DE102013008123A1

DE102013008123A1 - LED-based lamp for interior lighting

Info

Publication number: DE102013008123A1
Application number: DE102013008123.8A
Authority: DE
Inventors: Torsten Rehberg; Roland Michal
Original assignee: Narva Lichtquellen GmbH and Co KG
Current assignee: Narva Lichtquellen GmbH and Co KG
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lampe, aufweisend mindestens drei LEDs, welche innerhalb des visuellen Spektrums (VIS) von ca. 380 nm bis ca. 780 nm Wellenlänge und des nahen ultraviolett (UV-A) von ca. 315 nm bis ca. 380 nm Licht aussendet und Verwendungen dieser Lampe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Spektrum (10) im visuellen Bereich von ca. 500 nm bis ca. 530 nm Wellenlänge und von ca. 570 nm bis ca. 600 nm Wellenlänge je ein Intensitätsminimum (13, 15) zu Gunsten eines Intensitätsmaximums (14) bei ca. 550 nm mit einer Halbwertsbreite von ca. 10 bis 30 nm aufweist. Das Licht dieser Lampe wird vom Menschen subjektiv als weiß empfunden, und das Licht dieser Lampe erzeugt beim Menschen den subjektiven Eindruck von großer Helligkeit. Diese Lampe eignet sich auch aufgrund der kontraststeigernden Wirkung beim menschlichen Sehen hervorragend zum Einsatz in gewerblichen Büros und in der QualitätssicherungThe invention relates to a lamp having at least three LEDs which light within the visual spectrum (VIS) from approximately 380 nm to approximately 780 nm wavelength and the near ultraviolet (UV-A) from approximately 315 nm to approximately 380 nm emits and uses this lamp. According to the invention, the spectrum (10) in the visual range from approximately 500 nm to approximately 530 nm wavelength and from approximately 570 nm to approximately 600 nm wavelength each has an intensity minimum (13, 15) in favor of an intensity maximum (14 ) at approx. 550 nm with a half width of approx. 10 to 30 nm. The light of this lamp is subjectively perceived by humans as white, and the light of this lamp creates the subjective impression of great brightness in humans. This lamp is also ideal for use in commercial offices and in quality assurance due to the contrast-enhancing effect in human vision

Description

Die Erfindung betrifft eine Lampe, aufweisend mindestens drei LEDs, welche innerhalb des visuellen Spektrums (VIS) von ca. 380 nm bis ca. 780 nm Wellenlänge und des nahen ultraviolett (UV-A) von ca. 315 nm bis ca. 380 nm Licht aussendet und Verwendungen dieser Lampe.The invention relates to a lamp comprising at least three LEDs which within the visual spectrum (VIS) of about 380 nm to about 780 nm wavelength and the near ultraviolet (UV-A) of about 315 nm to about 380 nm light emits and uses this lamp.

Zur Raumbeleuchtung in gewerblichen Büros oder in gewerblichen Produktionsstätten werden in der Regel Leuchtstofflampen oder Gasentladungslampen eingesetzt, weil diese eine hohe Effizienz aufweisen. Sie wandeln elektrischen Strom mit einem hohen Wirkungsrad in sichtbares Licht um. Zur Erzeugung des Lichts wird Quecksilberdampf mit sehr geringer Konzentration in einer Leuchtstofflampe oder Gasentladungslampe einem sehr feinen Lichtbogen ausgesetzt. Die durch den Lichtbogen elektrisch angeregten Quecksilberatome senden ihr für das Element Quecksilber typische Linienspektrum aus, das als anregendes Licht zur Anregung von Fluoreszenz und Phosphoreszenz eines Leuchtmittels, meist Seltenerdphosphate, verwendet wird. Die als Leuchtmittel eingesetzten Seltenerdphosphate zeigen in der Regel ein sehr komplexes Fluoreszenzspektrum auf, wobei sich das Leuchtmittel auch selbst zur Fluoreszenz bei stets geringeren Wellenlängen anregt. Das Spektrum einer Leuchtstofflampe oder einer Gasentladungslampe ist aus dem bloßen Mischungsverhältnis der eingesetzten Leuchtphosphormischung nicht sehr exakt berechenbar. Vielmehr ist das Fluoreszenzspektrum anhängig vom Zustand der Mischung der eingesetzten Leuchtphosphore und auch von der Formulierung der Leuchtphosphore. Um ein Spektrum mit einer bestimmten Wellenlängenverteilung zu erhalten, ist Erfahrung aber auch empirische Versuchsarbeit notwendig.For room lighting in commercial offices or in commercial production usually fluorescent lamps or gas discharge lamps are used because they have a high efficiency. They convert electrical current into visible light with a high degree of efficiency. To generate the light, mercury vapor of very low concentration in a fluorescent lamp or gas discharge lamp is exposed to a very fine arc. The mercury atoms electrically excited by the arc emit their line spectrum typical of the element mercury, which is used as an exciting light for exciting fluorescence and phosphorescence of a light source, usually rare earth phosphates. The rare earth phosphates used as illuminants usually show a very complex fluorescence spectrum, whereby the illuminant also excites itself to fluorescence at always lower wavelengths. The spectrum of a fluorescent lamp or a gas discharge lamp can not be calculated very accurately from the mere mixing ratio of the phosphor phosphor mixture used. Rather, the fluorescence spectrum is dependent on the state of the mixture of the phosphor phosphors used and also on the formulation of the phosphor phosphors. In order to obtain a spectrum with a specific wavelength distribution, experience and empirical experimental work are necessary.

Leuchtstofflampen oder Gasentladungslampen haben verschiedene erwünschte Eigenschaften. Eine erste erwünschte Eigenschaft dieser Lampen ist, dass Leuchtstoffröhren und Gasentladungslampen in der Regel einen geringen, aber nicht vernachlässigbaren Infrarotanteil aufweisen, wodurch sich beleuchtete Objekte nicht unnötig und unerwünscht erwärmen.Fluorescent lamps or gas discharge lamps have various desirable characteristics. A first desirable feature of these lamps is that fluorescent tubes and gas discharge lamps typically have a low but not negligible infrared component, which does not unnecessarily and undesirably heat illuminated objects.

Eine weitere erwünschte Eigenschaft von Leuchtstofflampen und Gasentladungslampen ist, dass sie einen hohen Anteil an schmalbandigen Spektralanteilen aufweisen, deren Lage im Spektrum und Intensität für den erwünschten Einsatzzweck optimiert werden kann. Aber auch Gasentladungslampen und Leuchtstofflampen sind in ihren spektralen Eigenschaften nicht beliebig variabel optimierbar, weil die zur Verfügung stehenden Leuchtphosphore zur Erzeugung des Lichtes in der Regel ein komplexes breites Spektrum aufweisen, innerhalb dessen sich verschiedene Linien oder zumindest schmalbandige Spektralanteile mit hoher Lichtleistung auffinden.Another desirable characteristic of fluorescent lamps and gas discharge lamps is that they have a high proportion of narrow-band spectral components whose position in the spectrum and intensity can be optimized for the desired application. But also gas discharge lamps and fluorescent lamps are not variably optimally variable in their spectral properties, because the available phosphor phosphors for generating the light usually have a complex broad spectrum, within which find different lines or at least narrowband spectral components with high light output.

Aufgrund der Eigenschaften des menschlichen Auges, kann Weißlicht durch Mischung von verschiedenen Spektralanteilen gemischt werden. Die dazu notwendigen Spektralkomponenten lassen sich aus der CIE-Normfarbtafel, benannt nach der internationalen Kommission CIE (Commission internationale de l'éclairage) entnehmen und konstruieren. Demnach führt eine große Vielfalt möglicher Mischungsverhältnisse von Spektralanteilen zu Weißlicht, das vom Menschen subjektiv als weiß empfunden wird. Das Weiß einer ersten Leuchtstofflampe und das Weiß einer zweiten, von der ersten Leuchtstofflampe verschiedenen Leuchtstofflampe sind trotz vom Menschen subjektiv empfundener Farbgleichheit deswegen also nicht unbedingt gleich. Der Farbwiedergabeindex spiegelt diese unterschiedliche Eigenschaft zweier vom Menschen als gleich empfundener Lichtfarben wieder. Als Überschlagsregel gilt, je mehr Wellenlängenbereiche in einem Weißlichtspektrum vorhanden sind, desto besser ist die Farbwiedergabe, wobei allerdings die Intensität der einzelnen Spektralanteile eine wichtige Rolle spielt.Due to the properties of the human eye, white light can be mixed by mixing different spectral components. The necessary spectral components can be taken from the CIE standard color chart, named after the international commission CIE (Commission Internationale de l'éclairage) and construct. Accordingly, a large variety of possible mixing ratios of spectral components to white light, which is subjectively perceived by humans to be white. The whiteness of a first fluorescent lamp and the white of a second fluorescent lamp, which is different from the first fluorescent lamp, are therefore not necessarily the same, despite the subjectively perceived color uniformity. The color rendering index reflects this different characteristic of two light colors perceived by humans as the same. As a rollover rule, the more wavelength ranges are present in a white light spectrum, the better the color rendering, although the intensity of the individual spectral components plays an important role.

Neben der reinen Weißempfindung durch das Auge ist es bekannt, dass bestimmte Spektralanteile durch den Menschen unbewusst wahrgenommen werden. Zum einen reagiert die menschliche Haut auf Licht und produziert beispielsweise Melatonin oder Vitamin D3 in Abhängigkeit von bestimmten Spektralanteilen im der menschlichen Haut angebotenen Licht. Die Menge der durch die Haut produzierten Hormone oder Vitamine kann das Wohlbefinden eines Menschen, der dauerhaft dem entsprechenden Licht ausgesetzt ist, deutlich beeinflussen. Trotz vom Menschen subjektiv gleich empfundenem Licht, wird das Licht einer weißen Lichtquelle als angenehm, das Licht einer anderen, identisch weiß empfundenen Lichtquelle bei dauerhafter Exposition als unangenehm empfunden.In addition to the pure white sensation through the eye, it is known that certain spectral components are perceived unconsciously by humans. On the one hand, the human skin reacts to light and produces, for example, melatonin or vitamin D3 as a function of certain spectral components in the light offered in human skin. The amount of hormones or vitamins produced by the skin can significantly affect the well-being of a person who is permanently exposed to the corresponding light. Despite the fact that the subjectively perceived light is the same, the light of a white light source is pleasant, the light of another, identically white, light source is perceived as unpleasant during long-term exposure.

Schließlich ist Weiß keine eindeutig definierte Farbe, da sich das menschliche Auge durch Gewöhnung innerhalb sehr kurzer Zeit an die Lichtzusammensetzung adaptieren kann. Das Licht eines Planck'schen schwarzen Strahlers mit einer Temperatur von 3.000 K bis hin zu einer Temperatur von 6.500 K wird trotz der objektiv nachweisbaren und für kurze Zeit auch subjektiv unterschiedlich empfundenen Farbzusammensetzung als weiß empfunden. Die Lichtfarben, die von einem Planck'schen schwarzen Strahler ausgesendet werden, weisen demnach eine sogenannte Farbtemperatur auf.After all, white is not a well-defined color because the human eye, through habituation, can adapt to the light composition within a very short time. The light of a Planckian black body with a temperature of 3,000 K up to a temperature of 6,500 K is perceived as white despite the objectively detectable and for a short time subjectively differently felt color composition. The light colors that are emitted by a Planckian black emitter, therefore, have a so-called color temperature.

Bei der Herstellung einer Weißlichtquelle ist es also wichtig, die Farbe selbst, den Farbwiedergabeindex und die Farbtemperatur zu berücksichtigen. Dem Fachmann im Bereich der Herstellung von Lichtquellen ist die Methodik nach den Veröffentlichungen der CIE wohlbekannt, wie diese einzelnen Parameter Farbe, Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex eingestellt werden können. Die bekannte Farblehre und die Lehre der Wahrnehmung von Licht umfasst aber nicht das subjektive Wohlempfinden von Licht mit den oben genannten gleichen Parametern, aber mit verschiedener spektraler Zusammensetzung.When producing a white light source, it is important to consider the color itself, the color rendering index and the color temperature. The expert in the field of production of Light sources, the methodology according to the publications of the CIE is well known, how these individual parameters color, color temperature and color rendering index can be adjusted. However, the well-known color theory and the theory of the perception of light do not include the subjective well-being of light with the same parameters mentioned above, but with different spectral composition.

Es sind Leuchtstofflampen und Gasentladungslampen bekannt, die für unterschiedliche Zwecke, beispielsweise zur Beleuchtung von Fleisch in Fleischtheken oder zur Beleuchtung von Objekten in Schaufenstern eine besondere spektrale Zusammensetzung aufweisen, und die bestimmte Farbwiedergabe erzeugen, die als angenehm empfunden wird oder zumindest einen Kaufanreiz auslösen, weil beispielsweise das durch diese Lichtquellen beleuchtete Fleisch eine verfälschte und vermeintlich als sehr frisch empfundene Farbe aufweist. Diese Lampen verfolgen aber den Zweck, durch einen kontrollierten Farbwiedergabeindex bestimmte Farbeigenschaften von beleuchteten Objekten hervorzuheben.Fluorescent lamps and gas discharge lamps are known which have a special spectral composition for different purposes, for example for illuminating meat in meat counters or for illuminating objects in shop windows, and which produce certain color rendering that is perceived as pleasant or at least triggering a buying incentive, because For example, the flesh illuminated by these light sources has a falsified and apparently perceived as very fresh color. However, these lamps have the purpose of emphasizing certain color properties of illuminated objects by means of a controlled color rendering index.

Der Einsatz von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquelle in Lampen eröffnet die Möglichkeit, das Lichtspektrum einer Lampe gegenüber der Verwendung von Leuchtstoffen noch weiter oder noch feiner zu gestalten als es bei Leuchtstofflampen oder Gasentladungslampen möglich ist, da LEDs ein schmalbandiges Lichtspektrum bei fast frei wählbarer Wellenlänge aufweist. Durch die Kombination von unterschiedlichen LEDs mit Lichtaussendung bei verschiedenen Wellenlängen lässt sich ein Lichtspektrum fast frei und ohne Einschränkung kreieren. Um Entwicklungen aus dem Bereich der Leuchtstofflampe oder der Gasentladungslampe in den Bereich der LED zu überführen, ist es aber nicht unbedingt zielführend, das Spektrum einer bekannten Leuchtstofflampe oder einer Gasentladungslampe nachzuahmen. Denn dadurch läuft man Gefahr, unerwünschte Spektralanteile zu übernehmen und auch, dass zu viele verschiedene LEDs mit womöglich unterschiedlicher Leistung eingesetzt werden, wodurch sich eine neue Problematik ergibt, nämlich das Licht einer Vielzahl von unterschiedlichen LEDs gleichmäßig zu mischen, damit keine Inseleffekte auftreten.The use of light-emitting diodes (LEDs) as a light source in lamps makes it possible to make the light spectrum of a lamp even wider or finer than the use of phosphors than is possible with fluorescent lamps or gas discharge lamps, since LEDs produce a narrow-band light spectrum at almost freely selectable wavelengths having. By combining different LEDs with light emission at different wavelengths, a light spectrum can be created almost freely and without restriction. In order to convert developments in the field of the fluorescent lamp or the gas discharge lamp in the field of LED, but it is not necessarily effective to mimic the spectrum of a known fluorescent lamp or a gas discharge lamp. Because this runs the risk to take unwanted spectral components and also that too many different LEDs are used with possibly different performance, resulting in a new problem, namely to evenly mix the light of a variety of different LEDs so that no island effects occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtquelle auf LED-Basis zur Raumausleuchtung zur Verfügung zu stellen, die vom Menschen subjektiv als angenehm Empfunden wirdThe object of the invention is to provide an LED-based light source for room illumination, which is subjectively perceived by humans to be pleasant

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Lampe nach Anspruch 1. Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Verwendungen der Lampe sind in den Verwendungsansprüchen 8 und 9 angegeben.The object underlying the invention is achieved by a lamp according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims to claim 1. Uses of the lamp are given in use claims 8 and 9.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Spektrum im visuellen Bereich von λ ca. 500 nm bis λ ca. 530 nm Wellenlänge und von λ ca. 570 nm bis λ ca. 600 nm Wellenlänge je ein Intensitätsminimum zu Gunsten eines Intensitätsmaximums bei λ ca. 550 nm mit einer Halbwertsbreite von ca. 10 bis 30 nm aufweist.According to the invention, the spectrum in the visual range of λ is approximately 500 nm to λ approximately 530 nm wavelength and λ approximately 570 nm to λ approximately 600 nm wavelength per intensity minimum in favor of an intensity maximum at λ approximately 550 nm having a half-width of about 10 to 30 nm.

Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass die dauerhafte Exposition gegenüber Weißlicht mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften vom Menschen als angenehm, stimmungsaufhellend, als besonders hell und als Kontrastverstärkend wahrgenommen wird. Obwohl das so erzeugte Weißlicht einen hohen Farbwiedergabeindex über 80 aufweist, und dies bei „warmer” Farbtemperatur (etwa um 3.000 K) und auch bei „kalter” Farbtemperatur (6.500 K), wobei „warm” und „kalt” die menschliche Empfindung des Lichts und nicht die Kelvin-Temperatur beschreibt, wird das Fehlen von bestimmten Spektralanteilen im visuellen Bereich beim Arbeiten als angenehm empfunden. Alternativ beschrieben, fehlt dem Weißlicht der erfindungsgemäßen Lampe gegenüber einem kontinuierlichen Spektrum ein Farbanteil im Bereich von λ ca. 500 nm bis λ ca. 530 nm und von λ ca. 570 nm bis λ ca. 600 nm. Im als bekannt vorauszusetzenden Farbkreis nach Aemilius Müller sind dies die Farbanteile von Smaragdgrün (ca. 505 nm Wellenlänge) bis Blaugrün (ca. 525 nm Wellenlänge) im Bereich unter 550 nm und Blattgrün Zitronengelb (ca. 570 nm Wellenlänge), Goldgelb (ca. 580 nm Wellenlänge), Gelborange (ca. 585 nm Wellenlänge) und Rotorange (ca. 590 nm Wellenlänge), die fehlen oder nur schwach ausgeprägt sind. Dafür weist das Spektrum der erfindungsgemäßen Lampe eine besonders starke Intensität im Bereich der Farbe Mittelgrün (ca. 550 nm Wellenlänge) auf. Durch die Reduktion der Farbanteile um den Bereich des mittelgrünen Farbtons entsteht beim Menschen der Eindruck der besonderen Helligkeit durch einen besonders hohen Kontrast. Das Arbeiten in dem Licht der erfindungsgemäßen Lampe fällt vor allem fehlsichtigen Menschen leicht, da der starke Kontrast dem Gehirn bei der Erfassung feiner Konturen hilft, auch wenn das Bild auf der Netzhaut des menschlichen durch Presbyopie (Altersweitsichtigkeit) oder durch Myopie (Kurzsichtigkeit) unscharf ist oder gar durch langsam beginnende Netzhautdegeneration eigentlich kontrastarm wahr genommen wird. Da diese Beleuchtung das aktive Sehen unterstützt und der visuellen Bildaufbereitung im Gehirn eine erhebliche Arbeit abnimmt, erhöht sich die subjektiv empfundene Konzentrationsfähigkeit. Im Ergebnis steigt die Arbeitsmotivation. Durch die besonders gute Kontrastwahrnehmung in diesem als Weißlicht empfundenen Licht eignet sich die erfindungsgemäße Lampe nicht nur zum Einsatz im Büro, sondern auch in der Qualitätssicherung, wie beispielsweise bei der Beurteilung von fehlerfreien Lackoberflächen oder bei der Sichtung von produktionsbedingten Kratzern auf glänzenden Oberflächen.Surprisingly, it has been found that the permanent exposure to white light with the properties according to the invention is perceived by humans as pleasant, mood-enhancing, as particularly bright and as contrast-enhancing. Although the white light produced in this way has a high color rendering index over 80, and this at "warm" color temperature (about 3,000 K) and also at "cold" color temperature (6,500 K), where "warm" and "cold" the human sensation of light and does not describe the Kelvin temperature, the lack of certain spectral components in the visual field is perceived as pleasant when working. Alternatively described, the white light of the lamp according to the invention lacks a color spectrum in the range of λ approximately 500 nm to λ approximately 530 nm and λ approximately 570 nm to λ approximately 600 nm compared to a continuous spectrum. In the color circuit of Aemilius, which is assumed to be known Müller are these the color components of emerald green (about 505 nm wavelength) to blue-green (about 525 nm wavelength) in the range below 550 nm and leaf green lemon yellow (about 570 nm wavelength), golden yellow (about 580 nm wavelength), yellow-orange ( about 585 nm wavelength) and Rotorange (about 590 nm wavelength), which are absent or only weakly pronounced. For this purpose, the spectrum of the lamp according to the invention has a particularly strong intensity in the range of the color middle green (about 550 nm wavelength). By reducing the color content around the area of the mid-green hue, the impression of particular brightness in humans is created by a particularly high contrast. Working in the light of the lamp according to the invention is especially easy for people with ill-vision because the strong contrast helps the brain capture fine contours, even if the image on the retina of the human is blurred by presbyopia or myopia or actually slow-acting retinal degeneration is actually perceived with low contrast. Since this lighting supports active vision and the visual image processing in the brain decreases a considerable amount of work, the subjectively perceived ability to concentrate increases. As a result, work motivation increases. Due to the particularly good contrast perception in this perceived as white light light, the lamp according to the invention is not only suitable for use in the office, but also in quality assurance, such as in the assessment of flawless paint surfaces or in the Inspection of production-related scratches on glossy surfaces.

Trotz der starken Mittelgrünkomponente ist es nicht notwendig, besonders starke und andersfarbige Komponenten dem Licht beizumischen, um ein als Weiß empfundenes Licht zu erzeugen. Durch die breite Empfindlichkeit des menschlichen Auges im grünen Bereich wird die stark ausgeprägte mittelgrüne Komponente, mit einer Halbwertsbreite im Spektrum von etwa 10 nm bis 30 nm als genauso intensiv empfunden, wie ein kontinuierliches Spektrum ohne die fehlenden Spektralanteile. Die Intensität im Bereich Mittelgrün (ca. 550 nm) geht in das Spektrum der erfindungsgemäßen Lampe zu Lasten der fehlenden Spektralbestandteile ein.Despite the strong mid-green component, it is not necessary to add particularly strong and differently colored components to the light to produce a perceived as white light. Due to the broad sensitivity of the human eye in the green range, the pronounced mid-green component, with a half-width in the range of about 10 nm to 30 nm, is perceived to be just as intense as a continuous spectrum without the missing spectral components. The intensity in the central green area (about 550 nm) enters the spectrum of the lamp according to the invention at the expense of the missing spectral components.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Intensitätsmaximum bei ca. 550 nm die höchste Intensität im Spektrum aufweist, und dass die das Intensitätsmaximum bildende Glockenkurve im Lichtspektrum vorzugsweise 5% bis 30%, bevorzugt 10% bis 15% des gesamten Lichtstroms aufweist. Das Lichtspektrum der erfindungsgemäßen Lampe ist trotz dieser Intensitätsspitze im Lichtspektrum objektiv weniger effizient, weil spektrale Bestandteile im visuellen Spektrum fehlen und weil die Intensität in einem schmalbandigen Bereich bei ca. 550 nm nicht ausreicht, um die Effizienz auszugleichen. Auch ist der erreichbare Farbwiedergabeindex nicht im oberen Bereich des Weißlichtes angesiedelt. Wichtig bei der erfindungsgemäßen Lampe ist der subjektive Farbeindruck, der die visuelle Komponente des Arbeitens erleichtert.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the intensity maximum at about 550 nm has the highest intensity in the spectrum, and that the peak intensity forming bell curve in the light spectrum preferably 5% to 30%, preferably 10% to 15% of the total luminous flux. Despite the intensity peak in the light spectrum, the light spectrum of the lamp according to the invention is objectively less efficient because spectral components are missing in the visual spectrum and because the intensity in a narrowband range at about 550 nm is insufficient to compensate for the efficiency. Also, the achievable color rendering index is not located at the top of the white light. Important in the lamp according to the invention is the subjective color impression, which facilitates the visual component of working.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lampe auch Licht im UV-A-Bereich aussendet, jedoch nicht mehr als 6% der Gesamtlichtleistung. Nach dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Intensitätsmaximum im ultraviolett-Bereich bei ca. 380 nm vorliegt, und das Intensitätsmaximum bei ca. 380 nm die höchste Intensität im ultraviolett-Bereich aufweist, und dass die das Intensitätsmaximum bildende Glockenkurve im ultraviolett-Bereich vorzugsweise mehr als 50%, bevorzugt mehr als 80% des Lichtstroms im ultraviolett-Bereich aufweist. Die Intensitätsspitze im UV-A-Bereich hat zwei Vorteile. Zunächst reagieren optische Aufheller, die beispielsweise in Papier enthalten sind, oder in weißer Kleidung, wobei der optische Aufheller mit der Wäsche durch Waschpulver in die Wäsche eingebracht wird, bei dieser Wellenlänge mit Fluoreszenz im blauen Bereich des visuellen Spektrums. Die UV-A-Komponente hilft somit, Schrift auf Papier mit noch mehr Kontrast wahrzunehmen. Des Weiteren reagiert die menschliche haut auf Strahlung im UV-A-Bereich mit der Produktion von Melatonin. Es wird auch wissenschaftlich vermutet, dass eine innere Uhr des Menschen, also zeitlich zyklisch ablaufende Stoffwechselvorgänge im menschlichen Körper, die dem menschlichen Körper eine Tageszeit suggerieren, auf das Vorhandensein von UV-A-Licht reagiert. Als Rezeptor werden Sensoren nicht nur in der menschlichen Haut, sondern auch im Auge des Menschen vermutet. Die künstliche UV-A-Beimengung verbessert also das subjektive Empfinden des Lichts, ohne dass eine bewusste subjektive Wahrnehmung des Lichts durch den Menschen bei dauerhafter Exposition stattfindet.In an embodiment of the invention, it is provided that the lamp also emits light in the UV-A range, but not more than 6% of the total light output. According to this embodiment, it is provided that an intensity maximum in the ultraviolet range is present at approximately 380 nm, and the intensity maximum at approximately 380 nm has the highest intensity in the ultraviolet range, and that the bell curve forming the intensity maximum in the ultraviolet range is preferably more than 50%, preferably more than 80% of the luminous flux in the ultraviolet range. The intensity peak in the UV-A range has two advantages. First, optical brighteners, for example, contained in paper, or in white clothing, wherein the optical brightener is introduced with the laundry by washing powder in the laundry, at this wavelength with fluorescence in the blue region of the visual spectrum. The UV-A component thus helps to perceive writing on paper with even more contrast. Furthermore, the human skin responds to radiation in the UV-A range with the production of melatonin. It is also scientifically assumed that an internal clock of the human, ie temporally cyclic metabolic processes in the human body, which suggest the human body a time of day, reacts to the presence of UV-A light. As a receptor, sensors are suspected not only in human skin but also in the human eye. The artificial UV-A admixture thus improves the subjective perception of light, without a conscious subjective perception of light by humans takes place during permanent exposure.

Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lampe weist diese eine bestimmte Farbtemperatur auf. Diese reicht von 3.000 K und liegt durch entsprechende Wahl von LEDs zwischen 3.000 K und 5.000 K (warmes Licht) oder zwischen 5.500 und 7.500 (kaltes Licht). Warmes Licht eignet sich zur Verwendung in wohnlichen Bereich oder in Bereichen, in denen ruhiges Arbeiten erwünscht ist. Kaltes Licht eignet sich hingegen zum Einsatz in der Qualitätssicherung oder bei Umgang mit technischem Gerät.Depending on the design of the lamp according to the invention, this has a specific color temperature. This ranges from 3,000 K and is by appropriate choice of LEDs between 3,000 K and 5,000 K (warm light) or between 5,500 and 7,500 (cold light). Warm light is suitable for use in a residential area or in areas where quiet work is desired. On the other hand, cold light is suitable for use in quality assurance or when handling technical equipment.

Der Aufbau der Lampe ist in bevorzugter Weise dadurch gegeben, dass die LED's auf einer gemeinsamen Leiterplatte verbaut sind, wobei bevorzugt ein Lichtmischer vorhanden ist, welcher mit Hilfe mindestens eines Reflektors pro LED, mit mindestens einer Linse pro LED und oder mit einer gemeinsamen Trübglaskalotte das Licht der verschiedenen LEDs mischt. Dadurch wird das Licht verschiedener LEDs besser gemischt und es wird das bekannte Inselproblem vermieden, bei dem das Licht beim Auftreffen auf eine Fläche inselartig unterschiedliche Zusammensetzungen aufweist.The construction of the lamp is given in a preferred manner in that the LEDs are installed on a common printed circuit board, wherein preferably a light mixer is present, which with the help of at least one reflector per LED, with at least one lens per LED and or with a common turbid glass dome the Light from different LEDs mixes. As a result, the light of different LEDs is mixed better and it avoids the known island problem, in which the light has island-like different compositions when hitting a surface.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Retrofit-Anordnung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die mindestens drei LEDs in der Fassung einer für eine andere Lampentechnik vorgesehene Fassung einsetzbar ist. Durch die Retrofitanordnung, die gegebenenfalls auch eine Adaptationselektrik oder -elektronik aufweist, kann die erfindungsgemäße Lampe auch in Bestrahlungsapparaturen verwendet werden, in denen bisher nur Leuchtstofflampen oder Gasentladungslampen für die Lichttherapie verwendet wurden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a retrofit arrangement is provided, with the aid of which at least three LEDs in the version of a version provided for a different lamp technology can be used. Due to the retrofit arrangement, which optionally also has an adaptation electrics or electronics, the lamp according to the invention can also be used in irradiation apparatuses in which hitherto only fluorescent lamps or gas discharge lamps have been used for light therapy.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1 eine Auftragung von Farben nach Aemilius Müller in einer CIE-Normfarbtafel, 1 a plot of colors after Aemilius Müller in a CIE standard color chart,

2 ein beispielhaftes, skizziertes Spektrum einer erfindungsgemäßen Lampe. 2 an exemplary, sketched spectrum of a lamp according to the invention.

In 1 ist eine CIE-Normfarbtafel FT abgebildet, welche durch einen Kurvenzug einer Grenzkurve 1 umgrenzt ist. Grenzkurve 1 repräsentiert den subjektiven Farbeindruck eines menschlichen Beobachters bei den an die Grenzkurve 1 angezeichneten Wellenlängen in nm. Die untere Gerade von λ = 380 nm bis λ = 780 nm ist die sogenannte Purpurlinie, die keine reale Bedeutung hat, außer dass sie Mischfarben darstellt, aber zu Konstruktionszwecken und zur Bestimmung von Komplementärfarben innerhalb der CIE-Normfarbtafel FT notwendig ist. In die CIE-Normfarbtafel FT ist die Lage der Farbbezeichnungen nach Aemilius Müller von blauviolett im kurzwelligen Bereich bis hin zu mittelrot im langwelligen Bereich des visuellen Spektrums eingeschrieben. Innerhalb der CIE-Normfarbtafel FT befindet sich die Planck'sche Schwarzstrahlerkurve 2, welche den Farbort der von einem schwarzen Strahler nach Planck abgestrahlten Lichtstrahlung innerhalb der CIE-Normfarbtafel FT in Abhängigkeit der Temperatur eines schwarzen Strahlers in Kelvin anzeigt. Dabei ist die vom Menschen subjektiv als warm wahrgenommene, sogenannte warme Farbtemperatur im rechten Bereich der Planck'schen Schwarzstrahlerkurve 2 angesiedelt, wo die Farbtemperatur der geringen Temperaturen in Kelvin aufgetragen sind und der von Menschen subjektiv als kalt empfundene, sogenannte kalte Bereich der Planck'schen Schwarzstrahlerkurve 2, wo die Farbtemperatur der hohen Temperaturen in Kelvin aufgetragen sind. Die Planck'sche Schwarzstrahlerkurve 2 wird von einer Schar von Geraden geschnitten, von denen die Geraden 3, 4 und 5 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Diese Geraden stellen den Farbort von Farben dar, welche eine identische korrelierte Farbtemperatur aufweisen. Farben, die auf einer dieser Geraden liegen, werden subjektiv als gleiche Farbe empfunden und können so eindeutig einer Farbtemperatur zugeordnet werden. Die Schnittpunkte der Planck'schen Schwarzstrahlerkurve 2 und der Geraden 3, 4 und 5 gleicher korrelierter Farbtemperatur sind von einem gestrichelten Oval 2' eingegrenzt. Etwa innerhalb dieses Bereiches des Ovals 2' sollte die Farbe einer Raumbeleuchtung liegen, die eine mittlere bis kalte Farbtemperatur aufweist und subjektiv als weiß empfunden wird. Etwa die Farben des durch das Oval 2' eingegrenzten Bereiches weist die erfindungsgemäße Lampe auf.In 1 a CIE standard color chart FT is shown, which is represented by a curve of a limit curve 1 is bounded. limit curve 1 represents the subjective color impression of a human observer at the borderline 1 scribed Wavelengths in nm. The bottom straight line from λ = 380 nm to λ = 780 nm is the so-called purple line, which has no real meaning, except that it represents mixed colors but is necessary for design purposes and to determine complementary colors within the CIE standard color chart FT , In the CIE standard color chart FT, the position of the color names according to Aemilius Müller is inscribed from blue-violet in the short-wave range to mid-red in the long-wave range of the visual spectrum. Within the CIE standard color chart FT is the Planckian Schwarzstrahler curve 2 which indicates the color location of the light radiation emitted by a Planck blackbody emitter within the CIE standard color chart FT as a function of the temperature of a black emitter in Kelvin. In the process, the so-called warm color temperature, perceived by humans as warm, is in the right area of Planck's black-body curve 2 where the color temperature of the low temperatures in Kelvin are plotted and the so-called cold area of the Planckian black radiator curve, which is subjectively perceived by humans to be cold 2 where the color temperature of the high temperatures are plotted in Kelvin. The Planckian black radiator curve 2 is cut by a bevy of straight lines, of which the straight lines 3 . 4 and 5 are provided with a reference numeral. These lines represent the color location of colors having an identical correlated color temperature. Colors that lie on one of these lines are subjectively perceived as the same color and can thus be uniquely assigned to a color temperature. The intersections of Planck's black radiator curve 2 and the straight line 3 . 4 and 5 same correlated color temperature are of a dashed oval 2 ' limited. Approximately within this area of the oval 2 ' The color should be a room lighting, which has a medium to cold color temperature and is subjectively perceived as white. About the colors of the oval 2 ' limited range has the lamp according to the invention.

In 2 ist ein beispielhaftes Spektrum 10 einer erfindungsgemäßen Lampe dargestellt, die verschiedene Spektralanteile aufweist. Zunächst weist die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe einen Spektralanteil 11 im UV-A-Bereich etwa bei λ ca. 380 nm auf. Dieser Spektralanteil weist 6% oder weniger der gesamten Lichtleistung der erfindungsgemäßen Lampe auf und dient zur Herstellung eines subjektiv angenehmen empfundenen Lichtes durch dessen Wirkung auf optische Aufheller, durch die Kontrastverstärkung aber auch durch unbewusstes Wahrnehmen über die Haut und wissenschaftlich vermutete Sensoren in den Augen des Menschen. Im visuellen Bereich schließt sich ein breitbandiges Intensitätsmaximum 12 zwischen λ ca. 450 nm und λ ca. 500 nm an, an den sich ein Intensitätsminimum 13 zu Gunsten eines Intensitätsmaximums 14 bei ca. λ ca. 550 nm mit einer Halbwertsbreite von ca. 10 nm bis 30 nm anschließt. Dieses Intensitätsmaximum 14 liegt im mittelgrün empfundenen Bereich des visuellen Spektrums und hat in der erfindungsgemäßen Lampe die größte Einzelintensität. Zu längeren Wellenlängen hin schließt sich erneut ein Intensitätsminimum 15 an, das von ca. λ ca. 570 nm bis ca. λ ca. 600 nm Wellenlänge reicht. Zu noch längeren Wellenlängen hin schließt sich ein weiteres Maximum 16 im Bereich von λ ca. 600 nm bis hin zum vom Menschen nur noch sehr dunkel empfundenen Bereich von λ ca. 750 nm an.In 2 is an exemplary spectrum 10 a lamp according to the invention shown, which has different spectral components. First, the preferred embodiment of the lamp according to the invention has a spectral component 11 in the UV-A range approximately at λ approximately 380 nm. This spectral component has 6% or less of the total light output of the lamp according to the invention and is used to produce a subjectively pleasing perceived light by its effect on optical brighteners, by the contrast enhancement but also by unconscious perception of the skin and scientifically suspected sensors in the eyes of man , In the visual area, a broadband intensity maximum closes 12 between λ approximately 450 nm and λ approximately 500 nm, to which an intensity minimum 13 in favor of an intensity maximum 14 at about λ about 550 nm with a half-width of about 10 nm to 30 nm followed. This intensity maximum 14 lies in the mid-green perceived area of the visual spectrum and has the largest single intensity in the lamp according to the invention. At longer wavelengths, an intensity minimum closes again 15 which ranges from approximately λ approximately 570 nm to approximately λ approximately 600 nm wavelength. For even longer wavelengths, there is another maximum 16 in the range of λ approx. 600 nm up to the range of λ approx. 750 nm, which is only perceived very darkly by humans.

Das im kurzwelligen Bereich des visuellen Spektrums liegende Maximum 12 umspannt etwa die mit diesem Maximum über einen Pfeil verbundenen Farben, die in der CIE-Normfarbtafel in 1 mit in einem Oval 12' eingegrenzt sind. In diesem Bereich von Oval 12' ist die menschliche Helligkeitsempfindung nur schwach ausgeprägt. Das Intensitätsminimum 13, welches durch Strichelung in 2 hervorgehoben ist, umspannt etwa die Farben smaragdgrün bis blaugrün in der oberen Spitze der CIE-Normfarbtafel FT in 1. Das zur rechten des Intensitätsmaximums 14 liegende Intensitätsminimum 15 umspannt hingegen die Farben zitronengelb, goldgelb und gelborange. Diese Farben sind im visuellen Spektrum einer erfindungsgemäßen Lampe nur schwach bis gar nicht ausgeprägt. Dafür aber ist ein Intensitätsmaximum 14 bei ca. λ ca. 550 nm mit einer Halbwertsbreite von ca. 10 nm bis 30 nm vorhanden, das vom Menschen subjektiv als sehr hell empfunden wird. Dieses liegt in der CIE-Normfarbtafel in 1 im Bereich der mittelgrünen Farbe, die von Oval 14' eingegrenzt ist. Um ein Weißlicht zu erzeugen, umspannt das Intensitätsmaximum 16 den Bereich von λ ca. 600 nm bis hin zum vom Menschen nur noch sehr dunkel empfundenen Bereich von λ ca. 750 nm, das in der CIE-Normfarbtafel FT in 1 den durch Oval 16' umgrenzten Farben rotorange, zinnoberrot und mittelrot zugeordnet ist. Aus dem in der CIE-Normfarbtafel FT in 1 grafisch konstruierten Schwerpunkt der drei je durch ein Oval 12', 14' und 16' umgrenzten Farborte der Intensitätsmaxima 12, 14 und 16 ergibt sich der gemeinsame Farbort innerhalb des mittleren Ovals 2', welche die Schnittpunkte der Planck'schen Schwarzstrahlerkurve 2 mit der Geraden 3, 4 und 5 der korrelierten Farbtemperaturen umgrenzt. Allerdings müssen zur Konstruktion des gemeinsamen Farbortes die drei je durch ein Oval 12', 14' und 16' umgrenzten Farborte mit einer subjektiven Helligkeitsempfindung gewichtet werden, wobei die Gewichtungsfunktion beispielsweise aus den Veröffentlichungen der CIE als empirische Funktion als bekannt vorauszusetzen ist. Um eine Warmlichtlampe herzustellen, kann die Leistung der einzelnen, in der erfindungsgemäßen LEDs so variiert werden, dass der Schwerpunkt der drei je durch ein Oval 12', 14' und 16' umgrenzten Farborte der Intensitätsmaxima 12, 14 und 16 auf der Planck'schen Schwarzstrahlerkurve 2 nach rechts rutscht.The maximum lying in the short-wave range of the visual spectrum 12 spans, for example, the colors associated with this maximum via an arrow, which in the CIE standard color chart in FIG 1 with in an oval 12 ' are limited. In this area of oval 12 ' the human sense of brightness is weak. The intensity minimum 13 which is indicated by dashes in 2 is highlighted, for example, the colors emerald green to teal in the upper tip of the CIE standard color chart FT in 1 , That to the right of the intensity maximum 14 lying minimum intensity 15 The colors are lemon yellow, golden yellow and yellow orange. These colors are weak to not pronounced in the visual spectrum of a lamp according to the invention. But there is an intensity maximum for that 14 at about λ approximately 550 nm with a half-width of about 10 nm to 30 nm present, which is subjectively perceived by humans as very bright. This is in the CIE standard color chart in 1 in the range of medium green color, by oval 14 ' is limited. To create a white light, the intensity maximum spans 16 the range of λ approximately 600 nm up to the range of λ approximately 750 nm, which is perceived by human beings to be very dark, described in the CIE standard color chart FT in 1 the one by oval 16 ' circumscribed colors red-orange, vermilion and mid-red is associated. From the in the CIE standard color panel FT in 1 graphically constructed center of gravity of the three each by an oval 12 ' . 14 ' and 16 ' bounded color locations of the intensity maxima 12 . 14 and 16 results in the common color location within the middle oval 2 ' , which are the intersections of Planck's black-radiator curve 2 with the straight line 3 . 4 and 5 bounded by the correlated color temperatures. However, in order to construct the common color location, the three must each have an oval 12 ' . 14 ' and 16 ' Weighted function, for example, from the publications of the CIE as an empirical function as known to presuppose. In order to produce a warm light lamp, the power of the individual, in the LEDs according to the invention can be varied so that the center of gravity of the three each by an oval 12 ' . 14 ' and 16 ' bounded color locations of the intensity maxima 12 . 14 and 16 on the Planckian Schwarzstrahlerkurve 2 slips to the right.

Das in 2 dargestellte Spektrum ist skizziert und als beispielhaft aufzufassen. Reale Spektren der erfindungsgemäßen Lampe weisen durch Überlagerung von mehreren schmalbandigen Spektren der eingesetzten LEDs besonders in den beiden Maxima 12 und 16 sehr schmalbandige Lücken auf und können auch einzelne Untermaxima aufweisen. Der wesentliche Gedanke der Erfindung ist aber der im Spektrum verarmte Grünbereich der Intensitätsminima 13 und 15 zu Gunsten eines mittelgrünen Maximums 14 mit hoher Intensität, der optionaler Weise von einem kleinen Intensitätsmaximum im UV-A-Bereich begleitet werden kann.This in 2 The spectrum presented is outlined and considered as an example. Real spectra of the lamp according to the invention exhibit by superposition of several narrow-band spectra of the LEDs used, especially in the two maxima 12 and 16 very narrow-band gaps and can also have individual sub-maxima. However, the essential idea of the invention is the spectrum of green minima depleted in the spectrum 13 and 15 in favor of a medium green maximum 14 with high intensity, which can optionally be accompanied by a small intensity maximum in the UV-A range.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Grenzkurvelimit curve
22: Planck'sche SchwarzstrahlerkurvePlanckian black radiator curve
2'2 ': gemeinsamer Farbortcommon color location
33: Farborte gleicher korrelierter FarbtemperaturColor loci of the same correlated color temperature
44: Farborte gleicher korrelierter FarbtemperaturColor loci of the same correlated color temperature
55: Farborte gleicher korrelierter FarbtemperaturColor loci of the same correlated color temperature
1010: Spektrumspectrum
1111: Maximum (UV-A-Bereich)Maximum (UV-A range)
1212: Maximum (visueller Bereich, blau)Maximum (visual range, blue)
12'12 ': Ovaloval
1313: Minimum (λ ca. 500 nm bis 530 nm)Minimum (λ approx. 500 nm to 530 nm)
1414: Maximum (visueller Bereich, mittelgrün, λ ca. 550 nm)Maximum (visual range, medium green, λ approx. 550 nm)
14'14 ': Ovaloval
1515: Minimum (λ ca. 560 nm bis 600 nm)Minimum (λ approx. 560 nm to 600 nm)
1616: Maximum (visueller Bereich, rot)Maximum (visual range, red)
1616: Ovaloval

Claims

A lamp comprising at least three LEDs emitting within the visual spectrum (VIS) from about 380 nm to about 780 nm wavelength and the near ultraviolet spectrum (UV-A) from about 315 nm to about 380 nm light, wherein the spectrum ( 10 ) of the lamp a) in the near ultraviolet region (UV-A) has less than 6% of the total luminous flux, and b) in the visual region (VIS) has 94% or more of the total luminous flux, characterized in that the spectrum ( 10 ) in the visual range from about 500 nm to about 530 nm wavelength and from about 570 nm to about 600 nm wavelength per one intensity minimum ( 13 . 15 ) in favor of an intensity maximum ( 14 ) at about 550 nm with a half-width of about 10 to 30 nm.

Lamp according to claim 1, characterized in that only LEDs are provided as a light source.

Lamp according to one of claims 1 or 2, characterized in that the intensity maximum ( 14 ) at about 550 nm, the highest intensity in the spectrum ( 10 ), and that the intensity maximum ( 14 ) forming bell curve in the light spectrum preferably 5% to 30%, preferably 10% to 15% of the total luminous flux.

Lamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that an intensity maximum ( 12 ) in the ultraviolet range at about 380 nm, and the intensity maximum ( 12 ) at 380 nm has the highest intensity in the ultraviolet range, and that the intensity maximum ( 12 ) forming bell curve in the ultraviolet range preferably more than 50%, preferably more than 80% of the luminous flux in the ultraviolet range.

Lamp according to one of claims 1 to 4, characterized in that the correlated color temperature by appropriate choice of LEDs between 3,000 K and 5,000 K or between 5,500 and 7,500.

Lamp according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least three LEDs are arranged on a substrate or on a circuit board.

Lamp according to one of claims 1 to 6, characterized in that a retrofit arrangement is provided, by means of which the at least three LEDs in the socket provided for a different lamp technology version is used.

Use of the lamp according to one of claims 1 to 7 for illuminating objects in the commercial area of quality assurance.

Use of the lamp according to one of claims 1 to 7 for room lighting in the commercial sector.