DE10216394B3 - LED-Modul - Google Patents

Abstract

LED-Modul zur Erzeugung weißen Lichts mit einer Mehrzahl von Weißlicht-LEDs, das mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 495 nm und 507 nm, DOLLAR A mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 511 nm und 529 nm, DOLLAR A mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 586 nm und 602 nm und DOLLAR A mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 618 nm und 630 nm umfasst.

Description

• Die Erfindung betrifft ein LED-Modul zur Erzeugung weißen Lichts mit einer Mehrzahl von Weißlicht-LEDs.
• Module mit einer Mehrzahl von LEDs sind beispielsweise aus DE 199 31 689 A1 bekannt. Weiterhin ist in DE 201 04 704 U1 eine Vorrichtung zur Erzeugung weißähnlichen Lichts mit mehreren weißen und gelben Leuchtdioden beschrieben.
• Weißlicht-LEDs enthalten in der Regel einen LED-Chip, der kurzwelliges, beispielsweise violettes, blaues oder blaugrünes Licht emittiert, und ein Konversionselement, beispielsweise einen Leuchtstoff. Das Konversionselement wandelt einen Teil des von dem LED-Chip emittierten Lichts in Licht längerer Wellenlänge um, so daß der Eindruck weißen Lichts entsteht. Üblicherweise werden blau-emittierende LED-Chips auf GaN-Basis und ein Konversionselement, das im gelborangen Spektralbereich emittiert, verwendet.
• LED-Module, die mit diesen Weißlicht-LEDs aufgebaut sind, weisen aufgrund der beschriebenen Art der Lichterzeugung ein Spektrum mit einem starken Blau- und Gelborange-Anteil auf. Bei anderen Farben weist das Spektrum, insbesondere im Vergleich zu anderen herkömmlichen Weißlichtquellen, beispielsweise Glühlampen, deutliche Lücken auf. Dies kann den Farbeindruck bei dem LED-Modul beeinträchtigen. Weiterhin ist bei manchen Anwendungen vorgesehen, herkömmliche Weißlichtquellen wie beispielsweise Glühlampen durch LED-Module zu ersetzten, wobei das Abstrahlungsspektrum möglichst ähnlich sein soll bzw. für den Betrachter der Austausch nicht augenfällig sein soll. Schließlich ist oftmals aus ästhetischen Gründen ein möglichst naturgetreuer weißer Farbeindruck wünschenswert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LED-Modul zu schaffen, dessen Spektrum besser an das Spektrum eines schwarzen Strahlers angenähert ist.
• Diese Aufgebe wird durch ein LED-Modul nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die fehlenden Spektralanteile bei herkömmlichen LED-Modulen dadurch zu ergänzen, daß das LED-Modul zusätzlich zu den Weißlicht-LEDs Farb-LEDs aufweist.
• Erfindungsgemäß ist ein LED-Modul zur Erzeugung weißen Lichts vorgesehen, das eine Mehrzahl von Weißlicht-LEDs, mindestens eine Farb-LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 495 nm und 507 nm, mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 511 nm und 529 nm, mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 586 nm und 602 nm und mindestens eine LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 618 nm und 630 nm umfaßt.
• Damit wird gegenüber herkömmlichen LED-Modulen ein deutlich verbesserter Farbeindruck erzielt. Insbesondere entspricht das Spektrum wesentlich besser einem schwarzen Strahler einer gegebenen Farbtemperatur. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß diese Farbtemperatur durch Änderung der Helligkeit der Weißlicht- und/oder der Farb-LEDs geändert werden kann.
• Unter der Zentralwellenlänge ist bei der Erfindung das Maximum des Intensitätsspektrums der jeweiligen LEDs zu verstehen.
• Im Folgenden wird zur Vereinfachung für die Bezeichnung der Farb-LEDs folgende Konvention verwendet:
• Typ A: Zentralwellenlänge zwischen 495 nm und 507 nm,
• Typ B: Zentralwellenlänge zwischen 511 nm und 529 nm,
• Typ C: Zentralwellenlänge zwischen 586 nm und 602 nm,
• Typ D: Zentralwellenlänge zwischen 618 nm und 630 nm.
• Vorzugsweise enthält ein LED-Modul 2n LEDs des Typs A, 2n LEDs des Typs B, n LEDs des Typs C, n LEDs des Typs D sowie 10n Weißlicht-LEDs. Hierbei bezeichnet n eine natürliche Zahl, die besonders vorzugt Werte zwischen 1 und 4 annimmt.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Zentralwellenlänge für LEDs des Typs A 501 nm, für LEDs des Typs B 520 nm, für LEDs des Typs C 594 nm und für LEDs des Typs D 624 nm.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die spektrale Halbwertsbreite (FWHM) für LEDs des Typs A etwa 30 nm, für LEDs des Typs B etwa 33 nm, für LEDs des Typs C etwa 15 nm und für LEDs des Typs D etwa 18 nm.
• Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den 1 und 2.
• Es zeigt
• 1 ein Spektrum eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen LED-Moduls und
• 2 ein Spektrum eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen LED-Moduls.
• Bei beiden Ausführungsbeispielen umfaßt das LED-Modul insgesamt 16 LEDs, die sich aus zehn Weißlicht-LEDs, zwei LEDs vom Typ A mit einer Zentralwellenlänge von 501 nm, zwei LEDs vom Typ B mit einer Zentralwellenlänge von 520 nm, einer LED vom Typ C mit einer Zentralwellenlänge von 594 nm und einer LED vom Typ D mit einer Zentralwellenlänge von 624 nm zusammensetzen.
• Als LEDs werden bevorzugt LEDs der Firma Osram Opto Semiconductors GmbH eingesetzt. Hierbei eignen sich für LEDs des Typs A LEDs mit der Bezeichnung LV E673, für LEDs des Typs B LEDs mit der Bezeichnung LT E673, für LEDs des Typs C LEDs mit der Bezeichnung LY E675 und für LEDs des Typs D LEDs mit der Bezeichnung LA E675. Als Weißlicht-LEDs können beispielsweise LEDs mit der Bezeichnung LW E67C verwendet werden.
• In 1 ist ein simuliertes Spektrum dieses LED-Moduls dargestellt. Dieses Spektrum entspricht wesentlich besser einem schwarzen Strahler als das entsprechende Spektrum eines LED-Moduls ohne Farb-LEDs. Dem LED-Modul kann eine Farbtemperatur von etwa 4300 K zugeordnet werden.
• Bei dem in 2 dargestellten LED-Modul wurde die Helligkeit der Weißlicht-LEDs gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel um 50% reduziert. Die Farbtemperatur verringert sich dadurch auf etwa 3590 K. Die Lichtausbeute beträgt in beiden Fällen etwa 7.5 Lumen/Watt. Die mittlere Farbwiedergabe R_a des LED-Moduls ist mit einem Wert von 92 sehr gut und kommt dem optimalen Wert 100, der beispielsweise für eine Glühlampe gilt, sehr nahe.
• Weitergehend können im Rahmen der Erfindung Mehrfach-LED-Module gebildet werden, die eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Modulen umfassen. Beispielsweise können vier der beschriebenen LED-Module mit je 16 LEDs zu einem Mehrfach-LED-Modul mit 64 LED zusammengefügt werden. Neben dem größeren Gesamtlichtstrom zeichnet sich ein solches Mehrfach-LED-Modul dadurch aus, daß es im Bedarfsfall wieder in kleinere Einheiten geteilt werden kann und somit flexibel einsetzbar ist.
• Es sei angemerkt, daß weißes Licht im Rahmen der Erfindung ist nicht nur rein weißes Licht mit dem Farbort x = 1/3, y = 1/3 ist, sondern auch Licht, das davon abweichend als im wesentlichen weiß oder weißlich wahrgenommen wird. Im Zweifel kann hierfür die ECE-Klassifikation herangezogen werden.

Claims (4)

1. LED-Modul zur Erzeugung weißen Lichts mit einer Mehrzahl von Weißlicht-LEDs, mindestens einer LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 495 nm und 507 nm, mindestens einer LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 511 nm und 529 nm, mindestens einer LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 586 nm und 602 nm und mindestens einer LED mit einer Zentralwellenlänge zwischen 618 nm und 630 nm.
2. LED-Modul nach Anspruch 1, umfassend 2n LEDs mit einer Zentralwellenlänge zwischen 495 nm und 507 nm, 2n LEDs mit einer Zentralwellenlänge zwischen 511 nm und 529 nm, n LEDs mit einer Zentralwellenlänge zwischen 586 nm und 602 nm, n LEDs mit einer Zentralwellenlänge zwischen 618 nm und 630 nm und 10n Weißlicht-LEDs, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere mit dem Wert 1, 2, 3 oder 4, ist.
3. LED-Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest bei einem Teil der LEDs und/oder der Weißlicht-LEDs die Helligkeit variierbar ist.
4. Mehrfach-LED-Modul, das mindestens zwei LED-Module nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfaßt.