DE102013111662A1

DE102013111662A1 - Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102013111662A1
Application number: DE201310111662
Authority: DE
Inventors: Michel Hacken; Stefan Kwetkat
Original assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG
Current assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (10) und ein Verfahren zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung (10). Die Beleuchtungsvorrichtung (10) weist wenigstens eine erste Leuchtmittelgruppe (11), wenigstens eine zweite Leuchtmittelgruppe (12) und wenigstens eine dritte Leuchtmittelgruppe (13) auf. Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung der ersten Leuchtmittelgruppe (11) ist geringer als die der zweiten Leuchtmittelgruppe (12), die wiederum geringer ist als die der dritten Leuchtmittelgruppe (13). Die Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) werden durch eine Steuereinrichtung (20) unabhängig voneinander angesteuert. Dadurch kann eine Farbtemperatur (CCT) für das abgestrahlte Licht der Beleuchtungsvorrichtung eingestellt und unter Beibehaltung dieser Farbtemperatur (CCT) die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (Sms) verändert werden. Umgekehrt kann auch bei einer vorgegebenen melanopisch wirksamen Strahlungsleistung (Sms) die Farbtemperatur verändert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren Halbleiterleuchtmitteln. Als Halbleiterleuchtmittel dienen insbesondere Leuchtdioden mit oder ohne Konversionsmittel zur Veränderung bzw. Wellenlängen-Verschiebung des vom Leuchtdiodenchip abgestrahlten Lichts. Die Leuchtdiodenchips werden vorzugsweise in der sogenannten Chip-On-Board-Technologie (COB) auf einen Träger, insbesondere eine Leiterplatte, montiert. Die Halbleiter- oder Diodenchips werden mit einem für die abgestrahlte Lichtwellenlänge durchlässigen Werkstoff, vorzugsweise Silikon aufweisender Werkstoff, abgedeckt. Zumindest bei einem Teil der Leuchtdiodenchips kann der Werkstoff außerdem einen Konversionswerkstoff zur Lichtwellenkonversion aufweisen.
Die Halbleiterleuchtmittel bilden mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare Gruppen von Halbleiterleuchtmitteln. Dadurch kann das von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlte Licht verändert bzw. wunschgemäß eingestellt werden. Beispielsweise lässt sich das Licht der verschiedenen Leuchtmittelgruppen mischen, um eine gewünschte Lichtfarbe einzustellen. Es ist beispielsweise bekannt, das Licht von einer Gruppe roter Halbleiterleuchtmittel, das Licht von einer Gruppe grüner Halbleiterleuchtmittel und das Licht von einer Gruppe blauer Halbleiterleuchtmittel zu mischen und eine gewünschte Farbe, zum Beispiel weißes Licht, zu emittieren.
Menschen nehmen das Licht visuell wahr. Die Lichtfarbe und die Helligkeit des Sonnenlichts ändern sich beispielsweise im Tagesverlauf. Neben diesen visuellen Effekten hat das Licht auch nicht-visuelle Wirkungen. Zum Beispiel wird die Melatoninerzeugung im menschlichen Körper durch kaltweißes Tageslicht unterdrückt. Dadurch aktiviert das Tageslicht den Menschen. Ist das Sonnenlicht hingegen am Abend rötlich, nimmt die melanopische Wirkung des Lichts und mithin die Melatoninsupression ab und es wird im Körper mehr Melatonin erzeugt. Das Melatonin lässt den Menschen zur Ruhe kommen und ist für einen ruhigen Nachtschlaf notwendig. Im Tagesrhythmus wechselt sich die Produktion von Melatonin und Serotonin im Körper ab. Dieser Zyklus wird durch das Licht beeinflusst.
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, die künstliche Beleuchtung biologisch wirksam zu gestalten. Licht im Bereich von blauen Wellenlängen ist dabei für die Melatoninsupression verantwortlich. Durch Verändern der Farbtemperatur bzw. der Farbe des Lichts kann somit dessen biologische Wirksamkeit beeinflusst werden. Allerdings haben derartige Beleuchtungsvorrichtungen den Nachteil, dass sie in der Regel eine sehr komplexe Ansteuerung von verschiedenfarbigen Halbleiterleuchtmitteln erfordern. Außerdem ist wegen des Zusammenhangs der Lichtwellenlänge mit der biologischen Wirksamkeit des Lichts für die Bedienperson oft entweder nur ein gewünschter visueller Eindruck oder nur ein gewünschter biologischer Effekt des abgestrahlten Lichts einstellbar, was als unbefriedigend empfunden wird.
Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache Steuerung von Halbleiterleuchtmitteln ermöglicht und dabei die Einstellbarkeit der biologischen Wirksamkeit und des visuellen Eindrucks des Lichts verbessert.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 18 gelöst.
Die Beleuchtungsvorrichtung enthält eine Steuereinrichtung, mit der die Leuchtmittelgruppen unabhängig voneinander angesteuert werden. Über die Steuereinrichtung kann die Intensität des von einer oder mehreren Leuchtmittelgruppen abgestrahlten Lichts eingestellt werden. Dadurch lässt sich die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung bzw. der Halbleiterleuchtmittel einstellen.
Das von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlte Licht wird durch Mischung des Lichts der Halbleiterleuchtmittel von einer oder mehrerer der Leuchtmittelgruppen gebildet. Durch die unabhängige Ansteuerung bzw. Gewichtung der Strahlungsleistung der Leuchtmittelgruppen relativ zueinander kann die Lichtfarbe bzw. Farbtemperatur der abgestrahlten Lichts verändert werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist zumindest drei Leichtmittelgruppen auf. Die Leuchtmittelgruppen haben voneinander verschiedene Emissionsspektren. Die erste Leuchtmittelgruppe hat ein erstes Emissionsspektrum, die zweite Lichtmittelgruppe hat ein zweites Emissionsspektrum und die dritte Leuchtmittelgruppe hat ein drittes Emissionsspektrum. Es ist ein Aktivierungswellenlängenbereich vorgegeben, der alle Wellenlängen von mindestens 380 nm bis höchstens 580 nm aufweist. Das erste Emissionsspektrum hat eine größer melanopisch wirksame Strahlungsleistung als das zweite Emissionsspektrum. Dabei ist die melanopisch wirksame Strahlungsleitung des zweiten Emissionsspektrums wiederum größer als die des dritten Emissionsspektrums. Zur Ermittlung der melanopisch wirksamen Strahlungsleistung S_ms wird die relative Strahlungsleistung S(λ) eines Emissionsspektrums mit einer wellenlängenabhängigen biologischen Empfindlichkeitskurve gewichtet und über den Aktivierungswellenlängenbereich von 380 bis 580 nm integriert. Die biologischen Empfindlichkeitskurve C(λ) beschreibt die wellenlängenabhängige Wirkung des Lichts zur Melatoninsupression auf den menschlichen Körper.
Das menschliche Auge ist für bestimmte Lichtwellenlängen empfindlicher als für andere Lichtwellenlängen. Dieser Zusammenhang ist in einer visuellen Empfindlichkeitskurve V(λ) beschrieben. Zur Ermittlung der visuell wirksamen Strahlungsleistung S wird die relative Strahlungsleistung S(λ) eines Emissionsspektrums mit der wellenlängenabhängigen visuellen Empfindlichkeitskurve V(λ) gewichtet und über den gesamten Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm integriert. Ein biologischer Wirkungsfaktor a_ms gibt das Verhältnis aus der melanopisch wirksamen Strahlungsleistung S_ms und der visuell wirksamen Strahlungsleistung S_v an.
Vorzugsweise ist die melanopisch wirksame Strahlungsleistung des dritten Emissionsspektrums vernachlässigbar klein. Der biologischer Wirkungsfaktor a_ms ist für das dritte Emissionsspektrums kleiner als 0,5 und vorzugsweise kleiner als 0,2 und weiter vorzugsweise kleiner als 0,1.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms oder der biologische Wirkungsfaktor a_ms des ersten und/oder zweiten Emissionsspektrums zumindest um den Faktor 10 größer als die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms bzw. der biologische Wirkungsfaktor a_ms des dritten Emissionsspektrums.
Der Steuereinrichtung können mehrere Einstellparameter unabhängig voneinander vorgegeben werden. Als Einstellparameter kann vorzugsweise einer oder mehrere der folgenden Parameter in beliebiger Kombination verwendet werden:

– die Farbtemperatur des von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts,
– die biologische Wirksamkeit des von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts, insbesondere die melanopisch wirksame Strahlungsleistung des abgestrahlten Lichts,
– die Intensität des von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts bzw. die Helligkeit.

Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die drei Leichtmittelgruppen derart anzusteuern, dass die Farbtemperatur und die biologische Wirksamkeit des abgestrahlten Lichts unabhängig voneinander veränderbar sind, während gleichzeitig die Intensität unabhängig davon einstellbar ist. Beispielsweise kann die Farbtemperatur eingestellt und bei gleicher Farbtemperatur die melanopisch wirksame Strahlungsleistung des abgestrahlten Lichts verändert werden. Umgekehrt ist es möglich, bei gleich bleibender melanopisch wirksamer Strahlungsleistung die Farbtemperatur zu verändern. Die Bedienperson kann somit die gewünschte Helligkeit, die gewünschte biologische Wirksamkeit und die Farbtemperatur vorgeben, die dann von der Steuereinrichtung eingestellt wird. Es ist daher möglich, zum Beispiel die biologische Wirksamkeit von kaltweißem Licht bei einer bestimmten Farbtemperatur zu variieren. Umgekehrt kann die Bedienperson die Lichtfarbe verändern, ohne dabei die biologische Wirksamkeit, also die Melatoninsupression, des abgestrahlten Lichts ändern zu müssen.
Solche Beleuchtungsvorrichtungen sind sehr einfach bedienbar. Die Einstellungen können manuell oder automatisch sehr einfach vorgenommen werden.
Vorzugsweise weist jede Leuchtmittelgruppe dieselbe Anzahl von Halbleiterleuchtmitteln auf. Zur Ansteuerung der Leuchtmittelgruppen kann die Steuereinrichtung für jede Leuchtmittelgruppe jeweils einen Treiber aufweisen. Für die Leuchtmittelgruppen werden vorzugsweise dieselben Treiber verwendet. Dadurch wird ein einfacher konstruktiver Aufbau erreicht.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn jede Leuchtmittelgruppe weißes Licht mit unterschiedlichen Emissionsspektren abstrahlt. Als weißes Licht wird hierbei vorzugsweise Licht verstanden, das in dem CIE-xy-Diagramm einen x-Wert von Mindestens 0,2, einen y-Wert von mindesten 0,1 und eine Differenz zwischen dem x-Wert und dem y-Wert mit einem Betrag von maximal 0,1 und vorzugsweise von maximal 0,07 aufweist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das erste Emissionsspektrum der ersten Leuchtmittelgruppe wenigstens ein lokales oder globales Maximum im Bereich von 440 nm bis 480 nm und insbesondere ein lokales oder globales Maximum bei 440 nm bis 450 nm und ein weitere lokales oder globales Maximum bei 460 nm bis 470 nm.
Es ist vorteilhaft, wenn das zweite Emissionsspektrum der zweiten Leuchtmittelgruppe ein lokales Maximum im Beriech von 400 nm bis 440 nm und ein weiteres lokales Maximum im Berech von 480 nm bis 520 nm aufweist. Insbesondere ist die relative Strahlungsleistung an den lokalen Maxima des zweiten Emissionsspektrums kleiner als die relative Strahlungsleitung an dem wenigstens einen lokalen oder globalen Maximum des ersten Emissionsspektrums. Es ist auch vorteilhaft, wenn die lokalen Maxima des zweiten Emissionsspektrums bei Peak-Wellenlängen auftreten, wobei die eine Peak-Wellenlänge des zweiten Emissionsspektrums kleiner ist als die wenigstens eine Peak-Wellenlänge des ersten Emissionsspektrums und die andere Peak-Wellenlänge des zweiten Emissionsspektrums größer ist als die wenigstens eine Peak-Wellenlänge des ersten Emissionsspektrums. Bei dieser Anordnung lässt sich aufgrund der glockenförmigen Gestalt der wellenlängenabhängigen biologischen Empfindlichkeitskurve (C(λ)) unter Beibehaltung der Farbtemperatur die biologische Wirksamkeit des abgestrahlten Lichts der Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach verändern. Es kann im Idealfall eine zumindest angenäherte symmetrische Anordnung der Maxima des ersten und zweiten Emissionsspektrums gegenüber einer Symmetrieachse erreicht werden, die bei einer Lichtwellenlänge von 460 nm parallel zur Achse der relativen Strahlungsleistung verläuft.
Vorzugsweise ist das dritte Emissionsspektrum der dritten Leuchtmittelgruppe vollständig oberhalb eine unteren Wellenlänge angeordnet. Die untere Wellenlänge kann einen Wert im Bereich von einschließlich 490 nm bis einschließlich 550 nm aufweisen.
Für die Leuchtmittelgruppen können unterschiedliche Typen von Halbleiterleuchtmitteln verwendet werden. Dabei ist es möglich, in einer Leuchtmittelgruppe lediglich Halbleiterleuchtmittel von einem einzigen Typ oder Halbleiterleuchtmittel unterschiedlicher Typen zu verwenden. Die Emissionsspektren der Leuchtmittelgruppen können variiert werden, indem die Anzahl der verwendeten Halbleiterleuchtmittel gleichen Typs zwischen den einzelnen Leuchtmittelgruppen variiert. Jede Leuchtmittelgruppe kann eine andere Kombination von Leuchtmitteltypen aufweisen, auch wenn die Anzahl der Halbleiterleuchtmittel pro Leuchtmittelgruppe gleich groß ist.
Zumindest einige der Halbleiterleuchtmittel haben ein Emissionsspektrum mit einem Maximum der relativen Strahlungsleistung bei einer Peak-Wellenlänge, die entweder im Bereich von 420 bis 440 nm oder im Bereich von 440 nm bis 460 nm oder im Bereich von 460 bis 480 nm oder im Bereich von 490 bis 510 nm liegen kann. Die Halbleiterleuchtmittel mit den Peak-Wellenlängen im genannten Bereich können in beliebiger Anzahl und Kombination in einer Leuchtmittelgruppe kombiniert werden. Vorzugsweise werden als Halbleiterleuchtmittel Halbleiterchips mit oder ohne Konversionsmittel verwendet. Das von den Halbleiterchips abgestrahlte Licht hat insbesondere eine Bandbreite maximal 30 nm bis 60 nm.
Zumindest eine der Leuchtmittelgruppen wird ausschließlich durch Halbleiterleuchtmittel in Form von Diodenchips gebildet, die schmalbandiges Licht mit einer 3-dB-Bandbreite von maximal 30 nm bis 60 nm abstrahlen und/oder kein Konversionsmittel zur Veränderung der vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichtwellenlänge aufweisen.
Wenigstens einige der Halbleiterleuchtmittel können ein breitbandiges, durchgehendes Spektrum aufweisen, das insbesondere vollständig oberhalb der unteren Wellenlänge liegt. Vorzugsweise kann das Emissionsspektrum vollständig in einem Wellenlängenbereich zwischen der unteren Wellenlänge und einer oberen Wellenlänge liegen. Die obere Wellenlänge kann Werte im Bereich von einschließlich 650 nm bis einschließlich 700 nm oder 780 nm aufweisen. Vorzugsweise enthält das Emissionsspektrum dieser Halbleiterleuchtmittel alle Wellenlängen von der unteren bis zur oberen Wellenlänge. In Kombination mit Emissionsspektren im Aktivierungswellenlängenbereich kann dadurch die Farbwiedergabe (CRI) des von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts verbessert werden. Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Leuchtmittelgruppen ausschließlich Halbleiterleuchtmittel mit einem solchen Emissionsspektrum aufweist.
Das breitbandige Emissionsspektrum kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Halbleiterleuchtmittel ein Konversionsmittel aufweisen. Das Konversionsmittel empfängt das vom Haltleiterchip emittierte Licht und wandelt dieses teilweise und insbesondere vollständig in Licht mit einem Emissionsspektrum um, das sich von dem Emissionsspektrum des vom Halbleiterchip emittierten Lichts unterscheidet. Vorzugsweise weist das durch die Erregung des Konversionsmittels vom Halbleiterleuchtmittel abgestrahlte Licht ein Emissionsspektrum auf, das die Peak-Wellenlänge des Emissionsspektrums des vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichts nicht enthält und insbesondere nur Wellenlängen aufweist, die im Emissionsspektrum des vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichts nicht vorhanden sind.
Es ist möglich, als Halbleiterchip für ein Halbleiterleuchtmittel mit Konversionsmittel einen Halbleiterchip zu verwenden, der auch als Halbleiterleuchtmittel ohne Konversionsmittel in derselben oder einer anderen Leuchtmittelgruppe verwendet wird. Dadurch kann die Anzahl der eingesetzten unterschiedlichen Halbleiterchiptypen reduziert werden.
Zur Einstellung der Intensität bzw. der Helligkeit steuert die Steuereinrichtung die Leuchtmittelgruppen unabhängig voneinander über jeweils ein pulsweitenmoduliertes Signal an. Dadurch kann jedes Halbleiterleuchtmittel in einem optimierten Arbeitspunkt betrieben werden, ohne dass sich die Amplitude des durch das Halbleiterleuchtmittel fließenden Stromes ändert, wenn die Intensität bzw. Helligkeit variiert werden soll. Über den Tastgrad wird die gewünschte Helligkeit variiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterleuchtmittels in schematischer Darstellung,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleiterleuchtmittels in schematischer Darstellung,
4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Halbleiterleuchtmittel der Beleuchtungsvorrichtung auf einem Träger,
5 die visuelle Empfindlichkeit V sowie die biologische Empfindlichkeit C des Menschen für Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen,
6 die Emissionsspektren verschiedener, bei einem Ausführungsbeispiel verwendeter Halbleiterleuchtmittel,
7 die Emissionsspektren der bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten Leuchtmittelgruppen mit jeweils mehreren Halbleiterleuchtmitteln,
8 beispielhafte Emissionsspektren eines Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung bei unterschiedlichen Farbtemperaturen und
9 die Punkte von Leuchtmittelgruppen eines Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung im CIE-xy-Diagramm.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung 10. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 enthält mehrere Leuchtmittelgruppen, beispielsgemäß eine erste Leuchtmittelgruppe 11, eine zweite Leuchtmittelgruppe 12 sowie zwei dritte Leuchtmittelgruppen 13. Die erste Leuchtmittelgruppe 11 hat ein erstes Emissionsspektrum E1, die zweite Leuchtmittelgruppe 12 hat ein zweites Emissionsspektrum E2 und die beiden dritten Leuchtmittelgruppen 13 haben jeweils ein drittes Emissionsspektrum E3. Die drei Emissionsspektren E1, E2, E3 unterscheiden sich voneinander (vgl. 7). Um diese verschiedenen Emissionsspektren E1, E2, E3 zu erreichen, verwendet die Beleuchtungsvorrichtung 10 mehrere unterschiedliche Leuchtmitteltypen T1 bis T5, wobei für alle Leuchtmitteltypen T1 bis T5 Halbleiterleuchtmittel 14, insbesondere Leuchtdioden bzw. Lumineszenzdioden sind. Jede Leuchtmittelgruppe 11, 12, 13 weist beim Ausführungsbeispiel dieselbe Anzahl n von Halbleiterleuchtmitteln 14 auf. Zum Beispiel kann jede Leuchtmittelgruppe 11, 12, 13 fünfzehn Halbleiterleuchtmittel 14 aufweisen. Beispielsgemäß haben alle Halbleiterleuchtmittel eine Vorwärtsspannung Uf von 3 bis 4 Volt.
Zwei verschiedene Ausführungsbeispiele von Halbleiterleuchtmitteln 14 sind in den 2 und 3 veranschaulicht. Alle Halbleiterleuchtmittel 14 weisen beispielsgemäß einen Halbleiterchip 15 bzw. Diodenchip auf, der einen Anodenanschluss 16 und einen Kathodenanschluss 17 hat. Die Halbleiterchips 15 werden direkt auf einem Träger 18, beispielsweise einer Leiterplatte, angeordnet und elektrisch kontaktiert. Beispielsgemäß geschieht dies in der sogenannten Chip-On-Board-Technologie (COB). Die Anordnung der Anschlüsse 16, 17 am Halbleiterchip 15 können variieren. Beim Ausführungsbeispiel ist der Kathodenanschluss 17 an einer der Lichtabstrahlseite abgewandten Unterseite angeordnet und kann direkt elektrisch mit einer auf dem Träger 18 verbundenen Leiterbahn kontaktiert werden. Die auf der dem Träger 18 abgewandten Seite angeordneten Anschlüsse, beispielsgemäß der Anodenanschluss 16, kann über einen Bonddraht elektrisch verbunden werden.
Die ersten vier Leuchtmitteltypen T1 bis T4 sind durch einen Halbleiterchip 15 gebildet und emittieren das vom Halbleiterchip 15 abgestrahlte Licht (2). Die Halbleiterchips 15 werden von einem für das abgestrahlte Licht transparenten Verguss, beispielsweise auf Silikonbasis, umschlossen. Beim Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung 10 gehört zum Halbleiterleuchtmittel 14 des fünften Leuchtmitteltyps T5 neben dem Halbleiterchip 15 ein Konversionsmittel 19, das als Konversionswerkstoff 19a im Verguss enthalten ist. Der Verguss mit dem Konversionswerkstoff 19a überdeckt die Lichtabstrahlseite des Halbleiterchips 15. Als Konversionswerkstoff 19a kann beispielsweise wenigstens ein Phosphor verwendet werden. Der Konversionswerkstoff 19a wird durch das vom Halbleiterchip 15 abgestrahlte Licht angeregt und strahlt dabei Licht einer anderen Wellenlänge ab, beispielsgemäß einer größeren Wellenlänge.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält das Emissionsspektrum des fünften Leuchtmitteltyps T5 kein Licht der Wellenlänge, das vom Halbleiterchip 15 emittiert wird. Beispielsgemäß entspricht der Halbleiterchip 15 dem Halbleiterchip 15 des zweiten Leuchtmitteltyps T2. Das vom Halbleiterchip 15 abgestrahlte Licht wird vollständig vom Konversionsmittel 19 aufgenommen und in ein breitbandiges Emissionsspektrum mit größerer Wellenlänge umgewandet. Die Emissionsspektren der fünf Leuchtmitteltypen T1 bis T5 sind in 6 für das vorliegende Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die ohne Konversionsmittel 19 ausgeführten ersten vier Leuchtmitteltypen T1 bis T4 haben jeweils ein schmalbandiges Emissionsspektrum mit einer 3-dB-Bandbreite von etwa 30 nm bis 60 nm. Die Peak-Wellenlängen für die Emissionsspektren T1 bis T5 sind in 6 beispielhaft dargestellt. Die erste Peak-Wellenlänge λp1 des ersten Leuchtmitteltyps T1 liegt im Bereich von 420 bis 440 nm und beispielsgemäß bei etwa 433 nm. Die zweite Peak-Wellenlänge λp2 des zweiten Leuchtmitteltyps T2 liegt im Bereich von 440 bis 460 nm und beispielsgemäß bei etwa 450 nm. Die dritte Peak-Wellenlänge λp3 des dritten Leuchtmitteltyps T3 liegt im Bereich von 460 bis 480 nm und beispielsgemäß bei etwa 469 nm. Die vierte Peak-Wellenlänge λp4 des vierten Leuchtmitteltyps T4 liegt im Bereich von 490 bis 510 nm und beispielsgemäß bei etwa 501 nm.
Die fünfte Peak-Wellenlänge λp5 des fünften Leuchtmitteltyps T5 hat ein globales Maximum der relativen Strahlungsleistung S bei einer Wellenlänge von mindestens 520 nm und beispielsgemäß bei 551 nm. Das Emissionsspektrum des fünften Leuchtmitteltyps T5 strahlt beispielsgemäß Licht in einem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 700 nm ab, wobei alle Lichtwellenlängen in diesem Wellenlängenbereich im Emissionsspektrum des fünften Leuchtmitteltyps T5 enthalten sind.
Die unterschiedlichen Leuchtmitteltypen T1 bis T5 sind auf die drei Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 verteilt. Die beiden dritten Leuchtmittelgruppen 13 weisen beim Ausführungsbeispiel ausschließlich Halbleiterleuchtmittel 14 des fünften Leuchtmitteltyps T5 auf. Die erste Leuchtmittelgruppe 11 weist jeweils vier Halbleiterleuchtmittel 14 des zweiten Leuchtmitteltyps T2 und des dritten Leuchtmitteltyps T3 sowie sieben Halbleiterleuchtmittel 14 des fünften Leuchtmitteltyps T5 auf. Die zweite Leuchtmittelgruppe 12 weist zwei Halbleiterleuchtmittel 14 des ersten Leuchtmitteltyps T1, sechs Halbleiterleuchtmittel 14 des vierten Leuchtmitteltyps T6 und sieben Halbleiterleuchtmittel 14 des fünften Leuchtmitteltyps T5 auf. Durch diese unterschiedliche Zusammensetzungen der drei Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 hat jede der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 ein charakteristisches Emissionsspektrum E1, E2, E3, die sich voneinander unterscheiden.
In 4 ist beispielhaft schematisch die Anordnung der Halbleiterleuchtmittel 14 der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 und der verschiedenen Leuchtmitteltypen T1 bis T5 auf dem Träger 18 veranschaulicht. Die Halbleiterleuchtmittel 14 der ersten Leuchtmittelgruppe 11 sind durch eine Karoschraffur gekennzeichnet. Die Halbleiterleuchtmittel 14 der zweiten Leuchtmittelgruppe 12 sind durch Querstreifen gekennzeichnet. Die Halbleiterleuchtmittel 14 der einen dritten Leuchtmittelgruppe 13 sind gepunktet und die der anderen dritten Leuchtmittelgruppe 13 ohne Füllmuster veranschaulicht. Außerdem zeigt 4 die Anordnung der Halbleiterleuchtmittel 14 der unterschiedlichen Leuchtmitteltypen T1 bis T5. Die Halbleiterleuchtmittel 14 der ersten vier Leuchtmitteltypen T1 bis T4 sind jeweils ausdrücklich gekennzeichnet, während alle übrigen Halbleiterleuchtmittel 14 ohne explizite Kennzeichnung vom fünften Leuchtmitteltyp T5 sind.
Wie veranschaulicht befinden sich die beiden Halbleiterleuchtmittel 14 des ersten Leuchtmitteltyps T1 in einem zentralen Bereich einer von den Halbleiterleuchtmitteln 14 eingenommenen Leuchtmittelfläche auf dem Träger 18 und haben vorzugsweise den geringsten Abstand zu einem Zentrum Z der Leuchtmittelfläche. Die Halbleiterleuchtmittel 14 des zweiten Leuchtmitteltyps T2 sind in einer Umfangsrichtung um das Zentrum Z in etwa gleichmäßig verteilt um das Zentrum Z und mit Abstand dazu angeordnet. Die Halbleiterleuchtmittel 14 des dritten Leuchtmitteltyps T3 sowie des vierten Leuchtmitteltyps T4 sind ebenfalls in etwa gleich verteilt um das Zentrum Z angeordnet. Vorzugsweise ist der Abstand der Halbleiterleuchtmittel 14 des Leuchtmitteltyps T1 zum Zentrum Z kleiner als der der Halbleiterleuchtmittel 14 vom zweiten Leuchtmitteltyp T2, der beispielsgemäß wiederum kleiner ist als der Abstand zum Zentrum Z der Halbleiterleuchtmittel 14 des dritten Leuchtmitteltyps T3 und/oder des vierten Leuchtmitteltyps T4. Die Halbleiterleuchtmittel 14 des fünften Leuchtmitteltyps T5 sind auf der Leuchtmittelfläche des Trägers 18 verteilt angeordnet. Durch die beschriebene Anordnung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Mischung des von den einzelnen Halbleiterleuchtmitteln 14 abgestrahlten Lichts.
Die Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 werden von einer Steuereinrichtung 20 angesteuert Die Steuereinrichtung 20 weist ein Steuergerät 21 sowie jeweils einen Treiber 22 für jede der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 auf. Durch die Treiber 22 wird die notwendige elektrische Leistung bereitgestellt. Für jede Leuchtmittelgruppe 11, 12, 13 wird beispielsgemäß jeweils der gleiche Treiber verwendet, so dass die Anzahl unterschiedlicher Bauteile für die Ansteuerung der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 gering ist. Als Steuergerät 21 kann beispielsweise ein Mikrocontroller verwendet werden.
Das Steuergerät 21 steuert jeden Treiber 2 über ein Ansteuersignal an, wobei zur Ansteuerung der ersten Leuchtmittelgruppe 11 ein ersten Ansteuersignal A1, zur Ansteuerung der zweiten Leichtmittelgruppe 12 ein zweites Ansteuersignal A2 und zur Ansteuerung der beiden dritten Leichtmittelgruppen 13 ein drittes Ansteuersignal A3 vom Steuergerät 21 ausgegeben wird. Die von den Treibern bereitgestellten elektrischen Ströme durch die Leuchtmittelgruppen sind beim Ausführungsbeispiel pulsweitenmoduliert und haben dieselbe Amplitude. Der Tastgrad gibt die Intensität bzw. Helligkeit der Halbleiterleuchtmittel 14 einer jeweiligen Leuchtmittelgruppe 11, 12, 13 vor. Da die beiden dritten Leuchtmittelgruppen 13 identisch aufgebaut sind, können diese über ein gemeinsames drittens Ansteuersignal A3 angesteuert werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die beiden dritten Leuchtmittelgruppen 13 durch jeweils ein separates Ansteuersignal anzusteuern.
Durch das unabhängige Ansteuern der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 kann das emittierte Licht der Beleuchtungsvorrichtung 10 variiert werden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden dem Steuergerät 21 wenigstens drei Parameter vorgegeben:

– die Intensität bzw. die Helligkeit in einem Dimmparameter DIM,
– die Farbtemperatur CCT des von der Beleuchtungsvorrichtung 10 abgestrahlten Lichts über einen Farbtemperaturparameter CTP und
– die biologische Wirksamkeit des abgestrahlten Lichts über einen biologischen Wirksamkeitsparameter MSP.

Das abgestrahlte Licht der Beleuchtungsvorrichtung 10 wird abhängig von diesen drei Parametern DIM, CTP, MSP eingestellt. Dabei kann die Farbtemperatur CCT unabhängig von der biologischen Wirksamkeit des Lichts verändert werden und umgekehrt. Dieser Zusammenhang wird nachfolgend im Einzelnen erläutert.
In 5 ist der Zusammenhang zwischen der Lichtwellenlänge λ sowie der biologischen Empfindlichkeitskurve C(λ) und der visuellen Empfindlichkeit V(λ) dargestellt. Die lichtempfindlichen Rezeptoren im Auge des Menschen sind für unterschiedliche Lichtwellenlängen λ unterschiedlich empfindlich. Dies gilt für die visuelle Wahrnehmung (visuelle Empfindlichkeitskurve V) sowie für die biologische Wirksamkeit (biologische Empfindlichkeitskurve C). Anhand der Kurve C in 5 ist erkennbar, dass ein Aktivierungswellenlängenbereich B von einschließlich 380 nm bis einschließlich 580 nm existiert, in dem vom Auge empfangenes Licht eine biologische Wirkung auf den Körper entfalten kann. Licht mit Wellenlängen λ in diesem Aktivierungswellenlängenbereich B führt beim Menschen zu einer Melatoninsupression, es wird also kein oder wenig Melatonin im Körper gebildet. In diesem Aktivierungswellenlängenbereich B werden die Lichtwellenlängen gemäß der Kurve C, die die melanopische Wirksamkeit der jeweiligen Lichtwellenlänge beschreibt, gewichtet. Wie zu erkennen ist, sind insbesondere Lichtwellenlängen im Bereich von etwa 440 nm bis etwa 480 nm melanopisch besonders wirksam. Von der Sonne abgestrahltes kaltweißes Tageslicht hat im Aktivierungswellenlängenbereich B einen hohen Strahlungsleistungsanteil, wodurch tagsüber die Melatoninproduktion im Körper unterdrückt und die Aktivität des Menschen gefördert wird. Sinkt die relative Strahlungsleistung der Lichtwellenlängen im Aktivierungslängenbereich B ab, zum Beispiel im Abendsonnenlicht, so steigt die Melatoninproduktion im Körper. Ist der Melatoninspiegel ausreichend hoch, kann der Mensch zur Ruhe kommen und einen ruhigen Nachtschlaf haben.
Die Emissionsspektren E1, E2 und E3 der drei Leuchtmittelsgruppen 11, 12, 13, sind in 7 veranschaulicht. Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms berechnet sich gemäß folgender Gleichung
Die visuell wirksame Strahlungsleistung ergibt sich analog hierzu gemäß folgender Gleichung:
Aus dem Verhältnis der oben angegebenen Strahlungsleistungen kann ein biologischer Wirkungsfaktor a_ms wie folgt ermittelt werden:
Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms ist somit der über die Wellenlängen im Aktivierungswellenlängenbereich B integrierten und mit der melanopischen Empfindlichkeitskurve C gewichteten relativen Strahlungsleistung S(λ) des jeweiligen Emissionsspektrums E1, E2, E3.
Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms des ersten Emissionsspektrums E1 ist größer als die des zweiten Emissionsspektrums E2. Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms des zweiten Emissionsspektrums E2 ist wiederum größer als die des dritten Emissionsspektrums E3. Dieser Zusammenhang lässt sich auch anhand der Flächen unter den Emissionsspektren E1, E2 und E3 in 7 bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel erkennen.
Das erste Emissionsspektrum E1 hat wenigstens ein lokales oder globales Maximum M1a, M1b im Bereich von 440 nm bis 480 nm. Beispielsgemäß ist ein erstes lokales Maximum M1a bei etwa 443 nm und ein zweites lokales Maximum M1b bei etwa 462 nm vorhanden. Weitere lokale Maxima können im ersten Emissionsspektrum E1 vorhanden sein, sind aber mindestens um den Faktor 3 bis 5 kleiner.
Das zweite Emissionsspektrum E2 weist beispielsgemäß zwei lokale Maxima M2a, M2b auf, wovon das eine im Bereich von 400 nm bis 440 nm und das andere im Bereich von 480 nm bis 520 nm liegt. Gemäß 7 ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel das eine lokale Maximum M2a des zweiten Emissionsspektrums E2 bei etwa 430 nm und das andere lokale Maximum M2b des zweiten Emissionsspektrums E2 bei etwa 500 nm angeordnet. Die relative Strahlungsleistung S dieser beiden lokalen Maxima M2a, M2b des zweiten Emissionsspektrums E2 ist vorzugsweise gleich groß, wobei sich die relative Strahlungsleistung S an den beiden Maxima M2a, M2b höchstens um drei bis fünf Prozent unterscheidet. Die relative Strahlungsleistung S an den lokalen Maxima des zweiten Emissionsspektrums E2 im Aktivierungswellenlängenbereich B beträgt etwa 40 bis 60 Prozent der relativen Strahlungsleistung S des ersten und/oder zweiten lokalen oder globalen Maximums M1a, M1b des ersten Emissionsspektrums E1.
Die dritte Leuchtmittelgruppe 13 hat jeweils ein drittes Emissionsspektrum E3. Das dritte Emissionsspektrum E3 weist vorzugsweise keine Lichtwellenlängen unterhalb einer unteren Wellenlänge λu auf. Die untere Wellenlänge λu liegt hier im Beriech von einschließlich 490 nm bis einschließlich 550 nm und beim Ausführungsbeispiel bei 500 nm. Das dritte Emissionsspektrum E3 weist beispielsgemäß lokale Maxima M3a, M3b bei etwa 550 nm und 620 nm auf. Die relative Strahlungsleistung S an den lokalen Maxima M3a, M3b des dritten Emissionsspektrums E3 sind kleiner als die an den lokalen Maxima M1a, M1b, M2a, M2b des ersten und zweiten Emissionsspektrums E1 bzw. E2. Um die Strahlungsleistung in dem vom dritten Emissionsspektrum E3 abgedeckten Wellenlängenbereich zu erhöhen, sind zwei dritte Leichtmittelgruppen 13 vorhanden. Beim Ausführungsbeispiel enthält das dritte Emissionsspektrum E3 alle Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich von der unteren Wellenlänge λu bis zu einer oberen Wellenlänge λo, die im Bereich von 650 nm bis 780 nm liegen kann und beispielsgemäß 700 nm beträgt.
Die Lichtwellenlängen, bei denen das zweite Emissionsspektrum E2 jeweils ein lokales Maximum M2a, M2b im Aktivierungswellenlängenbereich B aufweist, haben jeweils eine Differenz zu der Lichtwellenlänge, an der das erste Emissionsspektrum E1 das erste und zweite lokale bzw. globale Maximum M1a, M1b aufweist. Diese Maxima M1a, M1b des ersten Emissionsspektrums E1 und die Maxima M2a, M2b des zweiten Emissionsspektrums E2 sind vorzugsweise auf unterschiedlichen Seiten einer Geraden angeordnet, die parallel zu der S-Achse bei einer Lichtwellenlänge λ von 460 nm verläuft.
Beispielsgemäß hat die biologische Empfindlichkeitskurve C(λ) bei den Wellenlängen λ, an denen die beiden Maxima M2a, M2b des zweiten Emissionsspektrums E2 liegen, in etwa denselben Betrag, wobei sich die Beträge bei diesen Wellenlängen λ höchstens um 3 bis 5% unterscheiden.
Beim Ausführungsbeispiel ergeben sich im CIE-xy-Diagramm für die erste Leuchtmittelgruppe 11 ein erster Punkt P1, für die zweite Leuchtmittelgruppe ein zweiter Punkt P2 und für die beiden dritten Leuchtmittelgruppen 13 ein dritter Punkt P3 (9). Sowohl die x-Werte als auch die y-Werte nehmen betragsmäßig vom ersten Punkt P1 zum zweiten Punkt P2 und vom zweiten Punkt P2 zum dritten Punkt P3 zu. Die Abstände der Punkte P1, P2, P3 von einer Ursprungsgeraden mit der Steigung 1 haben vorzugsweise einen Betrag von maximal 0,05. Beim Ausführungsbeispiel haben die Punkte die folgenden Koordinaten: P1 (x₁ = 0,21/y₁ = 0,15) P2 (x₂ = 0,24/y₂ = 0,3) P3 (x₃ = 0,5/y₃ = 0,49)
Die drei Punkte P1, P2, P3 bilden innerhalb des CIE-xy-Diagramms ein Dreieck. Die Farbe bzw. die Farbtemperatur des von der Beleuchtungsvorrichtung 10 abgestrahlten Lichts kann in der von diesem Dreieck umrandeten Fläche eingestellt werden. Dies wird durch die Ansteuersignale A1, A2 und A3 erreicht, durch die die Leistung und mithin die Gewichtung der Leistung der einzelnen Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 verändert werden kann.
Die Plancksche Kurve PK verläuft für Farbtemperaturen größer als etwa 3000 bis etwa 3500 K innerhalb dieses Dreiecks. Durch Ansteuern der einzelnen Leuchtmittelgruppen 11, 12. 13 kann daher die Farbtemperatur des von der Beleuchtungsvorrichtung 10 emittierten Lichts sehr gut an die Plancksche Kurve PK angenähert werden. Wie durch die gestrichelten Geraden innerhalb des dreieckigen Bereichs angedeutet, kann eine bestimmte Farbtemperatur CCT von beispielsweise 7000 K durch unterschiedliche Ansteuerungen der Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 erreicht werden. Dabei kann ohne Veränderung der Farbtemperatur CCT die melanopisch wirksame Strahlung S_ms variiert werden. Somit kann bei der Beleuchtungsvorrichtung 10 das abgestrahlte Licht seine Farbtemperatur CCT beibehalten und der melanopisch wirksame Strahlungsanteil S_ms angepasst werden. Dies lässt sich aus 7 ablesen. Werden die blauen Wellenlängen des abgestrahlten Lichts über das erste Emissionsspektrum E1 erzeugt, entsteht dadurch eine höhere melanopische Wirksamkeit als bei der Erzeugung der blauen Wellenlängen durch das zweite Emissionsspektrum E2. Dies liegt daran, dass die Wellenlängenanteile des zweiten Emissionsspektrums E2 im Aktivierungswellenlängenbereich B durch die biologische Empfindlichkeitskurve C weniger stark gewichtet werden als die Wellenlängenanteile des ersten Emissionsspektrums E1. Dadurch kann die Lichtfarbe beibehalten und die biologische Wirksamkeit des abgestrahlten Lichts variiert werden.
Umgekehrt ist es auch möglich, die biologische Wirksamkeit beizubehalten und dabei die Lichtfarbe des abgestrahlten Lichts der Beleuchtungsvorrichtung 10 zu verändern.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung 10 und ein Verfahren zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung 10. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 weist wenigstens eine erste Leuchtmittelgruppe 11, wenigstens eine zweite Leuchtmittelgruppe 12 und wenigstens eine dritte Leuchtmittelgruppe 13 auf. Die melanopisch wirksame Strahlungsleistung der ersten Leuchtmittelgruppe 11 ist geringer als die der zweiten Leuchtmittelgruppe 12, die wiederum geringer ist als die der dritten Leuchtmittelgruppe 13. Die Leuchtmittelgruppen 11, 12, 13 werden durch eine Steuereinrichtung 20 unabhängig voneinander angesteuert. Dadurch kann eine Farbtemperatur CCT für das abgestrahlte Licht der Beleuchtungsvorrichtung eingestellt und unter Beibehaltung dieser Farbtemperatur CCT die melanopisch wirksame Strahlungsleistung S_ms verändert werden. Umgekehrt kann auch bei einer vorgegebenen melanopisch wirksamen Strahlungsleistung S_ms die Farbtemperatur verändert werden.
Bezugszeichenliste

10: Beleuchtungsvorrichtung
11: erste Leuchtmittelgruppe
12: zweite Leuchtmittelgruppe
13: dritte Leuchtmittelgruppe
14: Halbleiterleuchtmittel
15: Halbleiterchip
16: Anodenanschluss
17: Kathodenanschluss
18: Träger
19: Konversionsmittel
19a: Konversionswerkstoff
20: Steuereinrichtung
21: Steuergerät
22: Treiber
λ: Wellenlänge
λp1: erste Peak-Wellenlänge
λp2: zweite Peak-Wellenlänge
λp3: dritte Peak-Wellenlänge
λp4: vierte Peak-Wellenlänge
λp5: fünfte Peak-Wellenlänge
A1: erstes Ansteuersignal
A2: zweites Ansteuersignal
A3: drittes Ansteuersignal
B: Aktivierungswellenlängenbereich
C: biologische Empfindlichkeitskurve
CCT: Farbtemperatur
CTP: Farbtemperaturparameter
DIM: Dimmparameter
E1: erstes Emissionsspektrum
E2: zweites Emissionsspektrum
E3: drittes Emissionsspektrum
MSP: biologischer Wirksamkeitsparameter
M1a: Maximum des ersten Emissionsspektrums
M1b: Maximum des ersten Emissionsspektrums
M2a: Maximum des zweiten Emissionsspektrums
M2b: Maximum des zweiten Emissionsspektrums
M3a: Maximum des dritten Emissionsspektrums
M3b: Maximum des dritten Emissionsspektrums
PK: Plancksche Kurve
S: relative Strahlungsleistung
T1: erster Leuchtmitteltyp
T2: zweiter Leuchtmitteltyp
T3: dritter Leuchtmitteltyp
T4: vierter Leuchtmitteltyp
T5: fünfter Leuchtmitteltyp
Uf: Vorwärtsspannung
V: visuelle Empfindlichkeitskurve
Z: Zentrum

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (10) mit einer Steuereinrichtung (20), mit zumindest drei Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) mit jeweils mehreren Halbleiterleuchtmitteln (14), die durch die Steuereinrichtung (20) unabhängig voneinander angesteuert werden, so dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) Licht abstrahlt, das von den Halbleiterleuchtmitteln (14) einer oder mehrerer Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) gebildet wird, mit wenigstens einer ersten Leuchtmittelgruppe (11) mit einem ersten Emissionsspektrum (E1), mit wenigstens einer zweiten Leuchtmittelgruppe (12) mit einem zweiten Emissionsspektrum (E2) und mit wenigstens einer dritten Leuchtmittelgruppe (3) mit einem dritten Emissionsspektrum (E3), wobei die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des ersten Emissionsspektrums (E1) größer ist als die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des zweiten Emissionsspektrums (E2) und wobei die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des zweiten Emissionsspektrums (E2) größer ist als die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des dritten Emissionsspektrums (E3), wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) derart anzusteuern, dass die Farbtemperatur (CCT) des abgestrahlten Lichts unabhängig von der melanopisch wirksamen Strahlungsleistung (S_ms) veränderbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des dritten Emissionsspektrums (E3) maximal 10% von der gesamten Strahlungsleistung (S) des dritten Emissionsspektrums (E3) beträgt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Emissionsspektrum (E1) der ersten Leuchtmittelgruppe (11) ein lokales oder globales Maximum im Bereich von 440 nm bis 480 nm aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Emissionsspektrum (E2) der zweiten Leuchtmittelgruppe (12) ein lokales Maximum im Bereich von 400 nm bis 440 nm und ein weiteres lokales Maximum im Bereich von 480 nm bis 520 nm aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Emissionsspektrum (E3) der dritten Leuchtmittelgruppe (13) vollständig oberhalb einer unteren Wellenlänge (λu) von 490 bis 550 nm liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Halbleiterleuchtmittel (14) eine Bandbreite von maximal 30 bis 60 nm aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionsspektrum des von zumindest einigen der Halbleiterleuchtmittel (14) abgestrahlten Lichts ein globales Maximum bei einer ersten Peak-Wellenlänge (λp1) im Bereich von 420 nm bis 440 nm und/oder bei einer zweiten Peak-Wellenlänge (λp2) im Bereich von 440 nm bis 460 nm und/oder bei einer dritten Peak-Wellenlänge (λp3) im Bereich von 460 nm bis 480 nm und/oder bei einer vierten Peak-Wellenlänge (λp4) im Bereich von 490 nm bis 510 nm aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Leuchtmittelgruppen (11, 12) ausschließlich Halbleiterleuchtmittel (14) nach Anspruch 6 und/oder nach Anspruch 7 aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionsspektrum des von zumindest einigen der Halbleiterleuchtmittel (14) abgestrahlten Lichts alle Wellenlängen von einer unteren Wellenlänge (λu) bis zu einer oberen Wellenlänge (λo) enthält, wobei die untere Wellenlänge (λu) im Bereich von 490 nm bis 550 nm und die obere Wellenlänge (λo) im Bereich von 650 nm bis 780 nm liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Emissionsspektrum des von zumindest einigen der Halbleiterleuchtmittel (14) abgestrahlten Lichts vollständig oberhalb einer unteren Wellenlänge (λu) liegt und die untere Wellenlänge (λu) im Bereich von 490 bis 550 nm liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Halbleiterleuchtmittel (14) ein Konversionsmittel (19) aufweisen, das das von einem Halbleiterchip (15) emittierte Licht empfängt und teilweise oder vollständig umwandelt in Licht mit einem Emissionsspektrum, das verschieden ist von dem Emissionsspektrum des vom Halbleiterchip (15) abgestrahlten Lichts.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Halbleiterleuchtmittel (14) mit Konversionsmittel (19) abgestrahlte Licht ein Emissionsspektrum aufweist, das die Peak-Wellenlänge oder das Emissionsspektrum des vom Halbleiterchip (15) abgestrahlten Lichts nicht enthält.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Leuchtmittelgruppen (13) ausschließlich Halbleiterleuchtmittel (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe Typ des Halbleiterchips (15) in einer anderen Leuchtmittelgruppe (11) ohne Konversionsmittel (19) verwendet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (n) der Halbleiterleuchtmittel (14) jeder Leuchtmittelgruppe (11, 12, 13) gleich groß ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, einen pulsweitenmodulierten Strom für jede Leuchtmittelgruppe (11, 12, 13) von Halbleiterleuchtmitteln (14) bereitzustellen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) für jede Leuchtmittelgruppe (11, 12, 13) einen separaten Ausgangstreiber (22) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung (10) mit einer Steuereinrichtung (20), mit zumindest drei Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) mit jeweils mehreren Halbleiterleuchtmitteln (14), wobei wenigstens eine erste Leuchtmittelgruppe (11) ein erstes Emissionsspektrum (E1), wenigstens eine zweite Leuchtmittelgruppe (12) ein zweites Emissionsspektrum (E2) und wenigstens eine dritte Leuchtmittelgruppe (13) ein drittes Emissionsspektrum (E3) aufweist, wobei die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des ersten Emissionsspektrums (E1) größer ist als die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des zweiten Emissionsspektrums (E2) und wobei die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des zweiten Emissionsspektrums (E2) größer ist als die melanopisch wirksame Strahlungsleistung (S_ms) des dritten Emissionsspektrums (E3), mit folgenden Schritten: – Ansteuern der Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) unabhängig voneinander durch die Steuereinrichtung (20), so dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) Licht abstrahlt, das von den Halbleiterleuchtmitteln (14) einer oder mehrerer der Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) gebildet wird, – Ansteuern der Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) unabhängig voneinander durch die Steuereinrichtung (20) derart, dass die Farbtemperatur (CCT) des abgestrahlten Lichts unabhängig von der melanopisch wirksamen Strahlungsleistung (S_ms) veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittelgruppen (11, 12, 13) derart angesteuert werden, dass bei vorgegebener Intensität (DIM) des abgestrahlten Lichts dessen Farbtemperatur (CCT) unabhängig von dem Anteil der melanopisch wirksamen Strahlungsleistung (S_ms) veränderbar ist.