere zum Ersatz von Halogenleuchten und Glühbirnen, und zwar in Anwendungen, die wie etwa in Museen oder Zahnarztpraxen höchste Anforderungen an die Farbechtheit der bestrahlten Gegenstände stellen.
Ein Qualitätsmerkmal künstlicher Weißlichtquellen ist ihr Vermögen, Farben bestrahlter Körper für das menschliche Auge möglichst unverfälscht wiederzugeben. Die Lichtqualität wird anhand des sog. allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra gemessen; Ra ist ein Mittelwert aus bei acht spezifischen Referenzfarben ermittelten Einzelwerten Ri. Schwarze Strahler wie auch das natürliche Tageslicht weisen per definitionem einen optimalen Ra-Wert von 100 auf.
Lichtquellen mit einem "vollem" Emissionsspektrum wie Glühlampen oder Halogenlampen liefern ebenfalls sehr hohe Ra-Werte ≥ 98. Für LED-Lichtquellen, bei denen man weißes Licht entweder durch Kombination einer blauen Bei LED mit im längerwelligen Bereich emittierenden Leuchtstoffen oder etwa durch Kombination dreier in den Primärfarben Rot, Grün und Blau strahlenden LEDs erzeugt, ist dagegen der Ra-Wert noch deutlich geringer und liegt typischerweise bei 80. Warm-weiße LED-Leuchtmittel erreichen dabei etwas höhere Werte als kalt-weiße LED-Strahler.
Um diese Werte zu verbessern, wurden bisher erhebliche Anstrengungen unternommen. Dabei verfolgte man vor allem drei Ansätze: Bei Konversions-LEDs ging es vor allem darum, das Spektrum der Sekundärstrahlung durch neue Leuchtstoff-Materialien, veränderte Zusammensetzungen und/oder Hinzunahme weiterer Leuchtstoffe zu verbessern; vgl. hierzu etwa DE 10 2004 038 199 A1 oder US 2011/0221330 A1 . Bei Multi-Chip-LEDs fügte man eine oder mehrere, farblich abgestimmte LEDs hinzu – häufig unter gezielter Verschiebung der R-, G- und B-Spektren (vgl. hierzu beispielsweise Y. Ohno Proc.SPIE Vol.5530 (2004) S. 88–98). Der dritte Ansatz bestand darin, beide Konzepte möglichst geschickt miteinander zu verbinden, d. h. weiterentwickelte Leuchtstoffmischungen mit einer (roten) LED zu kombinieren ( DE 10 2004 047789 A1 ). Die auf diese Weise erzielten Verbesserungen wurden aber mit anderweitigen Nachteilen erkauft: Auf hohe Ra-Werte hin optimierte Leuchtstoff-Gemische sind relativ teuer und verlieren überdies an Effizienz; bei einer Erhöhung des Ra-Wertes um 10 Punkte sinkt die Lichtausbeute in der Regel um 15% bis 25 %. Vier- oder Fünf-Chip-LEDs wahren zwar eine relativ hohe Effizienz, benötigen aber eine recht komplexe Elektronik, um Farbverschiebungen auf Grund der unterschiedlichen Temperaturabhängigkeit der diversen LED-Farben zu vermeiden. Und die erwähnte Kompromisslösung muss mit Helligkeitsverlusten und einem erhöhten Regelaufwand auskommen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein weißes Licht abgebendes Leuchtmittel bereitzustellen, welches über einen relativ hohen Ra-Wert verfügt, eine große Lichtausbeute aufweist, keinen besonderen Steuerungsaufwand benötigt und nicht zuletzt kostengünstig hergestellt bzw. nachgerüstet werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein weißes Licht abgebendes Leuchtmittel mit mindestens einer Lichtquelle, deren Emissionsspektrum einen ersten Spektralbereich mit einem lokalen Intensitätsmaximum (erster Peak) und einen zweiten, ebenfalls mit einem lokalen Intensitätsmaximum (zweiter Peak) versehenen Spektralbereich enthält, wobei der zweite Spektralbereich bei längeren Wellenlängen liegt als der erste Spektralbereich und die Farbe Gelb einschließt, wobei sich im Strahlengang des emittierten Lichts ein wellenlängenselektives Filter mit einem Transmissionsspektrum befindet, das zur Steigerung des allgemeinen Farbwiedergabeindexes (Ra) im gelben Wellenlängenbereich ein Minimum (erstes Transmissionsminimum) aufweist.
Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, dass die mit dem Farbwiedergabeindex Ra gemessene Lichtqualität nicht nur durch eine Umgestaltung des Emissionsspektrums, bei der in erster Linie das Spektrum aufgefüllt wird, verbessert werden kann, sondern auch dadurch, dass das Emissionsspektrum gezielt wellenlängenselektiv gedämpft wird.
Eine solche Filterung kann auf Spektren bereits bestehender und in der Praxis bewährter Lichtquellen aufsetzen und lässt sich überdies besonders einfach realisieren, etwa durch eine geeignete Beschichtung von sowieso schon vorhandenen lichtdurchlässigen (insbesondere transparenten) Abdeckungen.
Es wird bevorzugt, dass die mindestens eine Lichtquelle in Form mindestens einer Halbleiterlichtquelle vorliegt. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, wenn als Leuchtmittel ein LED-Leuchtmittel mit Wellenlängenkonversion verwendet wird. Jedoch ist die Art der Lichtquelle grundsätzlich nicht beschränkt und kann beispielsweise auch Entladungslampen, Glühlampen oder Leuchtstofflampen umfassen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das erste Transmissionsminimum im Bereich des sichtbaren Lichts ein absolutes Minimum des Transmissionsspektrums aufweist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das erste Transmissionsminimum zwischen 500 nm und 600 nm, insbesondere zwischen 550 nm und 600 nm, liegt.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Transmissionsgrad des Filters im ersten Transmissionsminimum um 4 % bis 13%, vorzugsweise um 6 % bis 11 % und besonders bevorzugt um 7 % bis 10 %, gegenüber dem maximalen Transmissionsgrad reduziert ist. In anderen Worten wird es bevorzugt, dass der Filter in dem oben angegebenen Bereich einen Transmissionsgrad zwischen 87 % und 96 %, vorzugsweise zwischen 89 % und 94 % und insbesondere zwischen 90 % und 93 %, der maximalen Transmission aufweist. Um dieses Minimum herum kann der Transmissionsgrad in etwa symmetrisch verlaufen, er kann aber auch eine mehr oder weniger ausgeprägte Asymmetrie aufweisen, je nach den Erfordernissen des konkreten Falles.
Unabhängig von der Dämpfungskurve des Filters wird es bevorzugt, dass ein relativer Transmissionsgrad im ganzen Bereich zwischen 500 nm und 630 nm, insbesondere zwischen 550 nm und 600 nm, um mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 2%, zurückgenommen oder reduziert ist.
Es ist eine zur Erreichung einer besonders guten Ra-Verbesserung bevorzugte Ausgestaltung, dass der Gelb-Dämpfung ein Emissionsspektrum zugrunde liegt, dessen erster Peak zwischen 430 nm und 465nm, insbesondere zwischen 435 nm und 460 nm, und dessen zweiter Peak zwischen 590 nm und 630 nm, insbesondere zwischen 595 nm und 620 nm, liegt. Der zweite Peak kann aber auch zu kürzeren Wellenlängen hin verschoben sein, also etwa zwischen 530 nm und 580 nm, insbesondere zwischen 545 nm und 565 nm, liegen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Filter zumindest im Wesentlichen nur den Teil des zweiten Spektralbereiches dämpft, der zwischen beiden Peaks liegt.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Filter auch noch den zweiten Peak um mindestens 2 %, vorzugsweise mindestens 3 % und besonders bevorzugt mindestens 4%, der Intensität des höchsten Peaks reduziert. Es mag besonders bevorzugt sein, dass die wellenlängenselektive Dämpfung so bemessen ist, dass sie den zweiten Peak, vorzugsweise um 2% bis 6 %, insbesondere um 3 % bis 5 %, reduziert.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Filter den zweiten Peak auch noch zu längeren Wellenlängen hin verschiebt, vorzugsweise um mindestens 3 nm, bevorzugt um 4 nm und besonders bevorzugt um mindestens 6 nm. Die Dämpfungskurve mag insbesondere so bemessen sein, dass sie eine begrenzte Verschiebung des zweiten Peaks zu längeren Wellenlängen hin, typischerweise um 3 nm bis 8 nm, insbesondere um 4 nm bis 8 nm, insbesondere um 5 nm bis 7 nm, bewirkt.
Es ist eine Ausgestaltung, welche den Effekt der Dämpfung im Gelben bei bestimmten Emissionsspektren unterstützt, dass das Filter bei kürzeren (typischerweise blauen) Wellenlängen, vorzugsweise zwischen 380 nm und 500 nm und besonders bevorzugt zwischen 450 nm und 500 nm, ein Transmissionsmaximum aufweist, insbesondere ein dem ersten Transmissionsminimum benachbartes Transmissionsmaximum.
Die Werte können mittels einer Ausgestaltung noch verbessert werden, wenn das Filter ein weiteres, vorzugweise zwischen 600 nm und 750 nm und besonders bevorzugt zwischen 600 nm und 650 nm, gelegenes zweites Transmissionsmaximum aufweist. Insbesondere kann dem ersten Transmissionsminimum ein weiteres, bei längeren (typischerweise orange-roten) Wellenlängen, speziell zwischen 600 nm und 750 nm und insbesondere zwischen 600 nm und 650 nm, gelegenes Transmissionsmaximum benachbart angeordnet sein, es also zwischen zwei Transmissionsmaxima eingebettet ist. Wenn sich dann, etwa aus fertigungstechnischen Gründen, den Transmissionsmaxima noch weitere, eher kleinere Transmissionsminima anschließen, wird das Emissionsspektrum nur unmerklich gedämpft, wenn es, wie in den meisten Fällen, bei den dortigen Wellenlängen ohnehin nur relativ intensitätsschwach ist.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Leuchtmittel mit einer für weißes Licht transparenten Abdeckung ausgestattet ist und dass das Filter durch eine Beschichtung der Abdeckung erzeugt ist.
Es wird bevorzugt, dass die Abdeckung als eine Abdeckscheibe oder als ein Kolben ausgestaltet ist, insbesondere aus Glas oder Kunststoff. Auf diese Weise lassen sich auch relativ hohe Ra-Werte noch einmal um mehrere Punkte steigern – beispielsweise bei einer warm-weiß leuchtenden LED-Lampe ein Ra-Wert von 88 auf 92 erhöhen und damit die Lampe in die höchste Qualitätsklasse 1A überführen. Diese Qualitätsverbesserungen gehen überdies nicht auf Kosten einzelner Ri-Werte. In der Tat können alle diese Einzelwerte angehoben werden und darüber hinaus auch die für die Wiedergabe ungesättigter Farben vorgesehenen Werte R9 bis R14 (Ri mit i = 9 bis 14). Andere wichtige Eigenschaften, beispielsweise die Dimmbarkeit oder die Farbstabilität bei Temperaturschwankungen, bleiben erhalten oder werden, wie etwa die Lichtausbeute, nur minimal beeinträchtigt.
Das vorgesehene Filter braucht jedoch nicht auf Abdeckungen realisiert zu werden; vielmehr kann es auch an anderer Stelle im Strahlengang des emittierten Lichtes eingebracht sein, etwa auf sowieso schon vorhandenen Reflektoren oder gar auf der Oberfläche der Lichtquelle selbst.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Beschichtung zugleich entspiegelt. Dadurch kann auf eine separate Entspiegelung verzichtet werden. Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest im gelben Bereich die Transmission der entspiegelten Abdeckung reduziert ist.
Da sich die wellenlängenselektive Dämpfung nur auf einen relativ schmalen Wellenlängenbereich bezieht und überdies dort nur im Bereich einiger Prozent liegt, ist der unvermeidliche Effizienzverlust von Hause aus sehr gering. Er wird durch eine gleichzeitige Entspiegelung noch weiter reduziert, zumal ein Teil der reflektierten Strahlung durch Mehrfachreflektion letztlich doch noch aus der Lampe austritt.
Das Leuchtmittel kann insbesondere als Retrofit-Lampe, insbesondere zum Ersatz von Halogenleuchten oder Glühlampen, verwendet werden.
Es ist insbesondere eine Ausgestaltung, dass die Lichtquelle eine blau emittierende LED sowie mindestens einen Teil des blauen Lichts zu längeren Wellenlängen hin verschiebenden Leuchtstoff enthält.
Das vorliegende Leuchtmittel eignet sich aber auch für Weißlichtquellen aus mehreren, sich farblich ergänzenden LEDs und sogar für ganz andere Leuchtmittel, die weißes Licht durch Farbaddition nachbilden.
Das Leuchtmittel eignet sich insbesondere zum Ersatz (Retrofit) von Halogenleuchten, Glühbirnen und anderen herkömmlichen Lampen, und zwar in Anwendungen, die wie etwa in Museen oder Zahnarztpraxen höchste Anforderungen an die Farbechtheit der bestrahlten Gegenstände stellen.
Die Erfindung wird nun anhand von in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Leuchtmittel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt ein Leuchtmittel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt ein Emissionsspektrum des Leuchtmittels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, im Vergleich zu einem Emissionsspektrum einer Ausführung ohne Abdeckscheibe;
4 zeigt ein Emissionsspektrum eines dritten Ausführungsbeispiels, im Vergleich zu einer Ausführung ohne Abdeckscheibe; und
5 zeigt ein Emissionsspektrum eines vierten Ausführungsbeispiels, im Vergleich zu einer Ausführung ohne Abdeckscheibe.
Ein in 1 dargestelltes erstes Leuchtmittel L1 ist als ein LED-Retrofit-Strahler der Bauform MR16 ausgestaltet. Das Leuchtmittel L1 ist etwa so hell wie eine 50W-Halogenlampe. Es weist einen mit Kühlrippen 1 versehenen Kühlkörper 2 auf, der eine (nicht dargestellte) Treiberschaltung enthält und unter dem ein G05,3-Sockel 3 mit zwei Anschlussstiften 4 angesetzt ist. Über dem Kühlkörper 2 befindet sich ein optisches System 5, das eine mit zwei 3W-LEDs 6 bestückte Platine 7, einen umlaufenden Reflektor 8 sowie eine aufgesetzte, aus Glas bestehende Abdeckscheibe 9 enthält.
Die Abdeckscheibe 9 ist innen mit einem Filter in Form einer mehrlagigen Beschichtung 10 versehen, die so ausgelegt ist, dass sie zum einen entspiegelt und zum anderen einen frequenzselektiven Transmissionsgrad hat. Wie eine solche Beschichtung 10 realisierbar ist, ist an sich wohlbekannt. Beispielsweise können mehrere Interferenzlagen so in ihren Brechungsindizes und Dicken aufeinander abgestimmt sein, dass sichtbares Licht in einem breiten Frequenz- und Winkelbereich keine Reflexion erfährt. Die Antireflexionswirkung dieses Schichtengefüges ist dann noch – etwa mittels geeigneter Simulationsprogramme – in der gewünschten Weise wellenlängenselektiv zu machen. Die Abdeckscheibe 9 kann durch einen Haltering 11, der in der 1 abgezogen dargestellt ist, in ihrer Position lösbar arretiert werden.
2 zeigt ein zweites Leuchtmittel L2 in Form einer LED-Birne, die als Ersatz von Glühbirnen mit E27-Fassung vorgesehen ist. Sie erzeugt, mit ca. 10W Leistungsaufnahme, eine einer 75W-Glühbirne vergleichbare Helligkeit. Einem mit Kühlrippen 1 versehenen Kühlkörper 2 des Leuchtmittels L2 ist unten ein R27-Sockel 3 angesetzt. Der Kühlkörper 2, in dessen Inneren wiederum eine (nicht dargestellte) Steuerschaltung untergebracht ist, trägt ein optisches System 5 mit einer Platine 7, auf der mehrere LED-Chips 6 montiert sind. Der Platine 7 ist ein Glaskolben 12 aufgesetzt, der wiederum innen mit einer als mehrlagigen Beschichtung 10 versehen und außen mattiert ist. Diese Beschichtung 10 dient zur Entspiegelung und auch als wellenlängenselektives Filter entsprechend der Beschichtung 10 aus 1.
3 zeigt die Ergebnisse einer solchen wellenlängenselektiven Entspiegelung. In der Grafik sind längs der x-Achse die Wellenlänge in nm sowie entlang der y-Achse die Lichtintensität I_rel, normiert auf das Hauptmaximum, und die relative Transparenz T_rel der Abdeckung (Abdeckplatte 9 oder Glaskolben 12) aufgetragen.
Kurve 13 gibt die wellenlängenabhängige Transmission der beschichteten Abdeckung 9, 12 wieder. Kurve 14 zeigt das Emissionsspektrum einer kommerziell erhältlichen warmweiß leuchtenden LED-Lichtquelle (Cree XP-E), und zwar ohne Abdeckglas. Und Kurve 15 stellt das Emissionsspektrum der gleichen LED-Lichtquelle dar, dieses Mal mit der beschichteten Abdeckung 9, 12. Kurve 13 entnimmt man, dass die wellenlängenselektive Transmission etwa im Bereich zwischen 500 nm und 630 nm vermindert ist, und zwar maximal um 9 % bei etwa 580 nm. Aus Kurve 14 geht hervor, dass das Emissionsspektrum der LED-Lichtquelle ein erstes, relativ schmales Emissionsband mit einem ersten Peak 16 bei etwa 450 nm, einer relativen Höhe von etwa 0,6 und einer Halbwertsbreite von knapp 30 nm hat. Zu längeren Wellenlängen hin ergibt sich ein relativ breites Emissionsband mit einem zweiten Peak 17 bei etwa 608 nm, einer Halbwertsbreite von knapp 170 nm und der normierten Höhe von 1. Zwischen beiden Peaks befindet sich eine bei 486 nm gelegenes lokales Minimum 18, bei dem die Intensität nur ca. 22% beträgt. Zwischen diesem Minimum und dem zweiten Peak steigt die Intensitätskurve an, und zwar mit einer zunächst steileren und ab etwa 528 nm flacheren Steigung, um dann nach Passieren des Scheitelpunkts zu längeren Wellenlängen hin abzufallen; bei ca. 700 nm erreicht sie wieder den Wert des lokalen Minimums.
Die wellenlängenselektive Dämpfung der Beschichtung 10 wirkt sich nun so aus, dass der erste Peak 16 praktisch unverändert bleibt. Die flachere Flanke des zweiten Peaks wird dagegen deutlich eingesattelt, mit Intensitätsverlusten von maximal etwa 6%. Auch der Scheitelpunkt wird noch um ca. 3 bis 4% heruntergesetzt, mit der Folge, dass der zweite Peak 19 der Kurve 15 um ca. 4 bis 6 nm gegenüber dem zweiten Peak 17 der Kurve 14 zu längeren Wellenlängen hin verschoben ist.
4 zeigt von einem dritten Ausführungsbeispiel, einer ebenfalls auf dem Markt befindlichen LED-Lichtquelle (Serie Osram Oslon^TM SSL), das Emissionsspektrum ohne Abdeckung. Es unterscheidet sich vom Spektrum des ersten Ausführungsbeispiels vor allem darin, dass der erste Peak 16 eine deutlich geringere relative Intensität (etwa 37 %) und eine minimal kürzere Wellenlänge (etwa 440 nm) hat. Der zweite Peak 17 liegt weiterhin bei ca. 608 nm; das zwischen beiden Peaks 16, 17 befindliche lokale Minimum 18 ist ausgeprägter als in 3 (12 % relative Intensität) und ebenfalls zu kürzeren Wellenlängen hin versetzt (etwa 465 nm). In diesem Bespiel ist die Beschichtung 10 so beschaffen, dass sie im Bereich zwischen 500 nm und 620 nm stärker dämpft als in den übrigen Bereichen des Emissionsspektrums, mit einem Maximum von knapp 10% bei 575 nm. Dementsprechend ergibt sich bei aufgesetzter Abdeckung 9, 12 das mit Kurve 15 dargestellte Emissionsspektrum. Die dem ersten Peak 16 zugewandte Flanke des zweiten Peaks 17 ist bis fast hinunter zum lokalen Minimum bedämpft, und zwar um maximal mindestens 7 %. Auch der zweite Peak 17 hat an Intensität um ca. 5 % verloren und ist zugleich leicht zu längeren Wellenlängen hin verbreitert (Peak 19).
5 zeigt die Verhältnisse bei einer ebenfalls kommerziell erhältlichen neutral-weiß strahlenden LED-Lichtquelle. Diesmal liegt das stärkste Maximum im Blauen, wobei der erste Peak 16 unverändert bei 440 nm liegt. Der zweite Peak 17 befindet sich diesmal bei etwa 560 nm und hat eine relative Intensität von knapp über 50 %. Das zwischen beiden Peaks gelegene lokale Minimum liegt bei 480 nm und ist besonders ausgeprägt, mit nur 8 % der maximalen Intensität. Das Filter (insbesondere die Beschichtung 10) weist in diesem Beispiel eine maximale Dämpfung von 10 % auf, und zwar am Frequenzort des zweiten Peaks 17. Der bedämpfte Bereich ist eingebettet zwischen zwei, bei 465 bzw. 630 nm gelegenen Transmissionsmaxima der Entspiegelungsschicht; bei 695 nm befindet sich ein zweites, schwächeres Transmissionsminimum mit einem Transmissionsgrad von etwa 95 %. Das Filter bzw. die Beschichtung 10 hat den Effekt, dass das zweite Emissionsband symmetrisch um seinen zweiten Peak herum reduziert wird, maximal um etwa 5% der normierten Intensität.
Sowohl in dem dritten als auch in dem vierten Ausführungsbeispiel werden die Ra-Werte signifikant erhöht, einmal um 4 und einmal um 3 Punkte. Darüber hinaus werden auch alle acht Einzelwerte, die für die Farbwiedergabe bei bestimmten Pastelltönen stehen, verbessert. Dies gilt auch für Werte, die ungesättigten Farben zugeordnet sind.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Das Prinzip, das Emissionsspektrum durch einen farbselektiven Filter im Strahlengang des emittierten bzw. weißen Lichts, insbesondere durch eine zugleich entspiegelnde Mehrfachschicht auf einer transparenten Abdeckung 9, 12 der Lichtquelle, auf höhere Ra-Werte hin zu verändern, lässt einen großen Gestaltungsspielraum zu. So könnte man beispielsweise auch Lichtquellen verwenden, die mit Emissionsmaxima auch außerhalb des sichtbaren Lichts, etwa im Ultravioletten, operieren oder im sichtbaren Band mehr als zwei Emissionsmaxima enthalten, bei LEDs etwa in der Kombination UV-LED mit einem im Blauen, Grünen und Roten emittierendes Leuchtstoffgemisch oder R-G-B-LEDs mit einer Bernstein-LED.
Auch bleibt es dem Fachmann unbenommen, das Filter auf Substraten auf andere Weise als durch eine Mehrfachschicht zu erzeugen, etwa durch einer geeignete Oberflächenstrukturierung.
Bezugszeichenliste

1: Kühlrippe
2: Kühlkörper
3: Sockel
4: Anschlussstift
5: optisches System
6: LED
7: Platine
8: Reflektor
9: Abdeckscheibe
10: frequenzselektive Beschichtung
11: Halterungsring
12: Glaskolben
13: wellenlängenabhängige Transmission einer beschichteten Abdeckung
14: Emissionsspektrum einer warm-weiß leuchtenden LED-Lichtquelle
15: Emissionsspektrum der warm-weiß leuchtenden gleichen LED-Lichtquelle mit beschichteter Abdeckung;
16: erster Peak des Emissionsspektrums mit und ohne Abdeckscheibe
17: zweiter Peak des Emissionsspektrums ohne Abdeckscheibe
18: Lokales Minimum des Emissionsspektrums mit und ohne Abdeckscheibe
19: zweiter Peak des Emissionsspektrums mit Abdeckscheibe
L1: Leuchtmittel
L2: Leuchtmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004038199 A1 [0004]
US 2011/0221330 A1 [0004]
DE 102004047789 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Y. Ohno Proc.SPIE Vol.5530 (2004) S. 88–98 [0004]

Claims

Weißes Licht abgebendes Leuchtmittel (L1, L2) mit mindestens einer Lichtquelle (6), insbesondere Halbleiterlichtquelle, deren Emissionsspektrum einen ersten Spektralbereich mit einem ersten lokalen Peak (16) und einen zweiten, ebenfalls mit einem lokalen Peak (17) versehenen Spektralbereich enthält, wobei der zweite Spektralbereich bei längeren Wellenlängen liegt als der erste Spektralbereich und die Farbe Gelb einschließt, wobei sich im Strahlengang des emittierten Lichts ein wellenlängenselektives Filter (10) mit einem Transmissionsspektrum befindet, das zur Steigerung des allgemeinen Farbwiedergabeindexes (Ra) im gelben Wellenlängenbereich ein Minimum (erstes Transmissionsminimum) hat.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 1, wobei das erste Transmissionsminimum des Filters (10) im Bereich des sichtbaren Lichts ein absolutes Minimum ist.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Transmissionsminimum zwischen 500 nm und 600 nm, insbesondere zwischen 550 nm und 600 nm, liegt.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad des Filters (10) im ersten Transmissionsminimum um 4 % bis 13%, vorzugsweise um 6 % bis 11 % und besonders bevorzugt um 7 % bis 10 %, gegenüber dem maximalen Transmissionsgrad reduziert ist.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad des Filters (10) im ganzen Bereich zwischen 500 nm und 630 nm, insbesondere zwischen 550 nm und 600 nm, um mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 2% gegenüber dem Transmissionsmaximum reduziert ist.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Peak (16) des Emissionsspektrums zwischen 430 nm und 465 nm, insbesondere zwischen 435 nm und 460 nm, und der zweite Peak (17) des Emissionsspektrums zwischen 590 nm und 630 nm, insbesondere zwischen 595 nm und 620 nm, oder zwischen 530 nm und 580 nm, insbesondere zwischen 545 nm und 565 nm, liegt.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 6, wobei das Filter (10) vor allem nur den Teil des zweiten Spektralbereiches dämpft, der zwischen beiden Peaks (16, 17) liegt.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 7, wobei das Filter (10) auch noch den zweiten Peak (17) um mindestens 2 %, vorzugsweise mindestens 3 % und besonders bevorzugt mindestens 4%, der Intensität des höchsten Peaks reduziert.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 8, wobei das Filter den zweiten Peak (17) auch noch zu längeren Wellenlängen hin verschiebt, vorzugsweise um mindestens 4 nm und besonders bevorzugt um mindestens 6 nm.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filter (10) im blauen Wellenlängenbereich ein erstes, vorzugsweise zwischen 380 nm und 500 nm und besonders bevorzugt zwischen 450 nm und 500 nm, gelegenes Transmissionsmaximum hat.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 10, wobei das Filter (10) auch noch im orange-roten Wellenlängenbereich ein weiteres, vorzugweise zwischen 600 nm und 750 nm und besonders bevorzugt zwischen 600 nm und 650 nm, gelegenes zweites Transmissionsmaximum aufweist.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leuchtmittel (L1, L2) mit einer für weißes Licht lichtdurchlässigen Abdeckung (9; 12), insbesondere einer Abdeckscheibe (9) oder einem Kolben (12), ausgestattet ist und wobei das Filter durch eine Beschichtung (10) der Abdeckung (9; 12) erzeugt ist.
Leuchtmittel (L1, L2) nach Anspruch 12, wobei die Beschichtung (10) zugleich entspiegelt.
Leuchtmittel (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (6) eine blau emittierende LED sowie mindestens einen Teil des blauen Lichts zu längeren Wellenlängen hin verschiebenden Leuchtstoff enthält.
Verwendung eines Leuchtmittels (L1, L2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Retrofit-Lampe, insbesondere zum Ersatz von Halogenleuchten oder Glühlampen.