DE112018006831T5

DE112018006831T5 - Vielkanalsysteme zum bereitstellen von einstellbarem licht mit hoher farbwiedergabe und biologischen wirkungen

Info

Publication number: DE112018006831T5
Application number: DE112018006831.5T
Authority: DE
Inventors: Raghuram L. V. Petluri; Kenneth Pickard Paul
Original assignee: Ecosense Lighting Inc
Current assignee: Ecosense Lighting Inc
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN112075127B; EP3738412A4; CN112106443A; CN112075126A; US20230127451A1; US20210068223A1; US11371660B2; US20210068222A1; US20180368219A1; US20200100333A1; CN112075127A; US20200068674A1; DE112018006827T5; US10912172B2; WO2019139636A1; WO2019139638A1; US20210092810A1; EP3738412A1; WO2019139637A1; WO2019139635A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt Systeme zum Erzeugen von einstellbaren weißem Licht bereit. Die Systeme umfassen eine Mehrzahl von LED-Ketten, die Licht mit Farbpunkten erzeugen, die in rote, blaue, grüne und cyane Farbbereiche fallen, wobei jede LED-Kette mit einem separat einstellbaren Treiberstrom getrieben wird, um die erzeugte Lichtausgabe einzustellen. Verfahren zum Erzeugen von weißem Licht durch Kombinieren von Licht, das durch rote, blaue, grüne und cyane Farbkanäle erzeugt wird. Verfahren zum Erzeugen von Weißlichtpunkten bei im Wesentlichen gleichen Farbkoordinaten in der 1931 CIE-Farbtafel bei verschiedener EML.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Prioritäten der US Provisional Patent Application Nr. 62/616,401 , eingereicht am 11. Januar 2018; der US Provisional Patent Application No. 62/616,404 , eingereicht am 11. Januar 2018; der US Provisional Patent Application No. 62/616,414 eingereicht am 11. Januar 2018; der US Provisional Patent Application No. 62/616,423 eingereicht am 11. Januar 2018; und der US Provisional Patent Application No. 62/634,798 eingereicht am 23. Februar 2018, deren Inhalte durch Inbezugnahme hier gänzlich aufgenommen werden.
Bereich der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft den Bereich der Festkörperlichtquellen. Insbesondere betrifft die Offenbarung Vorrichtungen zur Verwendung bei der Bereitstellung von einstellbarem weißem Licht mit hoher Farbwiedergabefähigkeit und Verfahren hierzu.
Hintergrund
Es sind vielfältige lichtemittierende Vorrichtungen herkömmlich bekannt, wie beispielsweise Glühbirnen, Leuchtstofflampen und lichtemittierende Vorrichtungen auf Halbleiterbasis, wie etwa lichtemittierende Dioden („LEDs“).
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Beschreibung von Licht, das durch eine lichtemittierende Vorrichtung erzeugt wird, wobei eine häufig verwendete Möglichkeit die 1931 CIE-Farbtafel („Commission Internationale de l'Eclairage“, CIE) ist. Die 1931 CIE-Farbtafel stellt die menschliche Farbwahrnehmung in Abhängigkeit von zwei CIE-Parametern x und y dar. Die Spektralfarben sind entlang der Kante des begrenzten Bereichs verteilt, der alle Farbtöne enthält, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Die Grenzlinie stellt die maximale Farbsättigung der Spektralfarben dar, und der innere Bereich stellt weniger gesättigte Farben einschließlich weißen Lichts dar. Die Tafel enthält zusammen mit zugehörigen Farbtemperaturen auch die Planck'sche Kurve, welche auch als Schwarzkörperkurve („Black Body Locus“, BBL) bezeichnet wird, und die die Farbkoordinaten (d. h. Farbpunkte) darstellt, die der Strahlung von einem schwarzen Körper bei verschiedenen Temperaturen entsprechen. Leuchtmittel, welche Licht auf oder nahe der BBL erzeugen, können deshalb durch ihre entsprechenden Farbtemperaturen („Correlated Color Temperatures“, CCT) charakterisiert werden. Diese Leuchtmittel erzeugen für menschliche Beobachter angenehmes „weißes Licht“, wobei übliche Beleuchtungen typischerweise CCT-Werte zwischen 1.800 K und 10.000 K verwenden.
Der Farbwiedergabeindex („Color Rendering Index“, CRI) ist eine Kennzahl für die Ausstrahlung der Farbe von Licht, das von einer Lichtquelle erzeugt wird. Praktisch betrachtet ist der CRI ein relatives Maß für die Verschiebung der Oberflächenfarbe eines Objekts, wenn es durch eine bestimmte Lampe beleuchtet wird, im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle, die typischerweise ein Schwarzkörperstrahler oder das Tageslichtspektrum ist. Je höher der CRI-Wert für eine bestimmte Lichtquelle ist, umso besser gibt die Lichtquelle die Farben verschiedener Objekte wieder, die von der Lichtquelle beleuchtet werden.
Die Farbwiedergabefähigkeit kann durch verschiedene herkömmlich bekannte Maße charakterisiert werden. Der Fidelity-Index (Rf) und der Gamut-Index (Rg) können basierend auf der Farbwiedergabe einer Lichtquelle für 99 Farbauswertungsproben („Color Evaluation Samples“, CES) berechnet werden. Die 99 CES stellen eine gleichmäßige Abdeckung des Farbraums bereit, sollen in Bezug auf die spektrale Empfindlichkeit neutral sein und stellen Farbproben bereit, die vielen echten Objekten entsprechen. Die Rf-Werte reichen von 0 bis 100 und geben die Treue an, mit der eine Lichtquelle im Vergleich zu einem Referenzleuchtmittel Farben wiedergibt. Praktisch betrachtet ist Rf ein relatives Maß für die Verschiebung der Oberflächenfarbe eines Objekts, wenn es durch eine bestimmte Lampe beleuchtet wird, im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle, die typischerweise ein Schwarzkörperstrahler oder das Tageslichtspektrum ist. Je größer der Rf-Wert für eine bestimmte Lichtquelle ist, umso besser gibt die Lichtquelle die Farben verschiedener Objekte wieder, welches sie beleuchtet. Der Gamut-Index Rg bewertet, wie gut eine Lichtquelle die 99 CES im Vergleich zu einer Referenzquelle sättigt oder entsättigt.
LEDs können im Vergleich zu herkömmlichen Glühbirnen und Leuchtstofflampen eine sehr hohe Leistungseffizienz zu zeigen. Die meisten LEDs sind im Wesentlichen monochromatische Lichtquellen, welche Licht einer einzigen Farbe zu emittieren scheinen. Deshalb ist die spektrale Leistungsverteilung von Licht, das von den meisten LEDs erzeugt wird, dicht um eine „Peak“-Wellenlänge konzentriert, welche die einzige Wellenlänge ist, bei der die spektrale Leistungsverteilung oder das „Emissionsspektrum“ der LED ein Maximum erreicht, wie es mit einem Fotodetektor detektiert wird. LEDs haben typischerweise eine Halbwertsbreite („full-width half-maximum“) ihres Wellenlängenbereichs von etwa 10 nm bis 30 nm, was relativ schmal ist im Vergleich zu dem breiten Bereich des für das menschliche Auge sichtbaren Lichts, welcher etwa von 380 nm bis 800 nm reicht.
Um LEDs zur Erzeugung von weißem Licht zu verwenden, wurden LED-Lampen bereitgestellt, welche zwei oder mehr LEDs enthalten, von denen jede Licht einer anderen Farbe erzeugt. Die verschiedenen Farben werden kombiniert, um eine gewünschte Intensität und/oder Farbe von weißem Licht zu erzeugen. Beim gleichzeitigen Betrieb von roten, grünen und blauen LEDs kann das entstehende kombinierte Licht weiß oder nahezu weiß erscheinen, und zwar in Abhängigkeit von beispielsweise den relativen Intensitäten, Peak-Wellenlängen und spektralen Leistungsverteilungen der roten, grünen und blauen LEDs. Die addierten Emissionen von roten, grünen und blauen LEDs stellen typischerweise eine schlechte Farbwiedergabe für allgemeine Beleuchtungsanwendungen bereit, und zwar wegen der Lücken in der spektralen Verteilung in Bereichen, die von den Peak-Wellenlängen der LEDs entfernt sind.
Weißes Licht kann auch erzeugt werden, indem ein oder mehrere lumineszente Materialien, wie etwa Phosphore, verwendet werden, um einen Teil des durch ein oder mehrere LEDs emittierten Lichts in Licht ein oder mehrerer anderer Farben umzuwandeln. Die Kombination des von den LEDs emittierten Lichts, welches durch die lumineszenten Materialien nicht umgewandelt wird, und des Lichts anderer Farben, die von den lumineszenten Materialien emittiert werden, kann weißes oder nahezu weißes Licht erzeugen.
Es wurden LED-Lampen bereitgestellt, welche Licht mit verschiedenen CCT-Werten innerhalb eines gegebenen Bereichs erzeugen können. Solche Lampen verwenden zwei oder mehr LEDs mit oder ohne lumineszenten Materialien, deren jeweilige Betriebsströme erhöht oder erniedrigt werden können, um die durch jede LED erzeugte Lichtmenge zu erhöhen oder zu erniedrigen. Durch gesteuertes Ändern der den verschiedenen LEDs in der Lampe zugeführten Leistung kann das insgesamt emittierte Licht auf verschiedene CCT-Werte eingestellt werden. Der Bereich an CCT-Werten, der mit geeigneten Farbwiedergabewerten und Wirkungsgraden bereitgestellt werden kann, ist durch die Auswahl der LEDs begrenzt.
Die Spektren des von künstlicher weißer Beleuchtung emittierten Lichts können die zirkadiane Physiologie, Aufmerksamkeit und kognitive Leistungsfähigkeit beeinflussen. Helles künstliches Licht kann in einer Vielzahl therapeutischer Anwendungen, wie etwa der Behandlung der jahreszeitlichen Depression (SAD), gewisser Schlafprobleme, Depressionen, Jetlag, Schlafstörungen auch bei Parkinson'scher Krankheit, gesundheitlichen Folgen in Zusammenhang mit Schichtarbeit und der menschlichen inneren Uhr, verwendet werden. Künstliches Licht kann natürliche Prozesse ändern, die Melatoninproduktion beeinträchtigen oder den zirkadianen Rhythmus unterbrechen. Im Vergleich zu anderen Lichtfarben ist blaues Licht stärker geeignet, durch die Unterbrechung biologischer Prozesse lebende Organismen zu beeinträchtigen, die die natürlichen Zyklen von Tageslicht und Dunkelheit gewohnt sind. Es kann der Gesundheit abträglich sein, am späten Abend blauem Licht ausgesetzt zu sein. Einige Arten von blauem und königsblauem Licht bei kürzeren Wellenlängen können auf menschliche Augen und Haut schädliche Wirkungen haben, wie etwa Schädigungen der Retina.
Es bestehen große Herausforderungen, LED-Lampen bereitzustellen, die Licht in einem Bereich von CCT-Werten bereitstellen und die gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad, hohe Leuchtdichte, gute Farbwiedergabe und akzeptable Farbstabilität bereitstellen. Es ist ebenso eine Herausforderung, Beleuchtungsgeräte bereitzustellen, die eine gewünschte Beleuchtungsfähigkeit aufweisen, wobei sie auch die Steuerung des zirkadianen Energieverhaltens ermöglichen.
Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Aspekte von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen, die erste, zweite, dritte und vierte LED-Ketten umfassen, wobei jede LED-Kette ein oder mehrere LEDs umfasst, die ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium aufweisen, wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit ihren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen, welche erste, zweite, dritte und vierte ungesättigte Farbpunkte in den roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereichen der 1931 CIE-Farbtafel erzeugen. Die Geräte können ferner Steuerschaltungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, einen fünften Farbpunkt in einem fünften ungesättigten Licht einzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist.
Die Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Rf größer als oder gleich etwa 85 ist, bei dem Rg größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft. Die Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Ra bei einer zugeordneten Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 90 ist, bei dem R9 bei einer zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 70 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Die Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R9 bei mehr als 90% der Punkte mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 80 ist.
Die Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.100 K ein EML größer oder gleich 0,5 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.400 K ein EML größer oder gleich 0,6 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 3.000 K ein EML größer oder gleich 0,75 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 4.000 K ein EML größer oder gleich 1,0 aufweist, und/oder bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 6.000 K ein EML größer oder gleich 1,2 aufweist.
Die Vorrichtungen können dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R13 größer als oder gleich etwa 94 ist, bei dem R15 größer als oder gleich etwa 88 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Der blaue Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'schen Kurve bei 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet.
Der rote Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) verbindet, und der konstanten CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist.
Der grüne Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist.
Der grüne Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K zentriert ist, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K begrenzt ist.
Der cyane Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Planck'sche Kurve, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet.
Der cyane Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine 41-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 46 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 5.600 K zentriert ist, und die Planck'schen Kurve begrenzt ist.
Die spektralen Intensitätsverteilungen des roten Kanals, des blauen Kanals, des grünen Kanals und/oder des cyanen Kanals können in die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten minimalen und maximalen Bereiche fallen.
Der rote Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines roten Kanals abweichen.
Der blaue Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines blauen Kanals abweichen.
Der grüne Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines grünen Kanals abweichen.
Der cyane Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines cyanen Kanals abweichen.
Eine oder mehrere der LEDs in der vierten LED-Kette können eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und etwa 505 nm aufweisen.
Eine oder mehrere der LEDs in der ersten, zweiten und dritten LED-Kette können eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm aufweisen.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch Verfahren bereit, um weißes Licht zu erzeugen, wobei die Verfahren die Bereitstellung von ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Ketten umfassen, wobei jede LED-Kette ein oder mehrere LEDs umfasst, die ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium aufweisen, wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit ihren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen, welche erste, zweite, dritte und vierte ungesättigte Farbpunkte in den roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereichen der 1931 CIE-Farbtafel erzeugen. Die Verfahren umfassen ferner das Bereitstellen von Steuerschaltungen, die dazu konfiguriert sind, einen fünften Farbpunkt in einem fünften ungesättigten Licht einzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist, das Erzeugen von zwei oder mehr Lichten aus dem ersten , zweiten, dritten, vierten und fünften ungesättigten Licht, und das Kombinieren der zwei oder mehr erzeugten ungesättigten Lichte, um das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch Verfahren bereit, um weißes Licht mit den hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können verschiedene Betriebsmodi verwendet werden, um das weiße Licht zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen können im Wesentlichen die gleichen Weißlichtpunkte in verschiedenen Betriebsmodi mit ähnlichen CCT-Werten erzeugt werden, wobei die Betriebsmoden jeweils verschiedene Kombinationen von blauen, roten, grünen und cyanen Kanälen dieser Offenbarung verwenden. In einigen Ausführungsformen können zwei Betriebsmodi verwendet werden, die einen ersten Betriebsmodus, der blaue, rote und grüne Kanäle verwendet, und einen zweiten Betriebsmodus umfassen, der die blauen, roten und cyanen Kanäle einer Vorrichtung verwendet. In bestimmten Ausführungsformen kann das Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus EML um etwa 5 %, etwa 10 %, etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 % oder etwa 60 % ändern, während ein Ra-Wert von etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 3, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10 bereitgestellt wird und während das weiße Licht bei im Wesentlichen dem gleichen Farbpunkt in der 1931 CIE-Farbtafel bereitgestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das in dem ersten Betriebsmodus erzeugte Licht und das in dem zweiten Betriebsmodus erzeugte Licht innerhalb von 1,0 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen. Bei einigen Ausführungsformen kann das in dem ersten Betriebsmodus erzeugte Licht und das in dem zweiten Betriebsmodus erzeugte Licht innerhalb von 0,5 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen.
Die allgemeine Offenbarung und die nachfolgende weitere Offenbarung sind lediglich beispielhaft und erläuternd und sind nicht einschränkend für die Offenbarung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist. Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind für den Fachmann aufgrund der hier angegebenen Details ersichtlich. In den Figuren bezeichnen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Alle Verweise und Annotierungen werden hiermit durch Inbezugnahme so in die vorliegende Offenbarung aufgenommen, wie wenn sie hier ausführlich wiedergegeben wären.
Figurenliste
Die obige Übersicht und die nachfolgende detaillierte Beschreibung werden deutlicher verstanden, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden. Zum Zwecke der Erläuterung der Offenbarung sind in den Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt. Die Offenbarung ist jedoch nicht auf die spezifischen Verfahren, Zusammensetzungen und Vorrichtungen beschränkt. Zudem sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht.

1 zeigt Aspekte von lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt Aspekte von lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine graphische Darstellung einer 1931 CIE-Farbtafel, welche die Lage der Planck'schen Kurve zeigt;
4A bis 4F stellen einige Aspekte von lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung dar, und zwar einschließlich einiger geeigneter Farbbereiche für Licht, das durch Komponenten der Vorrichtungen erzeugt wird;
5 stellt einige Aspekte von lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung dar, und zwar einschließlich einiger geeigneter Farbbereiche für Licht, das durch Komponenten der Vorrichtungen erzeugt wird;
6 stellt einige Aspekte von lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Offenbarung dar, und zwar einschließlich einiger geeigneter Farbbereiche für Licht, das durch Komponenten der Vorrichtungen erzeugt wird;
7A bis 7F zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8A bis 8E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
9A bis 9E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
10A bis 10E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
11A bis 11E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
12A bis 12E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
13A bis 13E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
14A bis 14F zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
15A bis 15E zeigen Tabellen von Daten von Farbwiedergabefähigkeitseigenschaften und -messgrößen einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
Alle Beschreibungen und Verwiese in den Figuren werden hiermit durch Inbezugnahme so in die vorliegende Offenbarung aufgenommen, wie wenn sie hier ausführlich wiedergegeben wären.

Weitere Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung kann einfacher verstanden werden, indem auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Figuren und Beispielen Bezug genommen wird, welche einen Teil dieser Offenbarung bilden. Es wird davon ausgegangen, dass diese Offenbarung nicht auf die spezifischen Vorrichtungen, Verfahren, Anwendungen, Bedingungen oder Parameter beschränkt ist, die hier beschrieben und/oder dargestellt sind, und dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zwecke der beispielhaften Beschreibung bestimmter Beispiele gewählt wurde und nicht, um die beanspruchte Offenbarung zu beschränken. In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen umfassen die Singular-Formen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“ und „das“ ebenfalls den Plural, und die Bezugnahme auf einen bestimmten numerischen Wert umfasst wenigstens diesen bestimmten Wert, außer wenn der Kontext klar etwas anderes vorgibt. Der Begriff „Mehrzahl“ bedeutet, wie er hier verwendet wird, mehr als 1. Wenn ein Bereich von Werten beschrieben wird, umfasst ein beispielhafter Wert den einen und/oder den anderen bestimmten Wert. Wenn Werte als Näherungen beschrieben werden, ist aus dem Adverb „etwa“ ersichtlich, dass der bestimmte Wert einen weiteren beispielhaften Wert darstellt. Alle Bereiche sind inklusiv und kombinierbar.
Es ist ferner ersichtlich, dass bestimmte Merkmale der Offenbarung, die aus Gründen der Klarheit hier im Zusammenhang mit separaten Beispielen beschrieben wurden, auch in einer einzigen beispielhaften Implementierung in Kombination verwendet werden können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Offenbarung, welche aus Platzgründen hier im Zusammenhang mit einer einzigen beispielhaften Implementierung beschrieben sind, separat oder in jeglicher Unterkombination vorgesehen sein. Ferner umfassen Bezugnahmen auf Werte, die als Bereiche angegeben sind, jeden einzelnen Wert innerhalb des Bereichs.
Unter einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung lichtemittierende Halbleitervorrichtungen 100 bereit, welche eine Mehrzahl von Ketten lichtemittierender Dioden (LEDs) aufweisen können. Jede LED-Kette kann eine oder mehr als eine LED aufweisen. Wie in 1 schematisch dargestellt, kann die Vorrichtung 100 eine oder mehrere LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) umfassen, welche Licht (das schematisch durch Pfeile dargestellt ist) emittieren. In einigen Fällen können die LED-Ketten zugeordnete empfangende Medien, die Luminophore enthalten, aufweisen. Das von den LED-Ketten emittierte Licht kann, kombiniert mit dem von dem empfangenden Medium, das Luminophore enthält, emittierten Licht ein oder mehrere optische Elemente 103 durchlaufen. Die optischen Elemente 103 können ein oder mehrere Diffusoren, Linsen, Lichtleiter, reflektierende Elemente oder Kombinationen derselben sein. Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der LED-Ketten 101A/100B/100C/100D ohne ein zugeordnetes Medium mit Luminophoren bereitgestellt sein. In weiteren Ausführungsformen können drei der LED-Ketten 101A/100B/100C mit jeweils einem zugeordneten Luminophore enthaltenden Medium vorgesehen sein, während die vierte LED-Kette 101D ohne zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium vorgesehen sein kann.
Ein empfangendes Luminophore enthaltendes Medium 102A, 102B, 102C oder 102D umfasst ein oder mehrere lumineszente Materialien, und es ist so positioniert, dass es Licht empfängt, das von einer LED oder anderen lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen emittiert wurde. In einigen Ausführungsformen umfassen Luminophore enthaltende Medien Schichten, welche lumineszente Materialien aufweisen und die direkt auf eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung oder auf Oberflächen von deren Gehäusen durch Beschichten oder Sprühen aufgetragen werden, und durchsichtige Umhüllungen, welche lumineszente Materialien umfassen, die angeordnet sind, um eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung teilweise oder gänzlich zu bedecken. Ein empfangendes Luminophore enthaltendes Medium kann eine Mediumschicht oder dergleichen umfassen, in der ein oder mehrere lumineszente Materialien gemischt sind, es kann mehrere gestapelte Schichten oder Medien umfassen, von denen jedes ein oder mehrere gleiche oder verschiedene lumineszente Materialien umfasst, und/oder es kann mehrere voneinander beabstandete Schichten oder Medien umfassen, von denen jede bzw. jedes das gleiche oder verschiedene lumineszente Materialien aufweisen kann. Geeignete Kapselungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und weisen geeignete optische, mechanische, chemische und thermische Eigenschaften auf. In einigen Ausführungsformen können die Kapselungen Dimethylsilikon, Phenylsilikon, Epoxy, Acryl und Polycarbonat umfassen. In einigen Ausführungsformen kann ein empfangendes Luminophore enthaltendes Medium von einer LED oder von Oberflächen des Gehäuses derselben räumlich separiert sein (d. h. entfernt von diesen angeordnet sein). In einigen Ausführungsformen kann eine derartige räumliche Trennung einen Abstand von wenigstens etwa 1 mm, wenigstens etwa 2 mm, wenigstens etwa 5 mm oder wenigstens etwa 10 mm mit sich bringen. Bei bestimmten Ausführungsformen ist eine thermisch leitende Verbindung zwischen einem räumlich getrennten Luminophore enthaltenden Medium und einem oder mehreren elektrisch aktivierten Emittern nicht wesentlich. Lumineszente Materialien können Phosphore, Szintillatoren, Leuchtbänder, Nanophosphore, Tinten, die bei Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektrum leuchten, Halbleiter-Quanten-Punkte und Kombinationen derselben umfassen. In einigen Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien Phosphore umfassen, welche eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen:

BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu²⁺, BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu²⁺,Mn²⁺, CaSiO₃:Pb,Mn, CaWO₄:Pb, MgWO₄, Sr₅Cl(PO₄)₃:Eu²⁺, Sr₂P₂O₇:Sn ²¹, Sr₆P₅BO₂₀:Eu, Ca₅F(PO₄)₃:Sb, (Ba,Ti)₂P₂O₇:Ti, Sr₅F(PO₄)₃:Sb,Mn, (La,Ce,Tb)PO₄:Ce,Tb, (Ca,Zn,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, (Sr,Mg)₃(PO₄)₂:Sn, Y₂O₃:Eu³⁺, Mg₄(F)GeO₆:Mn, LaMgAl₁₁O₁₉:Ce, LaPO₄:Ce, SrAl₁₂O₁₉:Ce, BaSi₂O5:Pb, SrB₄O₇:Eu, Sr₂MgSi₂O₇:Pb, Gd₂O₂S:Tb, Gd₂O₂S:Eu, Gd₂O₂S:Pr, Gd₂O₂S:Pr,Ce,F, Y₂O₂S:Tb, Y₂O₂S:Eu, Y₂O₂S:Pr, Zn(0,5)Cd(0,4)S:Ag, Zn(0,4)Cd(0,6)S:Ag, Y₂SiO₅:Ce, YAlO₃:Ce, Y3(Al,Ga)₅O₁₂:Ce, CdS:In, ZnO:Ga, ZnO:Zn, (Zn,Cd)S:Cu,Al,ZnCdS:Ag,Cu, ZnS:Ag, ZnS:Cu, NaI:Tl, CsI:TI, ⁶LiF/ZnS:Ag, ⁶LiF/ZnS:Cu,Al,Au, ZnS:Cu,Al, ZnS:Cu,Au,Al, CaAlSiN₃:Eu, (Sr,Ca)AlSiN₃:Eu, (Ba,Ca,Sr,Mg)₂SiO₄:Eu, Lu₃Al₅O₁₂:Ce, Eu³⁺(Gd_0,9Y_0,1)₃Al₅O₁₂:Bi³⁺,Tb³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Ce, (La,Y)₃Si₆N₁₁:Ce, Ca₂AlSi₃O₂N₅:Ce³⁺, Ca₂AlSi₃O₂N₅:Eu²⁺, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, Sr₅(PO₄)₃Cl: Eu, (Ba,Ca,Sr,Mg)₂SiO₄:Eu, Si_6-zAl_zN_8-zO_z:Eu (wobei 0<z≤4,2); M₃Si₆O₁₂N₂:Eu (wobei M = alkalisches Erdmetallelement), (Mg,Ca,Sr,Ba)Si₂O₂N₂:Eu, Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu, (Ba,Sr,Ca)Al₂O₄:Eu, (Sr,Ba)Al₂Si₂O₃:Eu, (Ba,Mg)₂SiO₄:Eu, (Ba,Sr,Ca)₂(Mg, Zn)Si₂O₇:Eu, (Ba,Ca,Sr,Mg)₉(Sc,Y,Lu,Gd)₂(Si,Ge)₆O₂₄: Eu, Y₂SiO₅:CeTb, Sr₂P₂O₇-Sr₂B₂O₅:Eu, Sr₂Si₃O_8-2SrCl₂:Eu, Zn₂SiO₄:Mn, CeMgAl₁₁O₁₉:Tb, Y₃Al₅O₁₂:Tb, Ca₂Y₈(SiO₄)₆O₂:Tb, La₃Ga₅SiO₁₄:Tb, (Sr,Ba,Ca)Ga₂S₄:Eu,Tb,Sm, Y₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce, (Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce, Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce, Ca₃(Sc,Mg,Na,Li)₂Si₃O₁₂:Ce, CaSc₂O₄:Ce, Eu-aktiviertes β-Sialon, SrAl₂O₄:Eu, (La,Gd,Y)₂O₂S:Tb, CeLaPO₄:Tb, ZnS:Cu,Al, ZnS:Cu,Au,Al, (Y,Ga,Lu,Sc,La)BO₃:Ce,Tb, Na₂Gd₂B₂O₇:Ce,Tb, (Ba,Sr)₂(Ca,Mg,Zn)B₂O₆:K,Ce,Tb, Ca₈Mg (SiO₄)₄Cl₂:Eu,Mn, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)₂S₄:Eu, (Ca,Sr)₈ (Mg,Zn)(SiO₄)₄Cl₂:Eu,Mn, M₃Si₆O₉N₄:Eu, Sr₅Al₅Si₂₁O₂N₃₅:Eu, Sr₃S_i13Al₃N₂₁O₂:Eu, (Mg,Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu, (La,Y)₂O₂S:Eu, (Y,La,Gd,Lu)₂O₂S:Eu, Y(V,P)O₄:Eu, (Ba,Mg)₂SiO₄:Eu,Mn, (Ba,Sr,Ca,Mg)₂SiO₄:Eu,Mn, LiW₂O₈:Eu, LiW₂O₃:Eu,Sm, Eu₂W₂O₉, EU₂W₂O₉:Nb und EU₂W₂O₉:S_M, (Ca,Sr)S:Eu, YAlO₃:Eu, Ca₂Y₃(SiO₄)₆O₂:Eu, LiY₉(SiO₄)₆O₂:Eu, (Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce, (Tb,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce, (Mg,Ca,Sr,Ba)₂Si₅(N,O)₈:Eu, (Mg,Ca,Sr,Ba)Si(N,O)₂:Eu, (Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)₃:Eu, (Sr,Ca,Ba,Mg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu, Mn, Eu,Ba₃MgSi₂O₈:Eu,Mn, (Ba,Sr,Ca,Mg)₃(Zn,Mg)Si₂O₈:Eu,Mn, (k-x)MgO.xAF_2.GeO₂:yMn⁴⁺ (wobei k = 2,8 bis 5, x = 0,1 bis 0,7, y = 0,005 bis 0,015, A = Ca, Sr, Ba, Zn oder eine Mischung aus diesen), Eu-aktiviertes α-Sialon, (Gd,Y,Lu,La)₂O₃:Eu, Bi, (Gd,Y,Lu,La)₂O₂S:Eu,Bi, (Gd,Y,Lu,La)VO₄:Eu,Bi, SrY₂S₄:Eu,Ce, CaLa₂S₄:Ce,Eu, (Ba,Sr,Ca)MgP₂O₇:Eu, Mn, (Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)₂P₂O₇:Eu,Mn, (Y,Lu)₂WO₆:Eu,Ma, (Ba,Sr,Ca)_xSi_yN_z:Eu,Ce (wobei x, y und z ganze Zahlen größer gleich 1 sind), (Ca,Sr,Ba,Mg)₁₀(PO₄)₆(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn, ((Y,Lu,Gd,Tb)_1-x-ySC_xCe_y)₂(Ca,Mg)(Mg,Zn)_2+rSi_z-qGe_qO_12+∂, SrAlSi₄N₇, Sr₂Al₂Si₉O₂N₁₄:Eu, M¹ _aM² _bM³ _cO_d (wobei M¹ = Aktivatorelement einschließlich wenigstens Ce, M² = bivalentes Metalkelement, M³ = trivalentes Metallelement, 0,0001 ≤a≤0,2, 0,8≤b≤1,2, 1,6≤c≤2,4 und 3,2≤d≤4,8), A_2+xM_y,Mn_zF_n (wobei A = Na und/oder K; M = Si und Al, und -1≤x≤1, 0,9≤y+z≤1,1, 0,001 ≤z≤0,4 und 5≤n≤7), KSF/KSNAF, oder (La_1-x-y, Eu_x, Ln_y)₂O₂S (wobei 0,02≤x≤0,50 und 0≤y≤0,50, Ln = Y³⁺, Gd³⁺, Lu³⁺, Sc³⁺, Sm³⁺ oder Er³⁺). In einigen bevorzugten Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien Phosphore umfassen, welche eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: CaAlSiN₃:Eu, (Sr,Ca)AlSiN₃:Eu, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, (Ba,Ca,Sr,Mg)₂SiO₄:Eu, β-Sialon, Lu₃Al₅O₁₂:Ce, Eu³⁺(Cd_0,9Y_0,1)₃Al₅O₁₂:Bi³⁺,Tb³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Ce, La₃S₁₆N₁₁:Ce, (La,Y)₃Si₆N₁₁:Ce, Ca₂AlSi₃O₂N₅:Ce³⁺,Ca₂AlSi₃O₂N₅:Ce³⁺,Eu²⁺, Ca₂AlSi₃O₂N₅:Eu²⁺, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺, Sr_4,5Eu_0,5(PO₄)₃C1, oder M¹ _aM² _bM³ _cOd (wobei M¹ = Aktivatorelement umfassend Ce, M² = bivalentes Metallelement, M³ = trivalentes Metallelement, 0,0001 ≤a≤0,2, 0,8≤b≤1,2, 1,6≤c≤2,4 und 3,2≤d≤4,8). In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien Phosphore umfassen, welche eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: CaAlSiN3:Eu, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, Lu₃Al₅O₁₂:Ce, oder Y₃Al₅O₁₂:Ce.

Einige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betreffen die Verwendung von Festkörper-Emitter-Packungen. Eine Festkörper-Emitter-Packung umfasst typischerweise wenigstens einen Festkörper-Emitter-Chip, der von Gehäuseelementen umgeben ist, um mechanischen Schutz und/oder Schutz vor Umwelteinflüssen, Farbauswahl und Lichtfokussierung sowie elektrische Zuführungen, Kontakte oder Leiterbahnen bereitzustellen, welche die elektrische Verbindung mit einer externen Schaltung ermöglichen. Das Material der Verpackung kann optional Luminophore enthaltendes Material sein und kann die Festkörper-Emitter in einer Festkörper-Emitter-Packung umgeben. Mehrere Festkörper-Emitter können in einer einzigen Packung bereitgestellt sein. Eine Packung, welche mehrere Festkörper-Emitter umfasst, kann wenigstens eines der folgenden Elemente enthalten: Einen einzelnen Zuleitungsrahmen, der angeordnet ist, um den Festkörper-Emittern Leistung zuzuführen, einen einzelnen Reflektor, der angeordnet ist, um wenigstens einen Teil des Lichts zu reflektieren, das von jedem Festkörper-Emitter kommt, ein einzelnes „Submount“, das jeden Festkörper-Emitter trägt, und eine Linse, die angeordnet ist, um wenigstens einen Teil des Lichts, das von dem Festkörper-Emitter kommt, zu übertragen. Einzelne LEDs oder Gruppen von LEDs in einer Festkörperpackung (z. B. verdrahtete Reihen) können separat angesteuert werden. Wie schematisch in 2 dargestellt, können mehrere Festkörperpackungen 200 in einer einzigen lichtemittierenden Halbleitervorrichtung 100 angeordnet sein. Die einzelnen Festkörper-Emitter-Packungen oder Gruppen von Festkörper-Emitter-Packungen (z. B. verdrahtete Reihen) können separat angesteuert werden. Separate Ansteuerung bzw. Steuerung einzelner Emitter, Gruppen von Emittern, einzelnen Packungen oder Gruppen von Packungen kann durch das unabhängige Anlegen von Treiberströmen an die relevanten Komponenten bereitgestellt werden, und zwar durch geeignete Steuerelemente, die dem Fachmann bekannt sind. In einer Ausführungsform kann wenigstens eine Steuerschaltung 201 eine Stromversorgungsschaltung umfassen, die dazu konfiguriert ist, jedem einzelnen Festkörper-Emitter, einzelnen Gruppen von Festkörper-Emittern, einzelnen Festkörper-Emitter-Packungen oder einzelnen Gruppen von Festkörper-Emitter Packungen einen Treiberstrom unabhängig zuzuführen. Eine derartige Steuerung kann in Antwort auf ein Steuersignal (welches optional wenigstens einen Sensor 202 umfasst, der angeordnet ist, um elektrische, optische und/oder thermische Eigenschaften und/oder Umgebungszustände zu erfassen) reagieren, und ein Steuersystem 203 kann dazu konfiguriert sein, selektiv ein oder mehrere Steuersignale an die wenigstens eine Stromversorgungsschaltung bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Strom für verschiedene Schaltungen oder Schaltungsteile voreingestellt, benutzerdefiniert oder in Antwort auf ein oder mehrere Eingaben oder andere Steuerparameter sein. Das Design und die Herstellung von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen ist dem Fachmann bekannt, und eine weitere diesbezügliche Beschreibung wird weggelassen.
3 zeigt eine 1931 CIE-Farbtafel(CIE = International Commission on Illumination). Die 1931 CIE-Farbtafel ist ein zweidimensionaler Farbraum, in dem jede sichtbare Farbe durch einen Punkt, der eine x-Koordinate und eine y-Koordinate aufweist, dargestellt ist. Vollständig gesättigte (monochromatische) Farben erscheinen an dem Außenrand der Tafel, während weniger gesättigte Farben (welche eine Kombination von Wellenlängen darstellen) im Inneren der Tafel erscheinen. Der Begriff „gesättigt“ bedeutet in der hier verwendeten Verwendung eine Reinheit von wenigstens 85 %, wobei der Begriff „Reinheit“ eine für den Fachmann wohlbekannte Bedeutung hat, und Verfahren zum Berechnen der Reinheit sind dem Fachmann wohlbekannt. Die Planck'sche Kurve, oder Schwarzkörperkurve („Black Body Locus“, BBL), die in der Tafel durch eine Linie 150 dargestellt ist, folgt der Farbe, die ein leuchtender schwarzer Körper in der Farbtafel haben würde, wenn die Temperatur des schwarzen Körpers sich von etwa 1.000 K bis 10.000 K ändert. Die Schwarzkörperkurve verläuft von tiefrot bei niedrigen Temperaturen (etwa 1.000 K) über orange, gelblich weiß, weiß, und schließlich bis bläulich weiß bei sehr hohen Temperaturen. Die Temperatur eines Schwarzkörperstrahlers, die einer bestimmten Farbe in einem Farbraum entspricht, wird als „zugeordnete Farbtemperatur“ bezeichnet. Im Allgemeinen wird Licht, das einer zugeordneten Farbtemperatur (CCT) von etwa 2.700 K bis etwa 6.500 K entspricht, als „weißes“ Licht betrachtet. Der Begriff „weißes Licht“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet im Allgemeinen Licht, das einen Farbpunkt aufweist, der innerhalb einer zehnstufigen MacAdam-Ellipse eines Punkts auf der Schwarzkörperkurve angeordnet ist, der einen CCT zwischen 2.700 K und 6.500 K aufweist. Es ist jedoch ersichtlich, dass engere oder breitere Definitionen für weißes Licht verwendet werden können, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise kann weißes Licht Licht bezeichnen, das einen Farbpunkt aufweist, der innerhalb einer siebenstufigen MacAdam-Ellipse eines Punkts auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine CCT zwischen 2.700 K und 6.500 K aufweist. Der Abstand von der Schwarzkörperkurve kann in der CIE 1960 Farbtafel gemessen werden und wird durch das Symbol Δuv oder DUV bezeichnet. Wenn der Farbpunkt oberhalb der Planck'schen Kurve liegt, wird DUV durch eine positive Zahl bezeichnet; wenn der Farbpunkt unterhalb der Kurve liegt, wird DUV mit einer negativen Zahl bezeichnet. Wenn der DUV ausreichend positiv ist, kann die Lichtquelle bei der gleichen CCT grünlich oder gelblich erscheinen. Wenn der DUV ausreichend negativ ist, kann die Lichtquelle bei der gleichen CCT lila oder pink erscheinen. Beobachter können für bestimmte CCT-Werte Licht oberhalb oder unterhalb der Planck'schen Kurve bevorzugen. Verfahren zur Berechnung des DUV sind dem Fachmann wohl bekannt und sind im Detail beschrieben in ANSI C78.377, American National Standard for Electric Lamps-Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting (SSL), welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Ein Punkt, der die CIE Standardlichtquelle D65 repräsentiert, ist in der Tafel auch dargestellt. Die D65-Lichtquelle soll durchschnittliches Tageslicht darstellen und weist eine CCT von etwa 6.500 K auf, und ihr Spektrum ist im Detail beschrieben in Joint ISO/CIE Standard, ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998, CIE Standard Illuminants for Colorimetry, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird.
Das von einer Lichtquelle emittierte Licht kann durch einen Punkt in einer Farbtafel, wie etwa der 1931 CIE-Farbtafel, repräsentiert werden, welcher Farbkoordinaten aufweist, die auf der x-Achse und der y-Achse der Tafel mit (ccx, ccy) bezeichnet sind. Ein Bereich in einer Farbtafel kann Lichtquellen repräsentieren, die ähnliche Farbkoordinaten aufweist.
Die Fähigkeit einer Lichtquelle, Farben von beleuchteten Objekten genau wiederzugeben, kann unter Verwendung des Farbwiedergabeindex („Color Rendering Index“, CRI), der auch als der CIE Ra-Wert bezeichnet wird, charakterisiert werden. Der Ra-Wert einer Lichtquelle ist ein modifiziertes Mittel von Relativmessungen, wie die Farbwiedergabe eines Beleuchtungssystems im Vergleich zu der eines Referenz-Schwarzkörperstrahlers oder Tageslichtspektrums ist, wenn acht Referenzfarben R1 bis R8 beleuchtet werden. Der Ra-Wert ist somit ein relatives Maß der Verschiebung der Oberflächenfarbe eines Objekts, wenn es mit einer bestimmten Lampe beleuchtet wird. Der Ra-Wert ist gleich 100, wenn die Farbkoordinaten eines Satzes von Testfarben, die von dem Beleuchtungssystem beleuchtet werden, die gleichen sind wie die Koordinaten der gleichen Testfarben, wenn sie durch eine Referenzlichtquelle mit entsprechender CCT beleuchtet werden. Für CCTs von weniger als 5.000 K sind die Referenz-Lichtquellen, die bei der CRI Berechnungsprozedur verwendet werden, die SPDs von Schwarzkörperstrahlung. Für CCTs oberhalb von 5.000 K werden imaginäre SPDs verwendet, die aus einem mathematischen Modell des Tageslichts berechnet werden. Diese Referenzquellen wurden ausgewählt, um Glühbirnen bzw. Tageslicht zu approximieren. Tageslicht weist im Allgemeinen einen Ra-Wert von nahezu 100 auf, Glühbirnen weisen einen Ra-Wert von etwa 95 auf, Leuchtstofflampen weisen typischerweise einen Ra-Wert von etwa 70 bis 85 auf, während monochromatische Lichtquellen einen Ra-Wert von im Wesentlichen null aufweisen. Lichtquellen für allgemeine Beleuchtungsanwendungen mit einem Ra-Wert von weniger als 50 werden im Allgemeinen als sehr schlecht betrachtet und werden nur in Anwendungen verwendet, wo Wirtschaftlichkeitsüberlegungen Alternativen ausschließen. Die Berechnung des CIE Ra-Werts wird im Detail beschrieben in: Commission Internationale de l'Eclairage. 1995. Technical Report: Method ofMeasuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources, CIE No. 13.3-1995. Vienna, Austria, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Zusätzlich zum Ra-Wert kann eine Lichtquelle auch basierend auf einem Maß für ihre Fähigkeit evaluiert werden, sieben zusätzliche Farben R9 bis R15 darzustellen, welche realistische Farben, wie rot, gelb, grün, blau, kaukasische Hautfarbe (R13), blattgrün bzw. asiatische Hautfarbe (R15) umfassen. Die Fähigkeit, die rote Referenzfarbe R9 darzustellen, kann mit dem R9-Farbdarstellungswert („R9-Wert“) ausgedrückt werden. Lichtquellen können ferner durch Berechnen des Gamut-Flächenindex („gamut area index“, GAI) bewertet werden. Das Verbinden der dargestellten Farbpunkte aus der Bestimmung desCIE Ra-Werts im zweidimensionalen Raum bildet eine Gamut-Fläche. Der Gamut-Flächenindex wird berechnet durch Teilen der durch die Lichtquelle gebildeten Gamut-Fläche durch die Gamut-Fläche, die durch eine Referenzquelle unter Verwendung des gleichen Satzes von Farben, die für CRI verwendet werden, gebildet ist. GAI verwendet ein „Equal Energy Spectrum“ als die Referenzquelle und nicht einen Schwarzkörperstrahler. Ein Gamut-Flächenindex in Bezug zu einem Schwarzkörperstrahler („GAIBB“) kann unter Verwendung der Gamut-Fläche berechnet werden, die durch den Schwarzkörperstrahler bei äquivalenter CCT der Lichtquelle gebildet wird.
Die Fähigkeit einer Lichtquelle, Farbe von beleuchteten Objekten genau wiederzugeben, kann unter Verwendung der Metriken charakterisiert werden, die beschrieben sind in IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition, Illuminating Engineering Society, Product ID: TM-30-15 (referred to herein as the „TM-30-15 Standard“),, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Der TM-30-15 Standard beschreibt Kennzahlen, die den Fidelity-Index (Rf) und den Gamut-Index (Rd) umfassen und die basierend auf der Farbwiedergabe einer Lichtquelle für 99 Farbevaluierungsproben („CES“) berechnet werden können. Die 99 CES stellen eine gleichförmige Farbraumabdeckung bereit, sollen spektral neutral sein und stellen Farbproben bereit, die einer Vielzahl von realen Objekten entsprechen. Rf-Werte reichen von 0 bis 100 und geben die Treue an, mit der eine Lichtquelle Farben im Vergleich zu einem Referenz-Lichtmittel wiedergibt. Rg-Werte stellen ein Maß für den Farb-Gamut bereit, den die Lichtquelle im Vergleich zu einem Referenz-Leuchtmittel bereitstellt. Der Bereich von Rg hängt von dem Rf-Wert der getesteten Lichtquelle ab. Das Referenz-Leuchtmittel wird in Abhängigkeit von der CCT ausgewählt. Für CCT-Werte von weniger als oder gleich 4.000 K wird Planck'sche Strahlung verwendet. Für CCT-Werte größer als oder gleich 5.500 K wird das CIE Tageslicht-Leuchtmittel verwendet. Zwischen 4.500 K und 5.500 K wird eine proportionale Mischung von Planck'scher Strahlung und dem CIE Tageslicht-Leuchtmittel gemäß der folgenden Gleichung verwendet: $S_{T, M} (λ, T_{t}) = \frac{5500 - T_{t}}{1000} S_{T, P} (λ, T_{t}) + (1 - \frac{5500 - T_{t}}{1000}) S_{r . D} (γ, T_{t}),$
wobei T_t der CCT value ist, S_T,M(λ,T_t) die proportionale Mischung der Referenzbeleuchtung ist, S_T,P(λ,T_t) die Planck'sche Strahlung ist, und S_T,D(λ,T_t) die CIE Tageslichtbeleuchtung ist.
Zirkadiane Beleuchtung (CLA) ist ein Maß für zirkadian wirksames Licht und die spektrale Beleuchtungsverteilung des Lichts, das auf die Cornea trifft, und zwar gewichtet, um die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen zirkadianen Systems wiederzugeben, wie es durch Melatonin-Unterdrückung nach einer einstündigen Exponierung gemessen wird, und CS, welches die Wirksamkeit der spektral gewichteten Beleuchtung an der Cornea zwischen Schwellwert (CS = 0,1) und Sättigung (CS = 0,7) ist. Die Werte von CLA werden so skaliert, dass eine Glühlampe bei 2.856 K (bekannt als CIE-Leuchtmittel A) welche 100 lux (visuelle Lux) erzeugt, 1.000 Einheiten von zirkadianen Lux (CLA) erzeugt. CS-Werte sind transformierte CLA-Werte und entsprechen einer relativen Melatonin-Unterdrückung nach einer Stunde Belichtung bei einem Pupillendurchmesser von 2,3 mm, während des Mittelpunkts der Melatoninproduktion. CS wird aus $CS = 0.7 (1 - \frac{1}{1 + {(\frac{C L A}{355.7})}^{\land 1.126}})$
berechnet.
Die Berechnung von CLA wird im Detail beschrieben in Rea et al., „Modelling the spectral sensitivity of the human circadian system", Lighting Research and Technology, 2011; 0: 1-12, und Figueiro et al., „Designing with Circadian Stimulus", October 2016, LD+A Magazine, Illuminating Engineering Society of North America, welche durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen werden. Figuero et al. beschreiben, dass eine Beleuchtung bis zu CS von 0,3 oder mehr am Auge für wenigstens eine Stunde zu Beginn des Tages zur Stimulierung des zirkadianen Systems wirksam ist und im Zusammenhang mit besserem Schlaf und verbessertem Verhalten und Stimmung steht.
Equivalente melanopische Lux (EML) stellt ein Maß für den fotorezeptiven Input für zirkadiane und neurophysiologische Lichtantworten bei Menschen bereit, wie dies beschrieben ist in Lucas et al., „Measuring and using light in the melanopsin age“, Trends in Neurosciences, Jan 2014, Vol. 37, No. 1, pages 1-9, welches samt allen Anhängen durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Melanopische Lux werden auf ein Fotopigment mit λmax 480 nm gewichtet, und zwar mit pre-rezeptoraler Filterung basierend auf einem 32 Jahre alten Standardbeobachter, wie dies im Detail beschrieben ist in Appendix A, Supplementary Data to Lucas et al. (2014), User Guide: Irradiance Toolbox (Oxford 18th October 2013), Uni versity of Manchester, Lucas Group, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird.
Blue Light Hazard (BLH) stellt ein Maß für fotochemisch induzierte retinale Verletzung dar, die von Bestrahlung herrührt. Blue Light Hazard ist beschrieben in IEC/EN 62.471, Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems und Technical Report IEC/TR 62778: Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires, welche durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen werden. Ein BLH-Faktor kann in (gewichteter Leistung/Lux gewichtet) in Einheiten von µW/cm²/lux ausgedrückt werden.
In einigen Aspekten betrifft die vorliegende Offenbarung Beleuchtungsvorrichtungen und Verfahren zur Bereitstellung von Licht, welches bestimmte visuelle Energieeigenschaften und zirkadiane Energieeigenschaften aufweist. Viele Kennzahlen sind bekannt, von denen einige beschrieben sind in Ji Hye Oh, Su Ji Yang and Young Rag Do, „Healthy, natural, efficient and tunable lighting: four-package white LEDs for optimizing the circadian effect, color quality and vision performance," Light: Science & Applications (2014) 3: el41-el49, welches einschließlich zusätzlicher Information durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Die Wirksamkeit von Strahlung („Luminous efficasy of radiation, „LER“) kann berechnet werden aus dem Verhältnis von Lichtfluss zu Strahlungsfluss (S (λ)), d. h. der spektralen Intensitätsverteilung der untersuchten Lichtquelle, mit folgender Gleichung: $L E R (\frac{l m}{W}) = 683 (\frac{l m}{W}) \frac{\int V (λ) S (λ) d λ}{\int S (λ) d λ}$
Die zirkadiane Wirksamkeit von Strahlung („CER“) kann aus dem Verhältnis des zirkadianen luminosen Flusses zu dem Strahlungsfluss mit folgender Gleichung berechnet werden: $CER (\frac{b l m}{W}) = 683 (\frac{b l m}{W}) \frac{\int C (λ) S (λ) d λ}{\int S (λ) d λ}$
Der Circadiane Action Factor („CAF“) kann durch das Verhältnis von CER zu LER mit folgender Gleichung definiert werden: $\frac{b l m}{l m} = \frac{C E R (\frac{b i m}{W})}{L E R (\frac{l m}{W})}$
Der Term „blm“ bezeichnet Biolumen, Einheiten zum Messen des zirkadianen Flusses, auch als zirkadiane Lumen bekannt. Der Term „Im“ bezeichnet visuelle Lumen. V(λ) ist die photopische spektrale Lichteffizienzfunktion, und C(λ) ist die zirkadiane spektrale Empfindlichkeitsfunktion. Die hier vorgenommenen Berechnungen verwenden die zirkadiane spektrale Empfindlichkeitsfunktion, C(λ) aus Gall et al., Proceedings of the CIE Symposium 2004 on Light and Health: Non-Visual Effects, 30 September-2 October 2004; Vienna, Austria 2004. CIE: Wien, 2004, pp 129-132, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Durch Integrieren der Menge von Licht (Milliwatt) innerhalb der zirkadianen spektralen Empfindlichkeitsfunktion und Dividieren dieses Werts durch die Anzahl photopischer Lumen kann ein relatives Maß für die Melatonin unterdrückende Wirkung einer bestimmten Lichtquelle erhalten werden. Ein skaliertes relatives Maß, das als Melatonin unterdrückende Milliwatt pro 100 Lumen bezeichnet wird, kann erhalten werden durch Teilen der photopischen Lumen durch 100. Der Begriff „Melatonin unterdrückende Milliwatt pro 100 Lumen“, der mit dem vorangehend erläuterten Berechnungsverfahren konsistent ist, wird nachfolgend in dieser Anmeldung und den beiliegenden Figuren und Tabellen verwendet.
Die Fähigkeit einer Lichtquelle, eine Beleuchtung bereitzustellen, die die klinische Beobachtung von Zyanose erlaubt, basiert auf dem Spektrum der Lichtquelle im roten Bereich des sichtbaren Spektrums, insbesondere um 600 nm herum. Der Zyanose-Beobachtungsindex („COI“) ist definiert durch AS/NZS 1680.2.5 Interior Lighting Part 2.5: Hospital and Medical Tasks, Standards Australia, 1997, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. COI ist für CCTs von etwa 3.300 K bis etwa 5.500 K anwendbar und hat vorzugsweise einen Wert von weniger als etwa 3,3. Wenn die Ausgabe einer Lichtquelle bei etwa 660 nm zu gering ist, kann die Hautfarbe eines Patienten dunkler erscheinen und kann fälschlich als zyanotisch diagnostiziert werden. Wenn die Ausgabe einer Lichtquelle bei 660 nm zu stark ist, kann sie eine eventuell vorhandene Zyanose überdecken und diese kann nicht diagnostiziert werden, wenn sie vorhanden ist. COI ist eine dimensionslose Zahl und wird aus dem Spektrum der Lichtquelle berechnet. Der COI-Wert wird berechnet, indem die Farbdifferenz berechnet wird zwischen Blut, wenn es unter der Testlichtquelle betrachtet wird und wenn es unter der Referenzlampe (eine Planck'sche Quelle bei 4.000 K) betrachtet wird, und zwar bei 50 % und 100 % Sauerstoffsättigung und nach Mitteln der Ergebnisse. Je niedriger der Wert von COI ist, umso geringer ist die Verschiebung der Farberscheinung bei Beleuchtung mit der betrachteten Quelle.
Die Fähigkeit einer Lichtquelle, die Farbe beleuchteter Objekte genau wiederzugeben kann durch den Television Lighting Consistency Index („TLCI-2012“ oder „TLCI“) Wert Qa charakterisiert werden, der beschrieben ist in EBU Tech 3355, Method for the Assessment of the Colorimetric Properties of Luminaires, European Broadcasting Union („EBU“), Geneva, Switzerland (2014), und EBU Tech 3355-sl, An Introduction to Spectroradiometry, welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird. Der TLCI vergleicht die Testlichtquelle mit einer Referenzquelle, die als eine solche spezifiziert ist, dass deren Farbe entweder auf die Planck'sche Kurve oder Tageslichtkurve fällt und eine Farbtemperatur aufweist, die gleich der CCT der Testlichtquelle ist. Wenn die CCT kleiner als 3.400 K ist, wird ein Planck'scher Strahler angenommen. Wenn die CCT größer als 5.000 K ist, wird ein Tageslichtstrahler angenommen. Wenn die CCT zwischen 3.400 K und 5.000 K liegt, wird ein gemischter Strahler angenommen, der eine lineare Interpolation zwischen dem Planck'schen Strahler bei 3.400 K und dem Tageslichtstrahler bei 5.000 K ist. Deshalb ist es notwendig, Spektren für sowohl den Planck'schen Strahler als auch den Tageslichtstrahler zu berechnen. Die Mathematik für beide Operationen ist herkömmlich bekannt und vollständig beschrieben in CIE Technical Report 15:2004, Colorimetry' 3rd ed., International Commission on Illumination (2004), welches durch Inbezugnahme hier vollumfänglich aufgenommen wird.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen stellt die Erfindung lichtemittierende Halbleitervorrichtungen 100 bereit, welche eine Mehrzahl von LED-Ketten umfassen, wobei jede LED-Kette ein empfangendes Luminophore enthaltendes Medium aufweist, das lumineszentes Material umfasst. Die LED bzw. die LEDs in jeder Kette und das Luminophore enthaltende Medium in jeder Kette emittieren zusammen ein ungesättigtes Licht, das einen Farbpunkt in der 1931 CIE-Farbtafel aufweist. Ein „Farbbereich“ in der 1931 CIE-Farbtafel bezeichnet eine begrenzte Fläche, die eine Gruppe von Farbkoordinaten (ccx, ccy) begrenzt.
In einigen Ausführungsformen sind in einer Vorrichtung 100 vier LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) vorhanden. Eine oder mehrere der LED-Ketten können empfangende, Luminophore enthaltende Medien (102A/102B/102C/102D) aufweisen. Eine erste LED-Kette 101A und ein erstes Luminophore enthaltendes Medium 102A können zusammen ein erstes Licht emittieren, das einen ersten Farbpunkt innerhalb eines blauen Farbbereichs hat. Die Kombination aus der ersten LED-Kette 101A und dem ersten Luminophore enthaltenden Medium 102A wird hier auch als ein „blauer Kanal“ bezeichnet. Eine zweite LED-Kette 101B und ein zweites Luminophore enthaltendes Medium 102B können zusammen ein zweites Licht emittieren, das einen zweiten Farbpunkt innerhalb eines roten Farbbereichs hat. Die Kombination aus der zweiten LED-Kette 101B und dem zweiten Luminophore enthaltenden Medium 102B wird hier auch als ein „roter Kanal“ bezeichnet. Eine dritte LED-Kette 101C und ein drittes Luminophore enthaltendes Medium 102C können zusammen ein drittes Licht emittieren, das einen dritten Farbpunkt innerhalb eines grünen Farbbereichs hat. Die Kombination aus der dritten LED-Kette 101C und dem dritten Luminophore enthaltenden Medium 102C wird hier auch als ein „grüner Kanal“ bezeichnet. Eine vierte LED-Kette 101D und ein viertes Luminophore enthaltendes Medium 102D können zusammen ein viertes Licht emittieren, das einen vierten Farbpunkt innerhalb eines cyanen Farbbereichs hat. Die Kombination aus der vierten LED-Kette 101D und dem vierten Luminophore enthaltenden Medium 102D wird hier auch als ein „cyaner Kanal“ bezeichnet.
Die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette 101A/101B/101C/101D können mit unabhängig zugeführten Treiberströmen versorgt werden, um die Intensität des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts einzustellen, welches durch jede Kette und Luminophore enthaltendes Medium gemeinsam erzeugt wird. Durch Variieren der Treiberströme in kontrollierter Weise kann die Farbkoordinate (ccx, ccy) des von der Vorrichtung 100 emittierten gesamten Lichts eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 Licht bei im Wesentlichen der gleichen Farbkoordinate mit verschiedenen spektralen Profilen bereitstellen, was zu verschiedenen Lichtcharakteristiken bei der gleichen CCT führt. In einigen Ausführungsformen kann weißes Licht in Betriebsmodi erzeugt werden, die Licht aus zwei oder drei LED-Ketten erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird Licht nur unter Verwendung der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten, d. h. des blauen, roten und grünen Kanals, erzeugt. In anderen Ausführungsformen wird weißes Licht unter Verwendung der ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Kette, d. h. des blauen, roten, grünen und cyanen Kanals, erzeugt. In weiteren Ausführungsformen kann Licht unter Verwendung der ersten, zweiten und vierten LED-Kette, d. h. des blauen, roten und cyanen Kanals, erzeugt werden. Bei einigen Ausführungsformen erzeugen bei der Erzeugung von weißem Licht nur zwei LED-Ketten Licht, da die anderen zwei LED-Ketten nicht notwendig sind, um weißes Licht bei dem gewünschten Farbpunkt mit der gewünschten Farbwiedergabefähigkeit zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen kann die im Wesentlichen gleiche Farbkoordinate (ccx, ccy) des von der Vorrichtung emittierten gesamten Lichts in zwei verschiedenen Betriebsmodi (verschiedene Kombinationen von zwei oder mehr Kanälen) bereitgestellt werden, wobei allerdings verschiedene Farbwiedergabeeigenschaften, zirkadiane Metriken oder andere Eigenschaften, wie etwa die funktionalen Eigenschaften des erzeugten Lichts, nach Wunsch des Benutzers ausgewählt werden können.
Die 4 bis 6 zeigen geeignete Farbbereiche von einigen Ausführungsformen der Offenbarung. 4A zeigt einen blauen Farbbereich 301A, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'sche Kurve bei 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet. 4B zeigt einen roten Farbbereich 302A, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) und die konstante CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist. 4C zeigt einen cyanen Farbbereich 304A, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet. 4E zeigt einen grünen Farbbereich 303A, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist. Jegliche Lücken oder Öffnungen in den beschriebenen Begrenzungen der Farbereiche 301A, 302A, 303A, 304A sollten mit geraden Linien geschlossen werden, um benachbarte Endpunkte zu verbinden, um für jeden Farbbereich eine geschlossene Begrenzung zu definieren.
Bei einigen Ausführungsformen können geeignete Farbbereiche schmäler sein als die vorangehend beschriebenen. 5 zeigt einige geeignete Farbbereiche für einige Ausführungsformen der Offenbarung. Ein blauer Farbbereich 301B kann durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse bei einer CCT von 20.000 K 40 Punkte unterhalb der Planck'schen Kurve begrenzt sein. Ein roter Farbbereich 302B kann durch eine 20-stufige MacAdam-Ellipse bei einer CCT von 1.200 K 20 Punkte unterhalb der Planck'schen Kurve begrenzt sein. Ein in 4F gezeigter grüner Farbbereich 303B kann durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse begrenzt sein, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K zentriert ist. 6 zeigt einige weitere Farbbereiche, die für einige Ausführungsformen der Offenbarung geeignet sind. Ein blauer Farbbereich 301C ist durch einen vieleckigen Bereich in der 1931 CIE-Farbtafel begrenzt, der durch die folgenden ccx-, ccy-Farbkoordinaten definiert ist: (0.22, 0.14), (0.19, 0.17), (0.26, 0.26), (0.28, 0.23). Ein roter Farbbereich 302C ist durch einen vieleckigen Bereich in der 1931 CIE-Farbtafel begrenzt, der durch die folgenden ccx-, ccy-Farbkoordinaten definiert ist: (0.53, 0.41), (0,59, 0.39), (0.63, 0.29), (0,58, 0.30).
Bei einigen Ausführungsformen können die LEDs in der ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Kette LEDs sein, die Peak-Emissionswellenlängen bei oder unterhalb von etwa 535 nm aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen emittieren die LEDs Licht mit Peak-Emissionswellenlängen zwischen etwa 360 nm und etwa 535 nm. Bei einigen Ausführungsformen können die LEDs in der ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Kette aus InGaN-Halbleitermaterialien gebildet sein. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen können die erste, zweite und dritte LED-Kette LEDs aufweisen, welche eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 405 nm und etwa 485 nm, zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm, zwischen etwa 430 nm und etwa 455 nm, zwischen etwa 430 nm und etwa 440 nm, zwischen etwa 440 nm und etwa 450 nm, zwischen etwa 440 nm und etwa 445 nm oder zwischen etwa 445 nm und etwa 450 nm aufweisen. Die in der ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Kette verwendeten LEDs können eine Halbwertsbreite (full-width half-maximum) zwischen etwa 10 nm und etwa 30 nm aufweisen. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen können die erste, zweite und dritte LED-Kette ein oder mehrere LUXEON Z Color Line royal blue LEDs (product code LXZ1-PR01) der color bin codes 1, 2, 3, 4, 5, oder 6 oder eine oder mehrere LUXEON Z Color Line blue LEDs (LXZ1-PB01) der color bin codes 1 or 2 (Lumileds Holding B.V., Amsterdam, Netherlands) enthalten. Bei einigen Ausführungsformen können die in der vierten LED-Kette verwendeten LEDs LEDs sein, die eine Peak-Emissionswellenlänge zwischen etwa 360 nm und etwa 535 nm, zwischen etwa 380 nm und etwa 520 nm, zwischen etwa 470 nm und etwa 505 nm, etwa 480 nm, etwa 470 nm, etwa 460 nm, etwa 455 nm, etwa 450 nm oder etwa 445 nm aufweisen. Ähnliche LEDs von anderen Herstellern, wie etwa OSRAM GmbH und Cree, Inc. können ebenso verwendet werden, sofern sie Peak-Emission und Halbwertsbreiten mit geeigneten Werten aufweisen.

Bei Ausführungsformen, die LEDs verwenden, die im Wesentlichen gesättigtes Licht bei Wellenlängen zwischen etwa 360 nm und etwa 535 nm emittieren, kann die Vorrichtung 100 geeignete, empfangende, Luminophore enthaltende Medien für jede LED umfassen, um Licht zu erzeugen, das Farbpunkte innerhalb der geeigneten blauen Farbbereiche 301A - C, roten Farbbereiche 302A - C, grünen Farbbereiche 303A - C und cyanen Farbbereiche 304A - C aufweisen, wie sie hier beschrieben wurden. Das von jeder LED-Kette emittierte Licht, d. h. das von den LEDs und dem zugehörigen empfangenden, Luminophore enthaltenden Medium zusammen emittierte Licht, kann eine spektrale Intensitätsverteilung (Spektrum) („Spectral Power Distribution“, SPD) aufweisen, das spektrale Intensität im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen etwa 380 nm und 780 nm aufweist. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden wollen zu sein wird vermutet, dass die Verwendung solcher LEDs in Kombination mit empfangenden, Luminophore enthaltenden Medien zur Erzeugung von ungesättigtem Licht innerhalb der geeigneten Farbbereiche 301A - C, 302A - C, 303A - B und 304A - B eine verbesserte Farbwiedergabefähigkeit bereitstellt, die bessere EML-Eigenschaften zusammen mit Farbwiedergabeeigenschaften zur Erzeugung von weißem Licht in einem vorbestimmten Bereich von CCTs mit einer einzigen Vorrichtung 100 ermöglicht. Einige geeignete Bereiche von Verhältnissen von Spektren des durch die vier LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) und die empfangenden, Luminophore enthaltenden Medien (102A/102B/102C/102D), sofern sie vorgesehen sind, emittierten Lichts sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Die Tabellen zeigen Anteile der spektralen Intensität innerhalb der Wellenlängenbereiche, wobei ein beliebiger Referenz-Wellenlängenbereich für jeden Farbbereich ausgewählt wurde und auf einen Wert von 100 normiert wurde. Die Tabellen 1 und 2 zeigen geeignete Minimal und Maximalwerte für die spektralen Intensitäten innerhalb verschiedener Bereiche relativ zu dem normierten Bereich mit einem Wert von 100, und zwar für Farbpunkte innerhalb des blauen, grünen, roten und cyanen Farbbereichs. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden wollen zu sein wird vermutet, dass, da die Spektren für erzeugtes Licht mit Farbpunkten innerhalb des blauen, cyanen und gelb/grünen Farbbereichs höhere spektrale Intensitäten in den sichtbaren Wellenlängen enthält, im Vergleich zu Beleuchtungsvorrichtungen und -verfahren, die stärker gesättigte Farben verwenden, verbesserte Farbwiedergaben für Testfarben ermöglicht werden, die von R1 bis R8 verschieden sind.

	Tabelle 1 Spektrale Intensitätsverteilung für Wellenlängenbereiche (nm)
	380 < λ ≤ 420	420 < λ ≤ 460	460 < λ ≤ 500	500 < λ ≤ 540	540 < λ ≤ 580	580 < λ ≤ 620	620 < A ≤ 660	660 < A ≤ 700	700 < λ ≤ 740	740 < λ ≤ 780
Blau Minimum	0,3	100,0	20,9	15,2	25,3	26,3	15,4	5,9	2,3	1,0
Blau Maximum	8,1	100,0	196,1	35,6	40,5	70,0	80,2	20,4	7,8	2,3
Rot Minimum	0,0	2,1	2,0	1,4	8,7	48,5	100,0	1,8	0,5	0,3
Rot Maximum	14,8	15,0	6,7	12,2	20,5	102,8	100,0	74,3	29,5	9,0
Grün Minimum	0,2	100,0	112,7	306,2	395,1	318,2	245,0	138,8	52,6	15,9
Grün Maximum	130,6	100,0	534,7	6748,6	10704,1	13855,8	15041,2	9802,9	3778,6	1127,3
Cyan Minimum	0,0	0,0	100,0	80,5	47,2	37,2	20,8	7,9	2,6	1,1
Cyan Maximum	0,7	5,9	100,0	180,1	124,7	107,9	102,9	63,1	24,4	7,3

	Tabelle 2 Spektrale Intensitätsverteilung für Wellenlängenbereiche (nm)
	380 < λ ≤ 500	500 < λ ≤ 600	600 < λ ≤ 700	700 < λ ≤ 780
Blau Minimum	100,0	27,0	24,8	1,1
Blau Maximum	100,0	65,1	46,4	6,8
Rot Minimum	17,4	8,9	100,0	1,1
Rot Maximum	3,3	24,8	100,0	18,1
Grün Minimum	100,0	279,0	170,8	14,6
Grün Maximum	100,0	2313,6	2211,6	270,7
Cyan Minimum	100,0	161,0	43,7	3,5
Cyan Maximum	100,0	340,0	213,2	30,7

Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Kanal bestimmte spektrale Intensitätsverteilungen aufweisen. Tabelle 3 zeigt Anteile der spektralen Intensitäten innerhalb von Wellenlängenbereichen, für einen grünen Kanal, der in einigen Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden kann, wobei ein beliebiger Referenz-Wellenlängenbereich für den grünen Farbbereich ausgewählt und auf einen Wert von 100 normiert wurde. Der beispielhafte grüne Kanal 1 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,3263, 0,5403) und eine dominante Wellenlänge von etwa 554 nm auf. Der beispielhafte grüne Kanal 2 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,4482, 0,5258) und eine dominante Wellenlänge von etwa 573 nm auf. Der beispielhafte grüne Kanal 3 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,5108, 0,4708) und eine dominante Wellenlänge von etwa 582 nm auf. Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Kanal einen Anteil einer spektralen Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger gegenüber den in Tabelle 3 gezeigten Werten nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der cyane Kanal bestimmte spektrale Intensitätsverteilungen aufweisen. Tabelle 3 zeigt Anteile der spektralen Intensitäten innerhalb von Wellenlängenbereichen für mehrere nicht beschränkende Ausführungsformen des cyanen Kanals, wobei ein beliebiger Referenz-Wellenlängenbereich für den cyanen Farbbereich ausgewählt und auf einen Wert von 100 normiert wurde. Die ccx-, ccy-Farbkoordinaten und dominanten Wellenlängen des beispielhaften cyanen Kanals von Tabelle 3 sind in Tabelle 5 angegeben. Bei einigen Ausführungsformen kann der cyane Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger gegenüber den in Tabelle 3 gezeigten Werten nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der rote Kanal bestimmte spektrale Intensitätsverteilungen aufweisen. Die Tabellen 3 und 4 zeigen Anteile der spektralen Intensitäten innerhalb von Wellenlängenbereichen, für einen roten Kanal, der in einigen Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden kann, wobei ein beliebiger Referenz-Wellenlängenbereich für den roten Farbbereich ausgewählt und auf einen Wert von 100 normiert wurde. Der beispielhafte rote Kanal 1 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,3263, 0,5403) und eine dominante Wellenlänge von etwa 554 nm auf. Der beispielhafte rote Kanal 2 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,5842, 0,3112) und eine dominante Wellenlänge von etwa 625 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der rote Kanal einen Anteil einer spektralen Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger gegenüber den in den Tabelle 3 und 4 gezeigten Werten nach oben oder unten abweichen.

Bei einigen Ausführungsformen kann der blaue Kanal bestimmte spektrale Intensitätsverteilungen aufweisen. Die Tabellen 3 und 4 zeigen die Anteile der spektralen Intensitäten innerhalb von Wellenlängenbereichen für einen blauen Kanal, der in einigen Ausführungsformen der Offenbarung verwendet werden kann, wobei ein beliebiger Referenz-Wellenlängenbereich für den blauen Farbbereich ausgewählt und auf einen Wert von 100 normiert wurde. Der beispielhafte blaue Kanal 1 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,252, 0,223) und eine dominante Wellenlänge von etwa 470 nm auf. Der beispielhafte blaue Kanal 2 weist eine ccx-, ccy-Farbkoordinate von (0,2625, 0,1763) und eine dominante Wellenlänge von etwa 381 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der blaue Kanal einen Anteil einer spektralen Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger gegenüber den in den Tabelle 3 und 4 gezeigten Werten nach oben oder unten abweichen.

	Tabelle 3
	Spektrale Intensitätsverteilung für Wellenlängenbereiche (nm)
Beispielhafte Farbkanäle	380 < λ ≤ 400	400 < λ ≤ 420	420 < λ ≤ 440	440 < λ ≤ 460	460 < λ ≤ 480	480 < λ ≤ 500	500 < λ ≤ 520	520 < λ ≤ 540	540 < λ ≤ 560	560 < λ ≤ 580	580 < λ ≤ 600	600 < A ≤ 620	620 < λ ≤ 640	640 < λ ≤ 660	660 < A ≤ 680	680 < A ≤ 700	700 < λ ≤ 720	720 < λ ≤ 740	740 < λ ≤ 760	760 < λ ≤ 780	780 < λ ≤ 800
Blauer Kanal 1	0,3	0,7	11,4	100	70,7	27,9	23,5	25,1	24,6	22,3	21,0	21,2	20,9	18,1	13,4	8,7	5,2	3,1	1,9	1,3	0,0
Roter Kanal 1	0,1	0,1	0,7	4,5	4,9	3,5	6,7	11,6	17,6	30,0	48,9	67,9	93,5	100,0	66,0	33,7	16,5	7,6	3,2	1,5	0,0
Grüner Kanal 1	0,6	0,5	2,4	14,0	21,6	63,4	97,1	99,5	100,0	89,1	71,9	57,8	54,1	48,6	31,0	16,1	8,1	3,9	1,8	1,1	0,0
Grüner Kanal 2	0,4	1,5	1,6	0,5	1,0	10,0	53,1	93,5	100,0	93,5	84,5	77,3	72,0	62,7	47,5	31,7	19,2	11,0	6,6	3,1	0,0
Grüner Kanal 3	0,0	0,0	0,1	1,2	2,3	3,3	23,1	51,6	64,5	67,5	73,5	89,3	100,0	91,3	70,0	47,1	28,8	16,6	9,1	4,8	0,0
Cyaner Kanal 1	0,1	0,2	0,6	4,7	43,9	100,0	99,0	70,8	59,6	51,9	44,7	37,7	30,0	19,9	12,4	7,3	4,2	2,4	1,4	0,9	0,0
Cyaner Kanal 2	0,2	0,3	0,7	2,1	17,1	92,3	100,0	48,7	28,9	22,7	20,4	20,3	19,6	16,5	11,8	7,6	4,5	2,6	1,4	0,7	0,0
Cyaner Kanal 3	0,0	0,0	0,0	0,0	14,1	97,3	100,0	77,6	71,9	67,6	57,9	45,0	31,3	19,7	12,0	7,6	4,1	2,3	1,8	0,7	0,0
Cyaner Kanal 4	0,2	0,3	0,8	11,0	100,0	99,4	83,2	77,5	75,3	71,7	69,9	64,6	53,1	37,5	23,8	13,8	7,7	4,2	2,4	1,6	0,0
Cyaner Kanal 5	0,1	0,2	0,8	11,0	100,0	99,5	83,4	77,2	72,1	60,6	47,5	35,2	25,1	16,3	10,0	5,8	3,3	1,8	1,2	1,0	0,0
Cyaner Kanal 6	0,1	0,2	0,6	3,4	32,6	100,0	90,2	67,6	57,4	47,1	36,9	27,5	19,7	12,9	7,9	4,6	2,6	1,5	1,0	0,8	0,0
Cyaner Kanal 7	0,3	0,4	0,7	1,9	14,2	80,4	100,0	70,4	58,3	53,0	50,7	51,4	51,2	46,1	35,8	23,9	14,7	8,4	4,6	2,4	0,0
Cyaner Kanal 8	0,1	0,2	0,5	1,8	15,2	83,3	100,0	68,2	55,5	48,8	42,1	37,9	31,9	15,6	7,5	3,6	1,9	1,1	0,7	0,4	0,0
Cyaner Kanal 9	0,3	0,4	0,7	1,9	14,2	80,4	100,0	70,4	58,3	53,0	50,7	51,4	51,2	46,1	35,8	23,9	14,7	8,4	4,6	2,4	0,0

Tabelle 4
Spektrale Intensitätsverteilung für Wellenlängenbereiche (nm)
Beispielhafte Farbkanäle	380 < λ ≤ 420	420 < λ ≤ 460	460 < λ ≤ 500	500 < λ ≤ 540	540 < λ ≤ 580	580 < λ ≤ 620	620 < λ ≤ 660	660 < λ ≤ 700	700 < λ≤740	740 < λ ≤ 780
Blauer Kanal 2	0,4	100,0	20,9	15,2	25,3	26,3	25,1	13,9	5,2	1,6
Roter Kanal 2	9,2	8,6	1,0	4,6	11,0	46,5	100,0	75,5	29,8	8,5

Tabelle 5
Beispielhafte Farbkanäle	ccx	ccy	Dominante Wellenlänge (nm)
Cyaner Kanal 1	0,3248	0,5036	551
Cyaner Kanal 2	0,2723	0,5127	534
Cyaner Kanal 3	0,3515	0,5306	559
Cyaner Kanal 4	0,3444	0,4297	560
Cyaner Kanal 5	0,2935	0,4381	531
Cyaner Kanal 6	0,3001	0,5055	545
Cyaner Kanal 7	0,3740	0,5083	564
Cyaner Kanal 8	0,3361	0,5257	556
Cyaner Kanal 9	0,3258	0,5407	554

Mischungen von lumineszenten Materialien können in den Luminophore enthaltenden Medien (102A/102B/102C/102D) verwendet werden, um Luminophore enthaltende Medien zu erzeugen, die die gewünschten gesättigten Farbpunkte aufweisen, wenn sie durch jeweilige LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) erregt werden, einschließlich solcher lumineszenter Materialien, die beschrieben sind in der ebenfalls anhängigen Anmeldung PCT/ US2016/015318 eingereicht am 28. Januar 2016 mit dem Titel „Compositions for LED Light Conversions“, die hiermit durch Inbezugnahme gänzlich so in die vorliegende Offenbarung aufgenommen, wie wenn sie hier ausführlich wiedergegeben wäre. Herkömmlicherweise kann ein gewünschtes kombiniertes Ausgabelicht entlang einer Verbindungslinie zwischen dem Farbpunkt des Ausgabelichts der LED-Kette und dem gesättigten Farbpunkt des zugehörigen empfangenden, Luminophore enthaltenden Mediums erzeugt werden, indem verschiedene Verhältnisse des gesamten lumineszenten Materials zu dem Material der Kapselung, in welchem es eingeschlossen ist, verwendet werden. Durch Erhöhen der Menge an lumineszentem Material in dem optischen Pfad wird der Farbpunkt des Ausgabelichts hin zu dem gesättigten Farbpunkt des Luminophore enthaltenden Mediums verschoben. In einigen Fällen kann der gewünschte gesättigte Farbpunkt eines empfangenden, Luminophore enthaltenden Mediums erreicht werden, indem zwei oder mehr lumineszente Materialien in einem Verhältnis gemischt werden. Das geeignete Verhältnis zum Erreichen des gewünschten gesättigten Farbpunkts kann mit herkömmlichen Verfahren bestimmt werden. Im Allgemeinen kann jegliche Mischung von lumineszenten Materialien behandelt werden, wie wenn es ein einziges lumineszentes Material wäre, weshalb das Verhältnis der lumineszenten Materialien in der Mischung eingestellt werden kann, um weiterhin einen Ziel-CIE-Wert für LED-Ketten mit anderen Peak-Emissionswellenlängen zu erreichen. Lumineszente Materialien können für die gewünschte Erregung in Antwort auf die in den LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) verwendeten LEDs eingestellt werden, welche andere Peak-Emissionswellenlängen innerhalb des Bereichs von etwa 360 nm bis etwa 535 nm aufweisen. Geeignete Verfahren zum Einstellen der Antwort lumineszenter Materialien sind bekannt und können beispielsweise das Ändern der Konzentrationen von Dotierstoffen innerhalb eines Phosphors umfassen. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Luminophore enthaltende Medien mit Kombinationen von zwei Typen von lumineszenten Materialien versehen sein. Der erste Typ von lumineszentem Material emittiert Licht bei einer Peak-Emission zwischen etwa 515 nm und etwa 590 nm in Antwort auf die Emission der zugehörigen LED-Kette. Der zweite Typ von lumineszentem Material emittiert Licht bei einer Peak-Emission zwischen etwa 590 nm und etwa 700 nm in Antwort auf die Emission der zugehörigen LED-Kette. Bei einigen Ausführungsformen kann das hier offenbarte Luminophore enthaltende Medium aus einer Kombination von wenigstens einem lumineszenten Material des in diesem Absatz beschriebenen ersten Typs und zweiten Typs gebildet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien des ersten Typs Licht bei einer Peak-Emission bei etwa 515 nm, 525 nm, 530 nm, 535 nm, 540 nm, 545 nm, 550 nm, 555 nm, 560 nm, 565 nm, 570 nm, 575 nm, 580 nm, 585 nm oder 590 nm in Antwort auf die Emission der zugeordneten LED-Kette emittieren. Bei einigen Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien des zweiten Typs Licht bei einer Peak-Emission bei etwa 590 nm, etwa 595 nm, 600 nm, 605 nm, 610 nm, 615 nm, 620 nm, 625 nm, 630 nm, 635 nm, 640 nm, 645 nm, 650 nm, 655 nm, 670 nm, 675 nm, 680 nm, 685 nm, 690 nm, 695 nm oder 700 nm in Antwort auf die Emission der zugeordneten LED-Kette emittieren. In bevorzugten Ausführungsformen können die lumineszenten Materialien des ersten Typs Licht bei einer Peak-Emission zwischen etwa 600 nm und 670 nm emittieren. Einige beispielhafte lumineszente Materialien des ersten Typs und des zweiten Typs sind hier weiter unten offenbart und werden als Zusammensetzungen A bis F bezeichnet. Tabelle 6 zeigt Aspekte einiger beispielhafter lumineszenter Materialien und deren Eigenschaften:

Tabelle 6
Bezeichnung	Beispielhafte Materialen	Dichte (g/mL)	Emissionspeak (nm)	FWHM (nm)	Emissionspeak-Bereich (nm)	FWHM-Bereich (nm)
Zusammensetzung „A“	Luag: Ceriumdotierter Lutetium-Aluminum-Granat (LU₃Al₅O₁₂)	6,73	535	95	530-540	90-100
Zusammensetzung „B“	Yag: Ceriumdotierter Yttrium-Aluminum-Granat (Y₃Al₅O₁₂)	4,7	550	110	545-555	105-115
Zusammensetzung „C“	Ein Phosphor mit 650 nm Peak-Wellenlänge: Europiumdotiertes Kalzium-Aluminium-Silica-Nitrit (CaAlSiN₃)	3,1	650	90	645-655	85-95
Zusammensetzung „D“	Ein Phosphor mit 525 nm Peak-Wellenlänge: GBAM: BaMgAl₁₀O₁₇: Eu	3,1	525	60	520-530	55-65
Zusammensetzung „E“	Ein Quantenpunkt mit 630 nm Peak-Wellen-länge: jedes Halbleiter-Quantenpunktmaterial geeigneter Größen für gewünschte Emissions-wellenlängen	5,1	630	40	625-635	35-45
Zusammensetzung „F“	Ein Quantenpunkt mit 610 nm Peak-Wellen-länge: jedes Halbleiter-Quantenpunktmaterial geeigneter Größen für gewünschte Emissions-wellenlängen	5,1	610	40	605-615	35-45

Mischungen der Zusammensetzungen A bis F können in den Luminophore enthaltenden Medien (102A/102B/102C/102D) verwendet werden, um Luminophore enthaltende Medien zu erzeugen, die die gewünschten gesättigten Farbpunkte aufweisen, wenn sie durch zugehörige LED-Ketten (101A/101B/101C/101D) erregt werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere Mischungen von einer oder mehreren der Zusammensetzungen A bis F verwendet werden, um Luminophore enthaltende Medien (102A/102B/102C/102D) herzustellen. In einigen bevorzugten Ausführungsformen können eine oder mehrere der Zusammensetzungen A, B und D und eine oder mehrere der Zusammensetzungen C, E und F kombiniert werden, um Luminophore enthaltende Medien (102A/102B/102C/102D) herzustellen. In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Kapselung für die Luminophore enthaltenden Medien (102A/102B/102C/102D) ein Matrixmaterial mit einer Dichte von etwa 1,1 mg/mm³ und einem Brechungsindex von 1,545 oder von etwa 1,4 bis etwa 1,6. In einigen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung A einen Brechungsindex von etwa 1,82 und eine Partikelgröße von etwa 18 µm bis etwa 40 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung B einen Brechungsindex von etwa 1,84 und eine Partikelgröße von etwa 13 µm bis etwa 30 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung C einen Brechungsindex von etwa 1,8 und eine Teilchengröße von etwa 10 µm bis etwa 15 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung D einen Brechungsindex von etwa 1,8 und eine Teilchengröße von etwa 10 µm bis etwa 15 µm aufweisen. Geeignete Phosphormaterialien für die Zusammensetzungen A, B, C und D sind von Phosphor-Herstellern, wie etwa Mitsubishi Chemical Holdings Corporation (Tokyo, Japan), Intematix Corporation (Fremont, CA), EMD Performance Materials of Merck KGaA (Darmstadt, Germany) und PhosphorTech Corporation (Kennesaw, GA) kommerziell erhältlich.
In einigen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung lichtemittierende Halbleitervorrichtungen bereit, die in der Lage sind, einstellbares weißes Licht über einen Bereich von CCT-Werten zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung weißes Licht an Farbpunkten entlang einer vorbestimmten Linie innerhalb einer sieben-stufigen MacAdam-Ellipse um einen Punkt auf der Schwarzkörperkurve erzeugen, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist. In einigen Ausführungsformen können die lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen erste, zweite, dritte und vierte LED-Ketten umfassen, wobei jede LED-Kette eine oder mehrere LEDs umfasst, welche ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium haben, wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit deren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen können, welche erste, zweite, dritte und vierte ungesättigte Farbpunkte innerhalb der roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereiche in der 1931 CIE-Farbtafel erzeugen.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen ferner eine Steuerschaltung umfassen, die dazu konfiguriert ist, einen fünften Farbpunkt eines fünften ungesättigten Lichts einzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Rf größer als oder gleich etwa 85 ist, bei dem Rg größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Ra bei einer zugeordneten Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 90 ist, bei dem R9 bei einer zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 70 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R9 bei mehr als 90% der Punkte mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 80 ist.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.100 K ein EML größer oder gleich 0,5 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.400 K ein EML größer oder gleich 0,6 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 3.000 K ein EML größer oder gleich 0,75 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 4.000 K ein EML größer oder gleich 1,0 aufweist, und/oder bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 6.000 K ein EML größer oder gleich 1,2 aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R13 größer als oder gleich etwa 94 ist, bei dem R15 größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Der blaue Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'schen Kurve bei 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet.
Bei einigen Ausführungsformen kann der rote Farbereich einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) verbindet, und der konstanten CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K zentriert ist, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K begrenzt ist.
Der cyane Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet.
Der cyane Farbereich kann einen Bereich der 1931 Farbtafel umfassen, der durch eine 41-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 46 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 5.600 K zentriert ist, und die Planck'schen Kurve begrenzt ist.
Bei einigen Ausführungsformen können die spektralen Intensitätsverteilungen des roten Kanals, des blauen Kanals, des grünen Kanals und/oder des cyanen Kanals in die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten minimalen und maximalen Bereiche fallen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der rote Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines roten Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der blaue Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines blauen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines grünen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der cyane Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines cyanen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der LEDs in der vierten LED-Kette können eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und etwa 505 nm aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der LEDs in der ersten, zweiten und dritten LED-Kette können eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve zu erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von weniger als 0,05 µW/cm²/lux aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve zu erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,01 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.100 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,015 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.400 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,025 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 3.000 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,05 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 4.000 K, und einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,06 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 6.500 K aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve zu erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht ein Verhältnis von EML zu BLH-Faktor von größer gleich etwa 15, größer gleich etwa 20, größer gleich etwa 21, größer gleich etwa 22, größer gleich etwa 23, größer gleich etwa 24, größer gleich etwa 25, größer gleich etwa 26, größer gleich etwa 27, größer gleich etwa 28, größer gleich etwa 29, größer gleich etwa 30, größer gleich etwa 35 oder größer gleich etwa 40 aufweist. Die Bereitstellung eines größeren Verhältnis von EML zu BLH-Faktor kann vorteilhaft sein, um gewünschte biologische Wirkungen zu erreichen, zeigt aber kaum die Gefahr für photochemisch induzierte Verletzungen der Retina oder der Haut.
In einigen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Erzeugen von weißem Licht bereit, wobei die Verfahren die Bereitstellung von ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Ketten umfassen, wobei jede LED-Kette ein oder mehrere LEDs umfasst, die ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium aufweisen, wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit ihren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen, welche erste, zweite, dritte und vierte ungesättigte Farbpunkte in den roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereichen der 1931 CIE-Farbtafel erzeugen, wobei die Verfahren ferner das Bereitstellen von Steuerschaltungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, einen fünften Farbpunkt in einem fünften ungesättigten Licht einzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist, das Erzeugen von zwei oder mehr Lichten aus dem ersten , zweiten, dritten und vierten ungesättigten Licht, und das Kombinieren der zwei oder mehr erzeugten ungesättigten Lichte, um das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Rf größer als oder gleich etwa 85 ist, bei dem Rg größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Ra bei einer zugeordneten Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 90 ist, bei dem R9 bei einer zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 70 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R9 bei mehr als 90% der Punkte mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 80 ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.100 K ein EML größer oder gleich 0,5 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.400 K ein EML größer oder gleich 0,6 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 3.000 K ein EML größer oder gleich 0,75 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 4.000 K ein EML größer oder gleich 1,0 aufweist, und/oder bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 6.000 K ein EML größer oder gleich 1,2 aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen, das einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R13 größer als oder gleich etwa 94 ist, bei dem R15 größer als oder gleich etwa 88 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Der blaue Farbereich kann einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'sche Kurve von 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet.
Bei einigen Ausführungsformen kann der rote Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) verbindet, und der konstanten CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist.
Der grüne Farbereich kann einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse begrenzt ist, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K zentriert ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann der cyane Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet.
Der cyane Farbereich kann einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfassen, der durch eine 41-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 46 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 5.600 K zentriert ist, und die Planck'schen Kurve begrenzt ist.
Bei einigen Ausführungsformen können die spektralen Intensitätsverteilungen des roten Kanals, des blauen Kanals, des grünen Kanals und/oder des cyanen Kanals in die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten minimalen und maximalen Bereiche fallen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der rote Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines roten Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der blaue Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines blauen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der grüne Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines grünen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der cyane Kanal kann eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereichen aufweisen, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in der Tabelle 3 gezeigten Werten eines cyanen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der LEDs in der vierten LED-Kette können eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und etwa 505 nm aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der LEDs in der ersten, zweiten und dritten LED-Kette eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm aufweisen.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von weniger als 0,05 µW/cm²/lux aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,01 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.100 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,015 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.400 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,025 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 3.000 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,05 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 4.000 K, und einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,06 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 6.500 K aufweist.
Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht ein Verhältnis von EML zu BLH-Faktor von größer gleich etwa 15, größer gleich etwa 20, größer gleich etwa 21, größer gleich etwa 22, größer gleich etwa 23, größer gleich etwa 24, größer gleich etwa 25, größer gleich etwa 26, größer gleich etwa 27, größer gleich etwa 28, größer gleich etwa 29, größer gleich etwa 30, größer gleich etwa 35 oder größer gleich etwa 40 aufweist.
In einigen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren bereit, um weißes Licht mit den hier beschriebenen lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können verschiedene Betriebsmodi verwendet werden, um das weiße Licht zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen können im Wesentlichen die gleichen Weißlichtpunkte in verschiedenen Betriebsmodi mit ähnlichen CCT-Werten erzeugt werden, wobei die Betriebsmoden jeweils verschiedene Kombinationen von blauen, roten, grünen und cyanen Kanälen dieser Offenbarung verwenden. In einigen Ausführungsformen können zwei Betriebsmodi verwendet werden, die einen ersten Betriebsmodus, der blaue, rote und grüne Kanäle verwendet, und einen zweiten Betriebsmodus umfassen, der die blauen, roten und cyanen Kanäle einer Vorrichtung verwendet. In bestimmten Ausführungsformen kann das Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus EML um etwa 5 %, etwa 10 %, etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 % oder etwa 60 % ändern, während ein Ra-Wert von etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 3, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10 bereitgestellt wird und während das weiße Licht bei im Wesentlichen dem gleichen Farbpunkt in der 1931 Farbtafel bereitgestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das in dem ersten Betriebsmodus erzeugte Licht und das in dem zweiten Betriebsmodus erzeugte Licht innerhalb von 1,0 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen. Bei einigen Ausführungsformen kann das in dem ersten Betriebsmodus erzeugte Licht und das in dem zweiten Betriebsmodus erzeugte Licht innerhalb von 0,5 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen. Die Verfahren zum Bereitstellen von Licht in zwei oder mehr Betriebsmoden können dazu verwendet werden, weißes Licht bereitzustellen, das geschaltet werden kann, um gewünschte biologische Wirkungen auf Menschen bereitzustellen, die dem Licht ausgesetzt sind, wie etwa das Hervorrufen von erhöhter Wachsamkeit und Aufmerksamkeit bei Arbeitern durch Bereitstellen von Licht mit erhöhtem EML. Alternativ kann das Licht in ein Licht mit niedrigerem EML umgeschaltet werden, um biologische Wirkungen zu vermeiden, die Schlafzyklen unterbrechen.
Beispiele
Allgemeine Simulationsverfahren.
Vorrichtungen, welche vier LED-Ketten mit bestimmten Farbpunkten haben, wurden simuliert. Für jede Vorrichtung wurden LED-Ketten und empfangende, Luminophore enthaltende Medien mit bestimmten Emissionen ausgewählt, und dann wurden die Lichtdarstellungsfähigkeiten für eine ausgewählte Anzahl repräsentativer Punkte auf oder nahe der Planck'schen Kurve zwischen etwa 1.800 K und 10.000 K berechnet. Ra. R9, R13, R15, LER, Rf, Rg, CLA, CS, EML, BLH-Faktor, CAF, CER, COI und zirkadiane Eigenschaften wurden an jedem Punkt berechnet.
Die Berechnungen wurden mit Scilab (Scilab Enterprises, Versailles, France), LightTools (Synopsis, Inc., Mountain View, CA) und hauseigener Software durchgeführt, die unter Verwendung von Python (Python Software Foundation, Beaverton, OR) erstellt wurde. Jede LED-Kette wurde mit einem LED-Emissionsspektrum und Anregungs- und Emissionsspektren der Luminophore enthaltenden Medien simuliert. Für Luminophore enthaltende Medien, welche Phosphore umfassen, beinhalteten die Simulationen auch das Absorptionsspektrum und die Partikelgröße der Phosphorpartikel. Die LED-Ketten, die kombinierte Emissionen in den blauen, grünen und roten Farbbereichen erzeugen, wurden unter Verwendung der Spektren einer LUXEON Z Color Line royal blue LED (product code LXZ1-PR01) der color bin codes 3, 4, 5, oder 6 oder einer LUXEON Z Color Line blue LED (LXZ1-PB01) der color bin codes 1 or 2 (Lumileds Holding B.V., Amsterdam, Netherlands) vorbereitet. Die LED-Ketten, die kombinierte Emissionen mit Farbpunkten in den cyanen Bereichen erzeugen, wurden unter Verwendung der Spektren einer LUXEON Z Color Line royal blue LED (product code LXZ1-PB01) des color bin codes 5 oder einer LUXEON Z Color Line cyan LED (LXZ1-PE01) der color bin codes 1, 8 or 9 (Lumileds Holding B.V., Amsterdam, Netherlands) vorbereitet. Ähnliche LEDs von anderen Herstellern, wie etwa OSRAM GmbH und Cree, Inc. könnten ebenso verwendet werden.
Die Emissions-, Anregungs- und Absorptionskurven sind von verschiedenen kommerziell verfügbaren Phosphorherstellern, wie etwa Mitsubishi Chemical Holdings Corporation (Tokyo, Japan), Intematix Corporation (Fremont, CA), EMD Performance Materials of Merck KGaA (Darmstadt, Germany) und PhosphorTech Corporation (Kennesaw, GA) verfügbar. Die Luminophore enthaltenden Medien, die in den LED-Ketten verwendet wurden, waren Kombinationen einer oder mehrerer der Zusammensetzungen A, B und D und einer oder mehrerer der Zusammensetzungen C, E und F, welche an anderer Stelle hierin beschrieben sind. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Kombinationen von LEDs und lumineszenten Mischungen kombiniert werden können, um kombinierte Emissionen bei gewünschten Farbpunkten in der 1931 CIE-Farbtafel und den gewünschten Spektren zu erzeugen.
Beispiel 1
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 505 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 2 hat.
Die 7A bis 7F zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 7B bis 7C zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. 7A zeigt Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung aller vier LED-Ketten erzeugt wurden. Die 7D bis 7E zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 7F zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung von drei oder vier LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 2
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 505 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 3 hat.
Die 8A bis 8E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 8A bis 8B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 8C bis 8D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 8E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung verschiedener Sätze von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 3
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 480 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 4 hat.
Die 9A bis 9E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 9A bis 9B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 9C bis 9D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 9E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung von verschiedenen Sätzen von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 4
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 485 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 5 hat.
Die 10A bis 10E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 10A bis 10B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 10C bis 10D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 10E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung verschiedener Sätze von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 5
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 495 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 6 hat.
Die 11A bis 11E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 11A bis 11B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 11C bis 11D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 11E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung verschiedener Sätze von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 6
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 505 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 7 hat.
Die 11A bis 12E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 12A bis 12B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 12C bis 12D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 12E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung verschiedener Sätze von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 7
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten blauen Kanals 1 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten roten Kanals 1 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 1 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 505 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 8 hat.
Die 13A bis 13E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 13A bis 13B zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 13C bis 13D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 13E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung verschiedener Sätze von drei LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 8
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 4 gezeigten blauen Kanals 2 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 4 gezeigten roten Kanals 2 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 2 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 505 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 9 hat.
Die 14A bis 14F zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 14B bis 14C zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 14A zeigt Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von allen vier LED-Ketten erzeugt wurden. Die 14D bis 14E zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 14F zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung von drei oder vier LED-Ketten erzeugt wurden.
Beispiel 9
Es wurde eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung simuliert, welche vier LED-Ketten hat. Eine erste LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines blauen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 4 gezeigten blauen Kanals 2 hat. Eine zweite LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines roten Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 4 gezeigten roten Kanals 2 hat. Eine dritte LED-Kette wird von einer blauen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 450 nm bis etwa 455 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines grünen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in Tabelle 3 gezeigten grünen Kanals 3 hat. Eine vierte LED-Kette wird von einer cyanen LED getrieben, welche eine Peak-Emissionswellenlänge von etwa 485 nm aufweist, ein empfangendes, Luminophore enthaltendes Medium verwendet und eine kombinierte Emission eines cyanen Kanals erzeugt, der die Eigenschaften des vorangehend beschriebenen und in den Tabelle 3 und 5 gezeigten cyanen Kanals 9 hat.
Die 15A bis 15E zeigen Lichterzeugungseigenschaften der Vorrichtung für eine repräsentative Auswahl von Weißlicht-Farbpunkten nahe der Planck'schen Kurve. Die 15B zeigt Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung von nur der ersten, zweiten und dritten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 15A zeigt Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die bei Verwendung aller vier LED-Ketten erzeugt wurden. Die 15C bis 15D zeigen Daten für Weißlicht-Farbpunkte, die unter Verwendung von nur der ersten, zweiten und vierten LED-Ketten erzeugt wurden. Die 15E zeigt einen Vergleich zwischen Weißlicht-Farbpunkten, die bei ähnlichen angenäherten CCT-Werten in Betriebsmodi unter Verwendung von drei oder vier LED-Ketten erzeugt wurden.
Der Fachmann wird erkennen, dass eine Vielzahl von Materialien bei der Herstellung der Komponenten in den Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können, die hier offenbart sind. Jegliche geeignete Struktur und/oder Material kann für die verschiedenen hier beschriebenen Merkmale verwendet werden, und der Fachmann wird in der Lage sein, geeignete Strukturen und Materialien basierend auf verschiedenen Überlegungen auswählen zu können, welche die beabsichtigte Verwendung der hier verwendeten Systeme, den beabsichtigten Bereich, in dem sie verwendet werden sollen und der Ausrüstungen und/oder Zubehöre, mit denen sie verwendet werden sollen, beinhalten. Herkömmliche Polymer-Zusammensetzungen, Metall-Polymer-Zusammensetzungen, Keramiken und Metallmaterialien sind zur Verwendung in den verschiedenen Komponenten geeignet. Nachfolgend entdeckte und/oder entwickelte Materialien, von denen sich herausstellt, dass sie zur Verwendung mit den hier beschriebenen Merkmalen und Elementen geeignet sind, werden auch als geeignet betrachtet.
Wenn für physikalische Eigenschaften hier Bereiche verwendet werden, wie etwa das Molekulargewicht oder chemische Eigenschaften, wie etwa chemische Formeln, so sollen alle Unterkombinationen von Bereichen für bestimmte Beispiele enthalten sein.
Die Offenbarung jedes Patents, jeder Patentanmeldung und jeder Publikation, die in diesem Dokument zitiert oder beschrieben sind, werden durch Inbezugnahme in Gänze hier aufgenommen.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Beispiele dieser Offenbarung geändert und abgewandelt werden können, und dass solche Änderungen und Abwandlungen getätigt werden können, ohne vom Grundgedanken dieser Offenbarung abzuweichen. Der Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche soll deshalb alle solchen äquivalenten Abwandlungen abdecken, wie wenn sie unter den Grundgedanken und Schutzbereich der Offenbarung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62616401 [0001]
US 62/616404 [0001]
US 62/616414 [0001]
US 62616423 [0001]
US 62634798 [0001]
US 2016/015318 [0065]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998 [0040]
„Modelling the spectral sensitivity of the human circadian system“, Lighting Research and Technology, 2011 [0045]
Figueiro et al., „Designing with Circadian Stimulus“, October 2016 [0045]
Ji Hye Oh, Su Ji Yang and Young Rag Do, „Healthy, natural, efficient and tunable lighting: four-package white LEDs for optimizing the circadian effect, color quality and vision performance,“ Light: Science & Applications (2014) 3: el41-el49 [0048]
Gall et al., Proceedings of the CIE Symposium 2004 on Light and Health: Non-Visual Effects, 30 September-2 October 2004; Vienna, Austria 2004. CIE: Wien, 2004, pp 129-132 [0051]
CIE Technical Report 15:2004, Colorimetry' 3rd ed., International Commission on Illumination (2004) [0053]

Claims

Lichtemittierende Halbleitervorrichtungen, umfassend: erste, zweite, dritte und vierte LED-Ketten, wobei jede LED-Kette ein oder mehrere LEDs umfasst, die ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium aufweisen; wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit ihren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen, welche erste, zweite, dritte und vierte ungesättigte Farbpunkte in roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereichen der 1931 CIE-Farbtafel erzeugen; eine Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen fünften Farbpunkt in einem fünften ungesättigten Licht einzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, welche dazu konfiguriert ist, das fünfte ungesättigte Licht so zu erzeugen, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Rf größer als oder gleich etwa 85 ist, bei dem Rg größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, das fünfte ungesättigte Licht so zu erzeugen, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Ra entlang von Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 90 ist, bei dem R9 entlang von Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 70 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, das fünfte ungesättigte Licht so zu erzeugen, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R9 bei mehr als 90% der Punkte mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 80 ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, das fünfte ungesättigte Licht so zu erzeugen, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.100 K ein EML größer oder gleich 0,5 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.400 K ein EML größer oder gleich 0,6 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 3.000 K ein EML größer oder gleich 0,75 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 4.000 K ein EML größer oder gleich 1,0 aufweist, und/oder bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 6.000 K ein EML größer oder gleich 1,2 aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche dazu konfiguriert ist, das fünfte ungesättigte Licht so zu erzeugen, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R13 größer als oder gleich etwa 94 ist, bei dem R15 größer als oder gleich etwa 88 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der blaue Farbereich einen Bereich der 1931 CIE Farbtafel umfasst, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'sche Kurve zwischen 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der rote Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) verbindet, und der konstanten CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse begrenzt ist, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K zentriert ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der cyane Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der cyane Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine 41-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 46 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 5.600 K zentriert ist, und die Planck'schen Kurve begrenzt ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Intensitätsverteilung des roten Kanals in zwischen den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten maximalen und minimalen Bereichen liegt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Intensitätsverteilung des blauen Kanals in zwischen den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten maximalen und minimalen Bereichen liegt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Intensitätsverteilung des grünen Kanals in zwischen den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten maximalen und minimalen Bereichen liegt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektrale Intensitätsverteilung des cyanen Kanals in zwischen den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten maximalen und minimalen Bereichen liegt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der rote Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines roten Kanals nach oben oder unten abweichen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der blaue Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines blauen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der grüne Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in Tabelle 3 gezeigten Werten eines grünen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der cyane Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in Tabelle 3 gezeigten Werten eines cyanen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der LEDs in der vierten LED-Kette eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und etwa 505 nm aufweisen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche dazu konfigurier ist, das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve zu erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,01 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.100 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,015 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.400 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,025 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 3.000 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,05 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 4.000 K und/oder einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,06 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 6.500 K aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der LEDs in der ersten, zweiten und dritten LED-Kette eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm aufweisen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, zwei Betriebsmodi bereitzustellen, welche einen ersten Betriebsmodus, der Licht unter Verwendung von nur dem blauen, roten und grünen Kanal erzeugt, und einen zweiten Betriebsmodus umfasst, der Licht unter Verwendung von nur dem blauen, roten und cyanen Kanal erzeugt,
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, zwischen den zwei Betriebsmodi umzuschalten, um in dem ersten Betriebsmodus ein sechstes ungesättigtes Licht und in dem zweiten Betriebsmodus ein siebtes ungesättigtes Licht bereitzustellen, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht die im Wesentlichen gleichen cxx- und cyy-Koordinaten in der 1931 CIE-Farbtafel aufweisen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, wobei bei dem sechsten ungesättigten Licht und dem siebten ungesättigte Licht, welche die im Wesentlichen gleichen cxx- und cyy-Koordinaten in der 1931 CIE-Farbtafel aufweisen, das siebte ungesättigte Licht im Vergleich zu dem sechsten ungesättigten Licht eine um etwa 5 %, etwa 10 %, etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 % oder etwa 60 % erhöhte EML und einen Ra-Wert innerhalb von etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 3, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10 aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht innerhalb von 1,0 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht innerhalb von 0,5 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, das das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve zu erzeugen, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht ein Verhältnis von EML zu BLH-Faktor von größer gleich etwa 15, größer gleich etwa 20, größer gleich etwa 21, größer gleich etwa 22, größer gleich etwa 23, größer gleich etwa 24, größer gleich etwa 25, größer gleich etwa 26, größer gleich etwa 27, größer gleich etwa 28, größer gleich etwa 29, größer gleich etwa 30, größer gleich etwa 35 oder größer gleich etwa 40 aufweist.
Verfahren zum Erzeugen von weißem Licht, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellung von ersten, zweiten, dritten und vierten LED-Ketten, wobei jede LED-Kette ein oder mehrere LEDs umfasst, die ein zugeordnetes Luminophore enthaltendes Medium aufweisen, wobei die erste, zweite, dritte und vierte LED-Kette zusammen mit ihren zugeordneten Luminophore enthaltenden Medien rote, blaue, grüne bzw. cyane Kanäle umfassen, Erzeugen von erstem, zweitem, drittem und viertem ungesättigtem Licht mit Farbpunkten in den roten, blauen, grünen bzw. cyanen Bereichen der 1931 CIE- Farbtafel; Bereitstellen einer Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen fünften Farbpunkt eines fünften ungesättigten Lichts bereitzustellen, welches aus einer Kombination des ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Lichts resultiert, wobei der fünfte Farbpunkt in einer sieben-Stufigen MacAdam-Ellipse um einen beliebigen Punkt auf der Schwarzkörperkurve liegt, der eine zugeordnete Farbtemperatur zwischen 1.800 K und 10.000 K aufweist; Erzeugen von zwei oder mehr Lichten aus dem ersten, zweiten, dritten und vierten ungesättigten Licht; und Kombinieren der zwei oder mehr erzeugten ungesättigten Lichte, um das fünfte ungesättigte Licht zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Rf größer als oder gleich etwa 85 ist, bei dem Rg größer als oder gleich etwa 90 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 31, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem Ra entlang von Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 1.800 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 90 ist, bei dem R9 entlang von Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 70 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 32, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R9 bei mehr als 90% der Punkte mit zugeordneter Farbtemperatur zwischen etwa 2.000 K und etwa 10.000 K größer als oder gleich etwa 80 ist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 33, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.100 K ein EML größer oder gleich 0,5 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 2.400 K ein EML größer oder gleich 0,6 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 3.000 K ein EML größer oder gleich 0,75 aufweist, bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 4.000 K ein EML größer oder gleich 1,0 aufweist, und/oder bei Punkten mit zugeordneter Farbtemperatur oberhalb 6.000 K ein EML größer oder gleich 1,2 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 34, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang eines vorbestimmten Pfads entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht Licht umfasst, bei dem R13 größer als oder gleich etwa 94 ist, bei dem R15 größer als oder gleich etwa 88 und kleiner als oder gleich etwa 110 ist, oder bei dem beides zutrifft.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 35, wobei der blaue Farbereich einen Bereich der 1931 CIE Farbtafel umfasst, der durch eine Linie begrenzt ist, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten des Unendlich-Punkts der Planck'schen Kurve (0,242, 0,24) und (0,12, 0,068), die Planck'sche Kurve zwischen 4.000 K und unendlicher CCT, die konstante CCT-Linie bei 4.000 K, die Purpurlinie und die Spektralfarblinie miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 36, wobei der rote Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch die Spektralfarblinie zwischen der konstanten CCT-Linie von 1.600 K und der Purpurlinie, der Purpurlinie, einer Linie, die die ccx- und ccy-Farbkoordinaten (0,61, 0,21) und (0,47, 0,28) verbindet, und der konstanten CCT-Linie bei 1.600 K begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 37, wobei der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch die konstante CCT-linie bei 6.700 K, die Planck'sche Kurve und die Spektralfarblinie begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 38, wobei der grüne Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine 60-stufige MacAdam-Ellipse begrenzt ist, die etwa 65 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 4.500 K, der Planck'schen Kurve und der konstanten CCT-Linie von 6.700 K zentriert ist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 39, wobei der cyane Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine Linie begrenzt ist, die die Planck'sche Kurve, die konstante CCT-Linie von 3.200 K, die Spektralfarblinie und die konstante CCT-Linie von 20.000 K miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 40, wobei der cyane Farbereich einen Bereich der 1931 CIE-Farbtafel umfasst, der durch eine 41-stufige MacAdam-Ellipse, die etwa 46 Punkte oberhalb der Planck'schen Kurve bei 5.600 K zentriert ist, und die Planck'schen Kurve begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 41, wobei die spektrale Intensitätsverteilung des roten Kanals, des blauen Kanals, des grünen Kanals und/oder des cyanen Kanals in zwischen den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten maximalen und minimalen Bereichen liegt.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 42, wobei der rote Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines roten Kanals nach oben oder unten abweichen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 43, wobei der blaue Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Werten eines blauen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 44, wobei der grüne Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in Tabelle 3 gezeigten Werten eines grünen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 45, wobei der cyane Kanal eine spektrale Intensitätsverteilung mit spektraler Intensität in einem oder mehreren der Wellenlängenbereiche aufweist, die von dem Referenz-Wellenlängenbereich verschieden sind und um 30 % oder weniger, 20 % oder weniger, 10 % oder weniger oder 5 % oder weniger von den in Tabelle 3 gezeigten Werten eines cyanen Kanals nach oben oder unten abweichen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 46, wobei eine oder mehrere der LEDs in der vierten LED-Kette eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 480 nm und etwa 505 nm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 47, wobei eine oder mehrere der LEDs in der ersten, zweiten und dritten LED-Kette eine Peak-Wellenlänge zwischen etwa 430 nm und etwa 460 nm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 48, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht so erzeugt, dass es einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve entspricht, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von weniger als 0,05 µW/cm²/lux aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 49, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve erzeugt, wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,01 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.100 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,015 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 2.400 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,025 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 3.000 K, einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,05 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 4.000 K und/oder einen BLH-Faktor von gleich oder weniger als etwa 0,06 entlang einer Linie mit zugeordneter Farbtemperatur unterhalb etwa 6.500 K aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 50, wobei das Kombinieren das fünfte ungesättigte Licht entsprechend einer Mehrzahl von Punkten entlang einer vordefinierten Kurve erzeugt wobei das an jedem Punkt erzeugte Licht ein Verhältnis von EML zu BLH-Faktor von größer gleich etwa 15, größer gleich etwa 20, größer gleich etwa 21, größer gleich etwa 22, größer gleich etwa 23, größer gleich etwa 24, größer gleich etwa 25, größer gleich etwa 26, größer gleich etwa 27, größer gleich etwa 28, größer gleich etwa 29, größer gleich etwa 30, größer gleich etwa 35 oder größer gleich etwa 40 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 51, ferner umfassend Bereitstellen einer Steuerschaltung, die dazu konfiguriert ist, zwei Betriebsmodi bereitzustellen, welche einen ersten Betriebsmodus, der Licht unter Verwendung von nur dem blauen, roten und grünen Kanal erzeugt, und einen zweiten Betriebsmodus umfasst, der Licht unter Verwendung von nur dem blauen, roten und cyanen Kanal erzeugt,
Verfahren nach Anspruch 30 bis 52, wobei die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, zwischen den zwei Betriebsmodi umzuschalten, um in dem ersten Betriebsmodus ein sechstes ungesättigtes Licht und in dem zweiten Betriebsmodus ein siebtes ungesättigtes Licht bereitzustellen, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht die im Wesentlichen gleichen cxx- und cyy-Koordinaten in der 1931 CIE-Farbtafel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 53, wobei bei dem sechsten ungesättigten Licht und dem siebten ungesättigte Licht, welche die im Wesentlichen gleichen cxx- und cyy-Koordinaten in der 1931 CIE-Farbtafel aufweisen, das siebte ungesättigte Licht im Vergleich zu dem sechsten ungesättigten Licht eine um etwa 5 %, etwa 10 %, etwa 15 %, etwa 20 %, etwa 25 %, etwa 30 %, etwa 35 %, etwa 40 %, etwa 45 %, etwa 50 %, etwa 55 % oder etwa 60 % erhöhte EML und einen Ra-Wert innerhalb von etwa 1, etwa 2, etwa 3, etwa 3, etwa 5, etwa 6, etwa 7, etwa 8, etwa 9 oder etwa 10 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 54, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht innerhalb von 1,0 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen.
Verfahren nach Anspruch 30 bis 55, wobei das sechste ungesättigte Licht und das siebte ungesättigte Licht innerhalb von 0,5 Standardabweichungen der Farbanpassung (SDCM) liegen.