DE102016110953A1

DE102016110953A1 - Lichtemittierendes Bauelement, Beleuchtungssystem und Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements oder eines Beleuchtungssystems

Info

Publication number: DE102016110953A1
Application number: DE102016110953.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Hero; Dominik Pentlehner
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird bereitgestellt ein lichtemittierendes Bauelement (5) mit: einer Primäremittereinheit (10), die im Betrieb polarisiertes Primärlicht (42) einer vorgegebenen Farbe emittiert; einer Sekundäremittereinheit (40), die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Anteil des Primärlichts (42) absorbiert und bezüglich der Wellenlänge konvertiertes Sekundärlicht (44) abstrahlt, wobei die Sekundäremittereinheit (40) so ausgebildet und so angeordnet ist, dass der Anteil des absorbierten Primärlichts (42) und damit der Lichtstrom des Sekundärlichts (44) von einer räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) abhängt und dass sich das Sekundärlicht (44) mit dem Primärlicht (42) mischt; und einer Stellvorrichtung, die mit mindestens einer der Emittereinheiten (10, 40) mechanisch gekoppelt ist und mittels der die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement, ein Beleuchtungssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements oder eines Beleuchtungssystems.
Ein modernes Beleuchtungssystem weist auf mindestens ein lichtemittierendes Bauelement, das Licht emittiert, eine Steuervorrichtung zum Steuern und/oder Regeln des lichtemittierenden Bauelements und ein Eingabeelement zum Vorgeben einer Eigenschaft des mittels des lichtemittierenden Bauelements erzeugten Lichts. Beispielsweise kann mittels eines derartigen Eingabeelements als Eigenschaft des Lichts ein Lichtstrom des von dem lichtemittierenden Bauelement emittierten Lichts und damit eine Helligkeit in einem Raum, in dem das lichtemittierende Bauelement angeordnet ist, vorgegeben werden. In diesem Fall kann das Eingabeelement beispielsweise als Dimmer wirken und/oder ein Dimmer sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Farbe des Lichts vorgegeben werden. Falls beispielsweise das lichtemittierende Bauelement mehrere LEDs aufweist, so können ein paar dieser LEDs Licht der ersten Farbe emittieren und ein paar LEDs können Licht der zweiten Farbe emittieren und abhängig davon welche und wie viele dieser LEDs angeschaltet werden, kann die Farbe des insgesamt erzeugten Lichts verändert werden, insbesondere kann mittels Mischens des Lichts der ersten Farbe und der zweiten Farbe Licht einer oder mehrerer weiterer Farben erzeugt werden. Dies ermöglicht, in dem Raum zu einem vorgegebenen Zeitpunkt Licht einer ersten Farbe und zu einem anderen Zeitpunkt Licht einer zweiten Farbe bereitzustellen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Farbtemperatur des Lichts vorgegeben werden. Falls das lichtemittierende Bauelement mehrere LEDs aufweist, so können ein paar dieser LEDs warmes Licht emittieren und ein paar LEDs können kalt-weißes Licht emittieren und abhängig davon welche und wie viele dieser LEDs angeschaltet werden, kann die Farbtemperatur des insgesamt erzeugten Lichts verändert werden.
Im Falle von organischen Leuchtdioden (OLEDs) als lichtemittierende Bauelemente, sind bereits weißes Licht emittierende OLEDs bekannt, bei denen die Farbtemperatur des erzeugten Lichts veränderbar ist. Beispielsweise kann eine derartige OLED nebeneinander oder übereinander angeordneten Emitterschichten, beispielsweise in Form von Streifen, aufweisen, wobei eine Emitterschicht rotes Licht emittiert, eine Emitterschicht grünes Licht emittiert und eine Emitterschicht blaues Licht emittiert. Diese Emitterschichten können unabhängig voneinander angesteuert werden, wodurch eine variable Farbmischung möglich ist. Weitere bekannte Möglichkeiten zur farblichen Durchstimmbarkeit bei OLEDs sind die Kombination von unabhängig ansteuerbaren transparenten und nichttransparenten OLEDs und/oder die Nutzung schaltbarer spektraler Filter und/oder schaltbarer Spiegel. Alternativ kann man ein System aus drei verschiedenen OLEDs aufbauen, von denen eine rotes, eine grünes und eine blaues Licht emittiert und die individuell ansteuerbar und damit (RGB)-farbsteuerbar sind. Ebenso ist bekannt, eine RGB-Lichtquelle mithilfe nebeneinander angebrachter Konverter zu realisieren.
Ferner ist es bekannt, zum Steigern der Effizienz einer OLED oder eines Konverters Leuchtstoffe mit ausgerichteten anisotropen Leuchtstoffmolekülen zu verwenden. WO 2015/082552 zeigt Leuchtstoffe mit anisotropen Leuchtstoffmolekülen, die jeweils mindestens ein Übergangsdipolmoment aufweisen. Die Emissionswahrscheinlichkeit und/oder die Absorptionswahrscheinlichkeit derartiger Leuchtstoffe hängt von der Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle ab, weswegen mittels geeigneten Ausrichtens der Leuchtstoffmoleküle die Emissionswahrscheinlichkeit bzw. die Absorptionswahrscheinlichkeit und somit die Effizienz der entsprechenden OLED bzw. des entsprechenden Konverters gesteigert werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein lichtemittierendes Bauelement bereitzustellen, das besonders effizient ist, das einfach aufgebaut ist, das kostengünstig herstellbar ist und/oder das Licht emittiert, das farblich durchstimmbar ist und/oder dessen Farbe und/oder oder Farbtemperatur veränderbar ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem bereitzustellen, das besonders effizient ist, das einfach aufgebaut ist, das kostengünstig herstellbar ist und/oder das Licht emittiert, das farblich durchstimmbar ist und/oder dessen Farbe und/oder Farbtemperatur veränderbar ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements oder eines Beleuchtungssystems bereitzustellen, das dazu beiträgt, dass das lichtemittierende Bauelement bzw. das Beleuchtungssystem besonders effizient ist, einfach aufgebaut sein kann, kostengünstig herstellbar ist und/oder dass Licht emittiert werden kann, das farblich durchstimmbar ist und/oder dessen Farbe und/oder oder Farbtemperatur veränderbar ist.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein lichtemittierendes Bauelement, mit: einer Primäremittereinheit, die im Betrieb polarisiertes Primärlicht einer vorgegebenen Farbe emittiert; einer Sekundäremittereinheit, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Anteil des Primärlichts absorbiert und bezüglich der Wellenlänge konvertiertes Sekundärlicht abstrahlt, wobei die Sekundäremittereinheit so ausgebildet und so angeordnet ist, dass der Anteil des absorbierten Primärlichts und damit der Lichtstrom des Sekundärlichts von einer räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit abhängt und dass sich das Sekundärlicht mit dem Primärlicht mischt, und einer Stellvorrichtung, die mit mindestens einer der Emittereinheiten mechanisch gekoppelt ist und mittels der die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit veränderbar ist.
Das aus Primärlicht und Sekundärlicht gemischte und insgesamt von dem lichtemittierenden Bauelement emittierte Licht wird im Folgenden auch als Nutzlicht bezeichnet. Bei einer Veränderung der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit verringert sich der Anteil des Primärlichts und vergrößert sich der Anteil des Sekundärlichts, oder vergrößert sich der Anteil des Primärlichts und verringert sich der Anteil des Sekundärlichts. Dadurch verändert sich das Wellenlängenspektrum des Nutzlichts und damit dessen Farbe und/oder Farbtemperatur. Die Farbveränderung des Nutzlichts ist somit durch eine Änderung der Ausrichtung der Sekundäremittereinheit relativ zu der Primäremittereinheit erreichbar. Die Sekundäremittereinheit wirkt somit zumindest für einen Teil des Spektrums des Primärlichts wie ein Polarisator, wobei das absorbierte Licht nicht nur absorbiert wird, sondern auch konvertiert und wieder emittiert wird.
Die Abhängigkeit des Anteils des absorbierten Primärlichts und damit des Lichtstroms des Sekundärlichts von der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit und die Veränderbarkeit der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit ermöglichen, mittels des lichtemittierenden Bauelements Nutzlicht zu emittieren, das farblich durchstimmbar ist und/oder dessen Farbe und/oder oder Farbtemperatur veränderbar ist, und zwar durch Änderung der relativen Anordnung der Primäremittereinheit und der Sekundäremittereinheit zueinander. Da die Farbveränderung ohne Polarisationsfilter erfolgen kann, entstehen keine Verluste durch den Polarisationsfilter, weswegen das lichtemittierende Bauelement besonders effizient sein kann. Das Verändern der räumlichen Ausrichtung der Sekundäremittereinheit zu der Primäremittereinheit kann mittels eines einfachen Mechanismus erreicht werden, wodurch ein einfacher Aufbau des lichtemittierenden Bauelements möglich ist. Die farbliche Durchstimmbarkeit kann bereits mittels einer geringen Menge an Konvertermaterial erreicht werden, wodurch nur geringe Kosten für das Konvertermaterial anfallen. Dies trägt dazu bei, dass das lichtemittierende Bauelement besonders kostengünstig herstellbar ist.
Die Abhängigkeit des Anteils des absorbierten Primärlichts und damit des Lichtstroms des Sekundärlichts von der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit wird dadurch erreicht, dass die Absorption der Sekundäremittereinheit eine Anisotropie aufweist. Bei einer Veränderung der räumlichen Ausrichtung verändert sich dann das Spektrum des Nutzlichts.
Dass das Primärlicht polarisiert ist, bedeutet, dass zumindest ein Anteil des Primärlichts polarisiert ist. Beispielsweise kann das Primärlicht aus Licht verschiedener Wellenlängenbereiche und entsprechender Farben zusammengesetzt sein, wobei nicht das Licht aus allen dieser Wellenlängenbereiche polarisiert ist. Alternativ dazu kann das Primärlicht vollständig polarisiert sein. Das polarisierte Primärlicht ist vorzugsweise linear polarisiert. Insbesondere ist zumindest ein Anteil des Primärlichts linear polarisiert. Es kann ein geringer Polarisationsgrad des Primärlichts ausreichend sein. Die Polarisation des Primärlichts kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Wird eine OLED als Lichtquelle verwendet, kann lediglich eine Emitterschicht der OLED eine anisotrope Emission aufweisen. Bei Verwendung einer LED, die auf dem Prinzip der Farbmischung einzelner R-, G-, B-LEDs beruht, genügt es ebenfalls wenn lediglich Licht einer Farbe linear polarisiert ist. Es kann aber auch das Licht zweier oder mehrerer Farben, beispielsweise aller Farben linear polarisiert sein, etwa durch Verwendung einer OLED mit Emitterschichten mit ausschließlich anisotroper Emission oder durch Verwendung eines Linearpolarisators, beispielsweise in Kombination mit einer Leuchtstoff-konvertierten weißen LED.
Die Primäremittereinheit weist zum Erzeugen des Primärlichts oder zumindest eines Anteils des Primärlichts vorzugsweise mindestens eine OLED und/oder mindestens eine LED auf. Die Primäremittereinheit weist einen ersten Emitter auf, der erstes Licht einer ersten Farbe emittiert. Falls die Primäremittereinheit zum Erzeugen des Primärlichts bzw. des Anteils des Primärlichts die OLED aufweist, so kann die OLED eine erste Emitterschicht aufweisen, die den ersten Emitter aufweist. Falls die Primäremittereinheit zum Erzeugen des Primärlichts bzw. des Anteils des Primärlichts die LED aufweist, so kann die LED den ersten Emitter aufweisen oder der LED kann ein Konverter, der den ersten Emitter aufweist, optisch nachgeschaltet sein.
Die Sekundäremittereinheit weist mindestens einen Konverter, beispielsweise einen Konverterkörper oder eine Konverterschicht auf. Der Konverter, der Konverterkörper bzw. die Konverterschicht weisen Konvertermaterial auf, das Leuchtstoffe aufweist oder aus Leuchtstoffen besteht. Die Sekundäremittereinheit weist insbesondere erste Leuchtstoffe auf, die das Primärlicht konvertieren, so dass das Sekundärlicht eine andere Farbe hat als das Primärlicht.
Dass die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit veränderbar ist, bedeutet beispielsweise, dass eine räumliche Position und/oder räumliche Ausrichtung der Primäreinheit in einem vorgegebenen Bezugssystem fest ist und die räumliche Ausrichtung und/oder räumliche Position der Sekundäremittereinheit veränderbar ist, oder dass die räumliche Position und/oder die räumliche Ausrichtung der Sekundäreinheit in dem vorgegebenen Bezugssystem fest ist und die räumliche Ausrichtung und/oder die räumliche Position der Primäreinheit veränderbar ist.
Die Stellvorrichtung kann beispielsweise ein rein mechanisches System sein, das eine Veränderung der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit auf besonders einfache Weise, insbesondere manuell, ermöglicht. Alternativ dazu kann die Stellvorrichtung ein elektromechanisches System sein, das einen Stellmotor und einen Stellmechanismus aufweist. Der Stellmotor ist mit dem Stellmechanismus mechanisch gekoppelt und der Stellmechanismus ist mit der Primäremittereinheit und/oder der Sekundäremittereinheit mechanisch gekoppelt. Mittels des Stellmotors kann der Stellmechanismus bewegt werden und mittels des Stellmechanismus kann die Primäremittereinheit bzw. die Sekundäremittereinheit bewegt werden, wodurch die Veränderung der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit bewirkt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Sekundäremittereinheit Leuchtstoffe mit einer anisotropen Molekülstruktur mit mindestens einem Übergangsdipolmoment auf, wobei die Übergangsdipolmomente der Leuchtstoffe in der Summe anisotrop ausgerichtet sind. Dies ermöglicht, dass der Anteil des absorbierten Primärlichts und damit der Lichtstrom des Sekundärlichts von der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit abhängen.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Sekundäremittereinheit in einem Strahlengang der Primäremittereinheit angeordnet und zumindest ein Teil des nicht von der Sekundäremittereinheit absorbierten Primärlichts tritt durch die Sekundäremittereinheit. Dies ermöglicht, dass sich nicht absorbiertes und nicht konvertiertes Primärlicht mit dem Sekundärlicht mischt und das so gemischte Licht das lichtemittierende Bauelement als Nutzlicht verlässt.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Primäremittereinheit den ersten Emitter auf, der das erste Licht der ersten Farbe emittiert, und die Primäremittereinheit weist einen zweiten Emitter auf, der zweites Licht einer zweiten Farbe emittiert, wobei das Primärlicht das erste und/oder das zweite Licht aufweist. Falls die Primäremittereinheit zum Erzeugen des Primärlichts eine OLED aufweist, so kann der erste Emitter beispielsweise in einer ersten Emitterschicht der OLED angeordnet sein und der zweite Emitter kann in einer zweiten Emitterschicht der OLED angeordnet sein, wobei die beiden Emitterschichten übereinander oder lateral nebeneinander angeordnet sein können. Falls die Primäremittereinheit zum Erzeugen des Primärlichts LEDs aufweist, so kann eine erste LED oder ein erster Konverter den ersten Emitter aufweisen und eine zweite LED oder ein zweiter Konverter kann den zweiten Emitter aufweisen. Alternativ dazu kann die Primäremittereinheit lediglich den ersten Emitter oder mehr als zwei Emitter aufweisen, insbesondere einen dritten Emitter, der Licht einer fünften Farbe emittiert.
Gemäß einer Weiterbildung weist das erste und/oder das zweite Licht Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich zwischen inklusive blauem Licht bis inklusive gelbem Licht auf, beispielsweise Wellenlängen grünen Lichts.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Sekundäremittereinheit erste Leuchtstoffe, die das Primärlicht in drittes Licht einer dritten Farbe konvertieren, und zweite Leuchtstoffe, die das Primärlicht in viertes Licht einer vierten Farbe konvertieren, auf, wobei das Sekundärlicht das dritte und/oder das vierte Licht aufweist. Alternativ dazu kann die Sekundäremittereinheit lediglich den ersten Leuchtstoff oder mehr als zwei Leuchtstoffe aufweisen, insbesondere einen dritten Leuchtstoff, der Licht einer sechsten Farbe emittiert.
Gemäß einer Weiterbildung weist das dritte und/oder das vierte Licht Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich zwischen inklusive grünem Licht bis inklusive rotem Licht auf.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Primäremittereinheit einen Polarisator zum Polarisieren des Primärlichts auf. Dies ermöglicht, bei der Primäremittereinheit eine Primärlichtquelle, beispielsweise die OLED oder die LED, zu verwenden, die nicht polarisiertes Licht abstrahlt, das dann mittels des Polarisationsfilters in das polarisierte, insbesondere linear polarisierte, Primärlicht umgewandelt wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist mittels der Stellvorrichtung die Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit drehbar. Dies ermöglicht, auf einfache Weise die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit zu verändern. Beispielsweise weisen die Primäremittereinheit und/oder die Sekundäremittereinheit eine Drehachse auf, wobei eine der beiden Emittereinheiten mittels der Stellvorrichtung relativ zu der anderen Emittereinheit um die Drehachse drehbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Primäremittereinheit eine erste Hauptemissionsoberfläche auf, durch die das Primärlicht in Richtung hin zu der Sekundäremittereinheit austritt, und bei dem die Sekundäremittereinheit eine zweite Hauptemissionsoberfläche aufweist, durch die mit dem Sekundärlicht gemischtes Primärlicht, beispielsweise das Nutzlicht, die Sekundäremittereinheit verlässt, wobei die erste Hauptemissionsoberfläche und die zweite Hauptemissionsoberfläche parallel zueinander sind. Beispielsweise sind die Primäremittereinheit und die Sekundäremittereinheit planar ausgebildet, so dass sie jeweils zwei voneinander abgewandte Hauptoberflächen und die Hauptoberflächen verbindende Seitenflächen aufweisen. Eine der Hauptoberflächen der Primäremittereinheit ist die Hauptemissionsoberfläche der Primäremittereinheit. Die Hauptemissionsoberfläche der Primäremittereinheit ist einer der Hauptoberflächen der Sekundäremittereinheit zugewandt, welche nicht die Hauptemissionsoberfläche der Sekundäremittereinheit ist. Somit ist die Hauptemissionsoberfläche der Sekundäremittereinheit von der Primäremittereinheit abgewandt. Die Primäremittereinheit und/oder die Sekundäremittereinheit können beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist das lichtemittierende Bauelement als OLED ausgebildet.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Beleuchtungssystem, das das lichtemittierende Bauelement, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Stellvorrichtung und ein Eingabeelement aufweist, das mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist und mittels dessen die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit vorgegeben werden kann. Beispielsweise weist die Stellvorrichtung den Stellmotor und den Stellmechanismus auf, wobei der Stellmotor mittels der Steuervorrichtung ansteuerbar ist. Ein Grad der Veränderung der räumlichen Ausrichtung und/oder eine bestimmte, gewünschte räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit können mittels des Eingabeelements vorgegeben werden. Das Eingabeelement kann beispielsweise ein Hebel, ein Knopf oder ein Tastenfeld sein, mittels dessen ein Parameter eingegeben werden kann, der repräsentativ für den Grad der Veränderung der räumlichen Ausrichtung bzw. die bestimmte, gewünschte räumliche Ausrichtung ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist mittels der Stellvorrichtung die Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit drehbar und das Eingabeelement ist ein Drehknopf, wobei die Steuervorrichtung, die Stellvorrichtung und der Drehknopf so ausgebildet sind, dass eine Drehung des Drehknopfs mittels der Steuervorrichtung erkannt werden kann und die Stellvorrichtung mittels der Steuervorrichtung so angesteuert werden kann, dass abhängig von der Drehung des Drehknopfs die Stellvorrichtung die Primäremittereinheit relativ zu der Sekundäremittereinheit dreht. Dies trägt dazu bei, dass das Verändern der räumlichen Ausrichtung und/oder das Einstellen einer bestimmten, gewünschten räumlichen Ausrichtung der Sekundäremittereinheit zu der Primäremittereinheit besonders einfach und/oder intuitiv möglich sind.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben des lichtemittierenden Bauelements und/oder des Beleuchtungssystems, bei dem das Primärlicht und das Sekundärlicht emittiert und miteinander gemischt werden und bei dem abhängig von einer vorgegebenen Eigenschaft des Nutzlichts die Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit dynamisch räumlich ausgerichtet wird. Die vorgegebene Eigenschaft kann beispielsweise die Farbe und/oder die Farbtemperatur des Nutzlichts sein. Dass die Primäremittereinheit zu der Sekundäremittereinheit dynamisch ausgerichtet wird, bedeutet in diesem Zusammenhang, dass im normalen Betrieb des lichtemittierenden Bauelements bzw. des Beleuchtungssystems die räumliche Ausrichtung verändert wird. Dies steht im Gegensatz zu einer statischen Ausrichtung, bei der bei einem Herstellungsprozess zum Herstellen des lichtemittierenden Bauelements bzw. des Beleuchtungssystems die Ausrichtung einmalig vorgenommen wird und dann im normalen Betrieb des lichtemittierenden Bauelements unveränderlich bleibt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements;
4 eine grafische Erläuterung des Funktionsprinzips eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements;
5 ein RGB-Farbdiagramm;
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Beleuchtungssystems;
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Beleuchtungssystems.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein Beleuchtungssystem kann ein, zwei oder mehr lichtemittierende Bauelemente, ein, zwei oder mehr Steuervorrichtungen zum Ansteuern der lichtemittierenden Bauelemente und ein, zwei oder mehr Eingabeelemente zum Vorgeben eines oder mehrerer Parameter in die Steuervorrichtung(en) aufweisen.
Ein lichtemittierendes Bauelement kann ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine lichtemittierende Diode, als eine organische lichtemittierende Diode, als ein lichtemittierender Transistor oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das lichtemittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das lichtemittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
1 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements 5. Das lichtemittierende Bauelement 5 weist eine Primäremittereinheit 10, eine Sekundäremittereinheit 40 und eine in 1 nicht gezeigte Stellvorrichtung auf. Die Primäremittereinheit 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als OLED ausgebildet. Alternativ dazu kann die Primäremittereinheit 10 die OLED lediglich aufweisen. Beispielsweise kann die Primäremittereinheit 10 zwei oder mehr OLEDs aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Primäremittereinheit 10 ein, zwei oder mehr LEDs, und/oder ein, zwei oder mehr Polarisatoren aufweisen.
Die Primäremittereinheit 10 weist einen Träger 12 auf. Der Träger 12 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 12 dient als Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente. Der Träger 12 kann beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 12 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 12 kann mechanisch rigide oder mechanisch flexibel ausgebildet sein.
Auf dem Träger 12 ist eine optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet. Die optoelektronische Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenschicht 14 auf, die einen ersten Kontaktabschnitt 16, einen zweiten Kontaktabschnitt 18 und eine erste Elektrode 20 aufweist. Der Träger 12 mit der ersten Elektrodenschicht 14 kann auch als Substrat bezeichnet werden. Zwischen dem Träger 12 und der ersten Elektrodenschicht 14 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht, beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 20 ist von dem ersten Kontaktabschnitt 16 mittels einer elektrischen Isolierungsbarriere 21 elektrisch isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 18 ist mit der ersten Elektrode 20 der optoelektronischen Schichtenstruktur elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrode 20 kann beispielsweise einen Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten. Die erste Elektrode 20 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Teilchen und -Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Über der ersten Elektrode 20 ist eine organische funktionelle Schichtenstruktur 22 der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der Elektronentransportschicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die Lochleitfähigkeit. Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die Elektroneninjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und Elektronentransportschicht. Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ist eine zweite Elektrode 23 der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt ist. Die zweite Elektrode 23 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 23 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der optoelektronischen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 23 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der optoelektronischen Schichtenstruktur.
Die optoelektronische Schichtenstruktur ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Dieser aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich der Primäremittereinheit 10, in dem elektrischer Strom zum Betrieb der Primäremittereinheit 10 fließt und/oder in dem Licht 42 erzeugt wird.
Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet.
Über der zweiten Elektrode 23 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 ist eine Verkapselungsschicht 24 der optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet, die die optoelektronische Schichtenstruktur verkapselt. Die Verkapselungsschicht 24 kann als zweite Barriereschicht, beispielsweise als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann auch als Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die Verkapselungsschicht 24 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff.
Die Verkapselungsschicht 24 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Gegebenenfalls kann die erste Barriereschicht auf dem Träger 12 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
In der Verkapselungsschicht 24 sind über dem ersten Kontaktabschnitt 16 eine erste Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein erster Kontaktbereich 32 freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein zweiter Kontaktbereich 34 freigelegt. Der erste Kontaktbereich 32 dient zum elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 16 und der zweite Kontaktbereich 34 dient zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 18.
Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff, beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die Licht streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel.
Über der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 dient zum Befestigen des Abdeckkörpers 38 an der Verkapselungsschicht 24. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise Kunststoff, Glas und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne Metallschicht, beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper 38 dient zum Schützen der Primäremittereinheit 10, beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper 38 zum Verteilen und/oder Abführen von Hitze dienen, die in der Primäremittereinheit 10 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers 38 als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers 38 kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb der Primäremittereinheit 10 entstehenden Wärme dienen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auf die Haftmittelschicht 36 und/oder den Abdeckkörper 38 verzichtet werden.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Primäremittereinheit 10 eine top-emittierende OLED. Daher verlässt das erzeugte Licht 42 die Primäremittereinheit 10 in 1 im Wesentlichen nach oben. Alternativ dazu kann die Primäremittereinheit 10 als bottom-emittierende OLED oder als beidseitig emittierende OLED ausgebildet sein. Die Sekundäremittereinheit 40 ist im Strahlengang des erzeugten Lichts 42 angeordnet. Die Primäremittereinheit 10 weist eine in 1 unten liegende Hauptoberfläche und eine in 1 oben liegende Hauptoberfläche auf. Die oben liegende Hauptoberfläche der Primäremittereinheit 10 ist der Sekundäremittereinheit 40 zugewandt. Das von der Primäremittereinheit 10 erzeugte Licht kann auch als Primärlicht 42 bezeichnet werden und tritt aus der oben liegenden Hauptoberfläche der Primäremittereinheit 10 aus, weswegen diese auch als Hauptemissionsoberfläche der Primäremittereinheit 10 bezeichnet werden kann.
Die Primäremittereinheit 10 ist so ausgebildet, dass das Primärlicht 42 im Wesentlichen Polarisiert ist. Dass das Primärlicht 42 im Wesentlichen polarisiert ist, bedeutet, dass zumindest einen Anteil des Primärlichts 42 polarisiert ist. Beispielsweise können ein, zwei oder mehr Teilbereiche des Wellenlängenspektrums des Primärlichts 42 polarisiert sein. Beispielsweise können zwischen 60% und 100%, beispielsweise zwischen 70% und 95%, beispielsweise zwischen 80% und 90% des Primärlichts 42 polarisiert sein. Insbesondere ist das polarisierte Primärlicht 42 im Wesentlichen linear polarisiert. Dass das polarisierte Primärlicht 42 im Wesentlichen linear polarisiert ist, bedeutet, dass ein Großteil des polarisierten Primärlichts 42 linear polarisiert ist. Beispielsweise können zwischen 60% und 100%, beispielsweise zwischen 70% und 95%, beispielsweise zwischen 80% und 90% des polarisierten Primärlichts 42 linear polarisiert sein.
Das Primärlicht 42 kann beispielsweise mittels eines in 1 nicht dargestellten Polarisators polarisiert werden. Der Polarisator kann beispielsweise zusätzlich oder alternativ zu dem Abdeckkörper 38 angeordnet sein. Ferner kann der Polarisator zwischen der Primäremittereinheit 10 und der Sekundäremittereinheit 40 angeordnet sein. Alternativ dazu kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 derart ausgebildet sein, dass sie polarisiertes Licht emittiert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die in der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 verwendeten Emittermoleküle jeweils eine anisotrope Molekülstruktur haben, jeweils mindestens ein Übergangsdipolmoment aufweisen und/oder in der Summe anisotrop ausgerichtet sind.
Die Sekundäremittereinheit 40 ist planar, also flach, ausgebildet. Die Sekundäremittereinheit 40 weist eine in 1 unten liegende Hauptoberfläche und eine in 1 oben liegende Hauptoberfläche auf. Die oben liegende Hauptoberfläche der Primäremittereinheit 10 ist der unten liegenden Hauptoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 zugewandt. Die oben liegende Hauptoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 ist von der Primäremittereinheit 14 abgewandt. Die Sekundäremittereinheit 40 weist einen Konverter zum Konvertieren des Primärlichts 42 auf. Der Konverter kann beispielsweise eine Konverterschicht, Konvertermaterial und/oder Konverterpartikel aufweisen. Der Konverter absorbiert das Primärlicht 42, konvertiert das Primärlicht 42 bezüglich seiner Wellenlänge und emittiert Sekundärlicht 44, welches eine andere Wellenlänge hat als das Primärlicht 42. Das Sekundärlicht 44 tritt aus der in 1 oben liegenden Hauptoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 aus. Die oben liegende Hauptoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 kann auch als Hauptemissionsoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 bezeichnet werden. Primärlicht 42, das nicht in der Sekundäremittereinheit 40 konvertiert wird, tritt ebenfalls aus der Hauptemissionsoberfläche der Sekundäremittereinheit 40 aus und mischt sich mit dem Sekundärlicht 44. Das aus Primärlicht 42 und Sekundärlichts 44 bestehende Licht kann auch als Nutzlicht bezeichnet werden und verlässt das lichtemittierende Bauelement 5.
Der Konverter kann ein, zwei oder mehr Leuchtstoffe aufweisen, die jeweils eine Vielzahl von Leuchtstoffmolekülen aufweisen. Die Leuchtstoffmoleküle haben eine anisotrope Molekülstruktur. Die Leuchtstoffmoleküle weisen jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment auf. Die Übergangsdipolmomente der einzelnen Leuchtstoffmoleküle weisen in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb der Sekundäremittereinheit 40 auf. Die Wahrscheinlichkeit der Absorption des polarisierten Primärlichts 42 hängt von der Ausrichtung der Übergangsdipolmomente der einzelnen Leuchtstoffmoleküle zu der Polarisierung des Primärlichts 42 ab. Da die Übergangsdipolmomente innerhalb der Sekundäremittereinheit 40 anisotrop ausgerichtet sind, hängt die Wahrscheinlichkeit der Absorption des Primärlichts 42 von der Ausrichtung der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 ab.
Bei einer geeigneten Änderung der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 ändert sich die Absorptionswahrscheinlichkeit des Primärlichts 42 in der Sekundäremittereinheit 40 und damit der Lichtstrom des Primärlichts 42, das ohne Konversion durch die Sekundäremittereinheit 40 tritt, und der Lichtstrom des erzeugten Sekundärlichts 44. Dadurch ändern sich die Anteile an Primärlicht 42 und Sekundärlicht 44 an dem Nutzlicht. Somit ändert sich bei einer geeigneten Änderung der räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 das Spektrum des Nutzlichts, insbesondere ändern sich dabei die Farbe und/oder die Farbtemperatur des Nutzlichts.
Die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 kann beispielsweise manuell oder elektromotorisch geändert werden. Dazu weist das lichtemittierende Bauelement 5 die in 1 nicht gezeigte Stellvorrichtung auf. Falls die Änderung manuell erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung einen relativ einfachen von Hand betätigbaren in 1 nicht gezeigten Stellmechanismus aufweisen, der ermöglicht, die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 zu verschieben, zu drehen und/oder zu kippen. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 eine Halterung aufweisen, die einerseits die Sekundäremittereinheit 40 mechanisch mit der Primäremittereinheit 10 koppelt und die andererseits die Relativbewegung zwischen der Sekundäremittereinheit 40 und der Primäremittereinheit 10 erlaubt. Falls die Änderung elektromotorisch erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung den Stellmechanismus und einen in 1 nicht gezeigten Stellmotor aufweisen, der mit dem Stellmechanismus mechanisch gekoppelt ist, der mittels einer in 1 nicht gezeigten Steuervorrichtung ansteuerbar ist und der bei geeigneter Ansteuerung den Stellmechanismus derart verstellt, dass die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 verschoben, gedreht und/oder gekippt wird.
Dass die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment aufweisen, schließt hier und im Folgenden nicht aus, dass jedes Molekül weitere Übergangsdipolmomente aufweisen kann. Insbesondere kann beispielsweise das Übergangsdipolmoment für den relevanten Übergang gemeint sein. Ist beispielsweise der Übergang von dem Singulett-Grundzustand S₀ in den Singulett S₁-Zustand relevant, so ist das Übergangsdipolmoment für diesen Übergang gemeint. Unter einer anisotropen Molekülstruktur kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beispielsweise verstanden werden, dass die eingesetzten Moleküle eine unsymmetrische oder jedenfalls nicht kugelsymmetrische Molekülstruktur aufweisen. Insbesondere bilden die Moleküle keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur aus, sondern eine eher langgestreckte Molekülstruktur. Das zumindest eine Übergangsdipolmoment kann sich entlang der Längsmolekülachse der einzelnen Moleküle ausbilden. Das Übergangsdipolmoment hat eine feste Richtung im Koordinatensystem des Leuchtstoffs (Molekülkoordinatensystem). Dies bedeutet insbesondere, dass durch Ausrichten des Leuchtstoffs im Raum auch sein Übergangsdipolmoment ausgerichtet wird. Zum Begriff Übergangsdipolmoment, englisch transition dipole moment, wird insbesondere verwiesen auf: "IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The "Gold Book"), 1997 bzw. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) auf Seite 434, DOI: 10.1351/goldbook. T06460. Dass die Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements aufweisen, kann bedeuten, dass die Mehrheit der Leuchtstoffmoleküle eine Vorzugsrichtung aufweist, also insbesondere mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% und höchstens 100% aller Leuchtstoffmoleküle des Leuchtstoffs. Die Übergangsdipolmomente weisen eine bestimmte Orientierung im Konversionselement auf. Dies ist deshalb relevant, weil der Absorptionsprozess ein Dipolübergang ist.
Bezüglich einer tiefergehenden Darstellung des dieser Anmeldung zu Grunde liegenden technischen und wissenschaftlichen Fachwissens des zuständigen Fachmanns in dem technischen Gebiet anisotroper Leuchtstoffmoleküle, insbesondere bezüglich derer gerichteter Übergangsdipolmomente und Verfahren, wie diese hergestellt und/oder anisotrop ausgerichtet werden können, wird auf die eingangs als Stand der Technik dargestellte PCT-Anmeldung und die darin genannten Referenzen verwiesen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements 5. Das lichtemittierende Bauelement 5 kann beispielsweise weitgehend dem mit Bezug zu 1 erläuterten lichtemittierenden Bauelement 5 entsprechen. Die Primäremittereinheit 10 erzeugt linear polarisiertes Primärlicht 42, wobei die lineare Polarisation in 2 mittels waagrechter Doppelpfeile in der Primäremittereinheit 10 angedeutet ist.
Die Sekundäremittereinheit 40 wird in einer ersten Drehrichtung 46, die in 2 mittels eines bogenförmigen Pfeiles dargestellt ist, gedreht. Die Primäremittereinheit 10 wird hingegen nicht gedreht. Alternativ dazu kann die Sekundäremittereinheit 40 nicht gedreht werden und die Primäremittereinheit 10 kann gedreht werden. In anderen Worten wird die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 gedreht.
Aufgrund der in Summe anisotropen Ausrichtung der anisotropen Leuchtstoffmoleküle des Konverters in der Sekundäremittereinheit 40 ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 der Anteil des Primärlichts 42, der in der Sekundäremittereinheit 40 absorbiert, konvertiert und emittiert wird. Dadurch ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 die Zusammensetzung des aus Primärlicht 42 und Sekundärlichts 44 bestehenden Lichts. Daher ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 das Spektrum, die Farbe und/oder die Farbtemperatur des Nutzlichts. Das Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 ermöglicht somit ein Verstellen und/oder ein Einstellen der Farbe und/oder der Farbtemperatur des Nutzlichts.
Die Drehung der Primäremittereinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 kann beispielsweise manuell oder elektromotorisch erfolgen. Dazu weist das lichtemittierende Bauelement 5 eine in 2 nicht gezeigte Stellvorrichtung auf. Falls die Änderung manuell erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung einen relativ einfachen von Hand betätigbaren in 2 nicht gezeigten Stellmechanismus aufweisen, der ermöglicht, die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 zu drehen. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 eine Halterung aufweisen, die einerseits die Sekundäremittereinheit 40 mechanisch mit der Primäremittereinheit 10 koppelt und die andererseits die Drehung der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 erlaubt. Falls die Drehung elektromotorisch erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung den Stellmechanismus und einen in 2 nicht gezeigten Stellmotor aufweisen, der mit dem Stellmechanismus mechanisch gekoppelt ist, der mittels einer in 2 nicht gezeigten Steuervorrichtung ansteuerbar ist und der bei geeigneter Ansteuerung den Stellmechanismus derart verstellt, dass die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 gedreht wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements 5. Das lichtemittierende Bauelement 5 weist als Primäremittereinheit 10 eine LED 50 auf. Die LED 50 weist auf einen in einem Gehäuse 53 angeordneten LED-Chip 51 zum Erzeugen des Primärlichts 42, einen Konverter 52 im Strahlengang des Primärlichts 42 und einen Polarisator 54 zum Polarisieren des konvertierten Primärlichts 42 und gegebenenfalls des nicht konvertierten Primärlichts 42 auf einer von dem LED-Chip 52 abgewandten Seite des Konverters 52. Ansonsten kann das lichtemittierende Bauelement 5 weitgehend dem im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Bauelement 5 entsprechen. Insbesondere erzeugt die Primäremittereinheit 10 linear polarisiertes Primärlicht 42.
Des Weiteren kann die Sekundäremittereinheit 40 der im Vorhergehenden erläuterten Sekundäremittereinheit 40 entsprechen. Insbesondere absorbiert und konvertiert die Sekundäremittereinheit 40 abhängig von ihrer räumlichen Ausrichtung relativ zu der Primäremittereinheit 10 mehr oder weniger Primärlicht 42, weshalb sie entsprechend mehr bzw. weniger Sekundärlicht 44 emittiert. Daher kann mittels einer Relativbewegung zwischen der Sekundäremittereinheit 40 und der Primäremittereinheit 10 das Spektrum, die Farbe und/oder die Farbtemperatur des das Primärlicht 42 und das Sekundärlicht 44 aufweisende Nutzlicht geändert werden.
Beispielsweise wird die Sekundäremittereinheit 40 in der ersten Drehrichtung 46, die in 3 mittels eines bogenförmigen Pfeiles dargestellt ist, gedreht. Die Primäremittereinheit 10 wird hingegen nicht gedreht. Alternativ dazu kann die Sekundäremittereinheit 40 nicht gedreht werden und die Primäremittereinheit 10 kann gedreht werden. In anderen Worten wird die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 gedreht.
Aufgrund der in Summe anisotropen Ausrichtung der anisotropen Leuchtstoffmoleküle des Konverters in der Sekundäremittereinheit 40 ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 der Anteil des Primärlichts 42, der in der Sekundäremittereinheit 40 absorbiert, konvertiert und emittiert wird. Dadurch ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 die Zusammensetzung des das Primärlicht 42 und das Sekundärlicht 44 aufweisenden Nutzlichts. Daher ändert sich beim Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 das Spektrum, die Farbe und/oder die Farbtemperatur des Nutzlichts. Das Drehen der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 ermöglicht somit ein Verstellen und/oder ein Einstellen der Farbe und/oder der Farbtemperatur des mittels des lichtemittierenden Bauelements 5 erzeugten Lichts.
Die Drehung der Primäremittereinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 kann beispielsweise manuell oder elektromotorisch erfolgen. Dazu weist das lichtemittierende Bauelement 5 eine in 3 nicht gezeigte Stellvorrichtung auf. Falls die Änderung manuell erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung einen relativ einfachen von Hand betätigbaren in 3 nicht gezeigten Stellmechanismus aufweisen, der ermöglicht, die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 zu drehen. Beispielsweise kann das Gehäuse 53 eine Halterung aufweisen, die einerseits die Sekundäremittereinheit 40 mechanisch mit der Primäremittereinheit 10 koppelt und die andererseits die Drehung der Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 erlaubt. Falls die Drehung elektromotorisch erfolgen soll, so kann die Stellvorrichtung den Stellmechanismus und einen in 3 nicht gezeigten Stellmotor aufweisen, der mit dem Stellmechanismus mechanisch gekoppelt ist, der mittels einer in 3 nicht gezeigten Steuervorrichtung ansteuerbar ist und der bei geeigneter Ansteuerung den Stellmechanismus derart verstellt, dass die Sekundäremittereinheit 40 relativ zu der Primäremittereinheit 10 gedreht wird.
4 zeigt eine grafische Erläuterung des Funktionsprinzips eines Ausführungsbeispiels eines lichtemittierenden Bauelements 5, beispielsweise eines der im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Bauelemente 5.
Ein in der Primäreinheit 10 dargestellter Doppelpfeil ist repräsentativ für die Polarisation des Primärlichts 42. Ein in der Sekundäremittereinheit 40 dargestellter Doppelpfeil ist repräsentativ für die in Summe anisotrope Ausrichtung der Übergangsdipolmomente der Leuchtstoffmoleküle. In einem mit A gekennzeichneten Zustand weisen die Übergangsdipolmomente eine erste Ausrichtung bezüglich der Polarisation des Primärlichts 42 auf, insbesondere sind die Übergangsdipolmomente senkrecht zu der Polarisation ausgerichtet. In einem mit B gekennzeichneten Zustand weisen die Übergangsdipolmomente eine zweite Ausrichtung bezüglich der Polarisation des Primärlichts 42 auf, insbesondere sind die Übergangsdipolmomente parallel zu der Polarisation ausgerichtet. Bezogen auf die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sind die entsprechenden Primäremittereinheiten 10 in dem ersten Zustand A in einer vorgegebenen ersten Ausrichtung und/oder Position relativ zu den entsprechenden Sekundäremittereinheiten 20 angeordnet und in dem zweiten Zustand B sind die entsprechenden Primäremittereinheiten 10 bezüglich dem ersten Zustand A relativ zu den Sekundäremittereinheiten 20 um 90° gedreht.
In einem in 4 zwischen den beiden Zuständen A, B dargestellten Wellenlängen-Intensität-Diagramm sind die zu dem Zustand A und zu dem Zustand B korrespondierenden Spektren des das Primärlicht 42 und das Sekundärlicht 44 aufweisenden Nutzlichts eingezeichnet. Insbesondere ist in dem Wellenlängen-Intensität-Diagramm die Intensität I des Nutzlichts in Abhängigkeit der Wellenlänge λ in dem Zustand A und in dem Zustand B dargestellt. Das Wellenlängen-Intensität-Diagramm zeigt, dass das Nutzlicht bei der ersten Ausrichtung in dem ersten Zustand A ein anderes Spektrum hat als bei der zweiten Ausrichtung in dem zweiten Zustand B.
5 zeigt ein RGB-Farbdiagramm. In dem RGB-Farbdiagramm ist eine Kurve eingezeichnet, entlang der das Licht weiß ist. Außerdem ist das Licht in einem dritten Zustand 1 und in einem vierten Zustand 2 dargestellt. Der Bereich, innerhalb dessen das Spektrum, die Farbe und/oder die Farbtemperatur des mittels des lichtemittierenden Bauelements 5 emittierten Lichts verstellt werden kann, erstreckt sich zwischen den dargestellten Zuständen 1 und 2 entsprechend der senkrechten bzw. parallelen Ausrichtung der Polarisation des Primärlichts 42 und der Anisotropie der Absorption des Konverters der Sekundäremittereinheit 40.
Die in 4 dargestellten Spektren in den Zuständen A, B und die in 5 dargestellten Punkte in dem RGB-Farbdiagramm in den Zuständen 1, 2 sind lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt. Beispielsweise kann der in 4 dargestellte Zustand A dem in 5 dargestellten Zustand 1 entsprechen und/oder der in 4 dargestellte Zustand B kann dem in 5 dargestellten Zustand 2 entsprechen. Alternativ dazu kann in den in 4 dargestellten Zuständen A, B Licht mit jeweils einer Farbe erzeugt werden, das in dem RGB-Farbdiagramm anderen Punkten entspricht als den in 5 mit Bezug zu den Zuständen 1, 2 dargestellten Punkten.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Beleuchtungssystems 60. Das Beleuchtungssystem 60 weist das lichtemittierende Bauelement 5 auf, das einem der im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Bauelemente 5 entspricht. Das Beleuchtungssystem 60 weist weiter die bereits im Vorhergehenden erwähnte Stellvorrichtung 61 auf, die den Stellmechanismus, der mit der Primäremittereinheit 10 und/oder der Sekundäremittereinheit 40 mechanisch gekoppelt ist, und den bereits im Vorhergehenden erwähnten Stellmotor, der mit dem Stellmechanismus mechanisch gekoppelt ist, auf. Das Beleuchtungssystem 60 weist weiter die bereits im Vorhergehenden erwähnte Steuervorrichtung 62 auf, die zum Ansteuern der Stellvorrichtung 61 geeignet, beispielsweise elektrisch, elektromagnetisch, kabelgebunden oder kabellos, mit dieser gekoppelt ist. Das Beleuchtungssystem 60 weist weiter ein bereits im Vorhergehenden erwähntes Eingabeelement 64 auf, mittels dessen von einem Nutzer des Beleuchtungssystems 60 ein Parameter eingegeben werden kann, der repräsentativ für das Spektrum, die Farbe und/oder die Farbtemperatur des mittels des lichtemittierenden Bauelements 5 erzeugten Lichts und/oder die räumliche Ausrichtung der Primäreinheit 10 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 ist. Das Eingabeelement 64 kann beispielsweise ein Tastenfeld, einen Schalter, einen berührungsempfindlichen Sensor oder einen Knopf aufweisen.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Beleuchtungssystems 60, welches weitgehend dem mit Bezug zu 6 erläuterten Beleuchtungssystem 60 entsprechen kann. Das Beleuchtungssystem 60 weist einen Drehknopf 66 auf, der beispielsweise in eine zweite Drehrichtung 68 drehbar ist. Falls die Primäremittereinheit 10 mittels der Stellvorrichtung 61 relativ zu der Sekundäremittereinheit 40 drehbar ist, so kann die von einem Nutzer des Beleuchtungssystems 60 gewünschte Drehung mittels Drehens des Drehknopfes 66 vorgegeben werden. Insbesondere können mittels Drehens des Drehknopfes 66 in der zweiten Drehrichtung 68 die erste Drehrichtung 46, eine Drehgeschwindigkeit und/oder ein Drehwinkel vorgegeben werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die gezeigten Primäremittereinheiten 10 jeweils zwei oder mehr Lichtquellen, OLEDs, LEDs und/oder ein, zwei oder mehr Polarisatoren aufweisen. Ferner kann die Sekundäremittereinheit 40 eine andere Form, beispielsweise eine polygonale Form aufweisen. Ferner können zwei oder mehr Sekundäremittereinheiten 40 angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

5: Lichtemittierendes Bauelement
10: Primäremittereinheit
12: Träger
14: erste Elektrodenschicht
16: erster Kontaktabschnitt
18: zweiter Kontaktabschnitt
20: erste Elektrode
22: organische funktionelle Schichtenstruktur
23: zweite Elektrode
24: Verkapselungsschicht
36: Haftmittelschicht
38: Abdeckkörper
40: Sekundäremittereinheit
42: Primärlicht
44: Sekundärlicht
46: erste Drehrichtung
50: LED
51: LED-Chip
52: Konversionsschicht
53: Gehäuse
54: Polarisator
60: Beleuchtungssystem
61: Stellvorrichtung
62: Steuervorrichtung
64: Eingabeelement
66: Drehknopf
68: zweite Drehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/082552 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

"IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The "Gold Book"), 1997 bzw. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) auf Seite 434, DOI: 10.1351/goldbook. T06460 [0064]

Claims

Lichtemittierendes Bauelement (5), mit einer Primäremittereinheit (10), die im Betrieb polarisiertes Primärlicht (42) einer vorgegebenen Farbe emittiert; einer Sekundäremittereinheit (40), die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Anteil des Primärlichts (42) absorbiert und bezüglich der Wellenlänge konvertiertes Sekundärlicht (44) abstrahlt, wobei die Sekundäremittereinheit (40) so ausgebildet und so angeordnet ist, dass der Anteil des absorbierten Primärlichts (42) und damit der Lichtstrom des Sekundärlichts (44) von einer räumlichen Ausrichtung der Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) abhängt und dass sich das Sekundärlicht (44) mit dem Primärlicht (42) mischt, und einer Stellvorrichtung (61), die mit mindestens einer der Emittereinheiten (10, 40) mechanisch gekoppelt ist und mittels der die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) veränderbar ist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach Anspruch 1, bei dem die Sekundäremittereinheit (40) Leuchtstoffe mit einer anisotropen Molekülstruktur mit mindestens einem Übergangsdipolmoment aufweist, wobei die Übergangsdipolmomente der Leuchtstoffe in der Summe anisotrop ausgerichtet sind.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Sekundäremittereinheit (40) in einem Strahlengang des Primärlichts (42) angeordnet ist und bei dem zumindest ein Teil des nicht von der Sekundäremittereinheit (40) absorbierten Primärlichts (42) durch die Sekundäremittereinheit (40) tritt, ohne konvertiert zu werden.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Primäremittereinheit (10) einen ersten Emitter aufweist, der erstes Licht einer ersten Farbe emittiert, und bei dem die Primäremittereinheit (10) einen zweiten Emitter aufweist, der zweites Licht einer zweiten Farbe emittiert, wobei das Primärlicht (42) das erste und/oder das zweite Licht aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach Anspruch 4, bei dem das erste und/oder das zweite Licht Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich blauem Licht bis einschließlich gelbem Licht aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Sekundäremittereinheit (40) erste Leuchtstoffe, die das Primärlicht (42) in drittes Licht einer dritten Farbe konvertieren, und zweite Leuchtstoffe, die das Primärlicht (42) in viertes Licht einer vierten Farbe konvertieren, aufweist, wobei das Sekundärlicht (44) das dritte und/oder das vierte Licht aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach Anspruch 6, bei dem das dritte und/oder das vierte Licht Wellenlängen in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich grünem Licht bis einschließlich rotem Licht aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Primäremittereinheit (10) einen Polarisator (54) zum Polarisieren des Primärlichts (42) aufweist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mittels der Stellvorrichtung (61) die Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) drehbar ist.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Primäremittereinheit (10) eine erste Hauptemissionsoberfläche aufweist, durch das Primärlicht (42) in Richtung hin zu der Sekundäremittereinheit (40) austritt, und bei dem die Sekundäremittereinheit (40) eine zweite Hauptemissionsoberfläche aufweist, durch die mit dem Sekundärlicht (44) gemischtes Primärlicht (42) die Sekundäremittereinheit (40) verlässt, wobei die erste Hauptemissionsoberfläche und die zweite Hauptemissionsoberfläche parallel zueinander sind.
Lichtemittierendes Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das als OLED ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem (60) mit einem lichtemittierenden Bauelement (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Steuervorrichtung (62) zum Steuern der Stellvorrichtung und mit einem Eingabeelement (64), das mit der Steuervorrichtung (62) gekoppelt ist und mittels dessen die räumliche Ausrichtung der Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) vorgegeben werden kann.
Beleuchtungssystem (60) nach Anspruch 12, bei dem mittels der Stellvorrichtung (61) die Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) drehbar ist und bei dem das Eingabeelement (64) ein Drehknopf (66) ist, wobei die Steuervorrichtung (62), die Stellvorrichtung (61) und der Drehknopf (66) so ausgebildet sind, dass eine Drehung des Drehknopfs (66) mittels der Steuervorrichtung (62) erkannt werden kann und die Stellvorrichtung (61) mittels der Steuervorrichtung (62) so angesteuert kann, dass abhängig von der Drehung des Drehknopf (66) die Stellvorrichtung (61) die Primäremittereinheit (10) relativ zu der Sekundäremittereinheit (40) dreht.
Verfahren zum Betreiben eines lichtemittierenden Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines Beleuchtungssystems (60) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem das Primärlicht (42) und das Sekundärlicht (44) emittiert werden und miteinander gemischt werden und bei dem abhängig von einer vorgegebenen Eigenschaft des gemischten Lichts die Primäremittereinheit (10) zu der Sekundäremittereinheit (40) dynamisch räumlich ausgerichtet wird.