DE202009019150U1 - Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung und diese umfassendes Hintergrundbeleuchtungsmodul - Google Patents

Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung und diese umfassendes Hintergrundbeleuchtungsmodul Download PDF

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Abstract

Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Kombination aus einer Blaulicht emittierenden Diode (LED) mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einem Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm, wobei die erste Kombination zum Erzeugen eines Basislichts dient, wobei das Basislicht weiß oder gelblich weiß ist; und eine zweite Kombination aus einer blauen LED mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einem Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm, wobei die zweite Kombination zum Erzeugen eines CRI (Color Rendering Index) justierenden Lichts dient, wobei das Basislicht und das CRI justierende Licht zusammen ein warmes Weißlicht ergeben.

Description

  • [Technischer Bereich]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung und spezieller eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung, die eine LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines weißen oder gelblich weißen Basislichts und eine LED-Phosphorkombination zum Erzeugen von Licht zum Justieren eines CRI (Color Rendering Index) des Basislichts beinhaltet.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Weißlicht emittierende Vorrichtungen mit Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen zum Emittieren von Weißlicht werden zunehmend entwickelt. Eine LED beinhaltet einen Übergang von p-Typ- und n-Typ-Halbleitern und benutzt einen Licht emittierenden Halbleiter, in dem Energie entsprechend einer Bandlücke eines Halbleiters in Form von Licht aufgrund einer Kombination von Elektronen und Löchern emittiert wird, wenn Spannung daran angelegt wird.
  • Eine Weißlicht emittierende Vorrichtung zum Emittieren von Weißlicht mit LEDs von drei Grundfarben, d. h. rot, grün und blau, ist bekannt. Die Weißlicht emittierende Vorrichtung kann jedoch eine komplizierte Schaltungskonfiguration haben, sie kann es aufgrund der Differenz der Abstände zwischen den LEDs der drei Grundfarben erschweren, gleichförmiges Weißlicht bereitzustellen, und ist evtl. wirtschaftlich nicht effizient. Ferner sind in der Weißlicht emittierenden Vorrichtung unter Verwendung der LEDs der drei Grundfarben die Farbwiedergabe- und Farbreproduktionseigenschaften von Weißlicht möglicherweise begrenzt. 16 ist ein CIE-(Commission on Illumination)-1931-Chromatizitätsdiagramm, das Vollfarben einer herkömmlichen Weißlicht emittierenden Vorrichtung zeigt. Mit Bezug auf 16, auf dem CIE1931-Chromatizitätsdiagramm existiert eine durch Farbkoordinaten von drei Grundfarben gemäß den NTSC-Spezifikationen definierte Dreiecksregion. Licht einer weißen Region kann je nach einer Änderung des Gefälles einer Kurve gemäß Strom bereitgestellt werden, der roten (R), grünen (G) und blauen (B) LEDs in der Dreiecksregion zugeführt wird. Hier ist die weiße Region entlang einer Schwarzkörperlokus-(BBL)-Kurve dargestellt, wobei das Gefälle der BBL-Kurve von unendlich bis etwa 4000 K zunimmt und dann nach dem Durchgang durch etwa 4000 K abnimmt, auf der Basis von x- und y-Achsen, die jeweils die Abszisse und die Ordinate sind. Daher kann Licht einer warmen weißen Region, das entlang der BBL-Kurve gezeigt ist und eine ausgezeichnete Farbwiedergabeeigenschaft hat, nur mit den roten, grünen und blauen LEDs evtl. nicht bereitgestellt werden.
  • Es ist auch eine Weißlicht emittierende Vorrichtung bekannt, die Weißlicht unter Verwendung der Kombination aus einer blauen LED und einem gelben Phosphor emittiert. Eine solche Weißlicht emittierende Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine einfache Schaltungskonfiguration bereitstellen und kann kostenarm sein. Ihre Farbwiedergabeeigenschaft ist jedoch möglicherweise herabgesetzt und ihre Farbproduktionseigenschaft kann aufgrund einer niedrigen Lichtintensität in einer langen Wellenlänge erheblich herabgesetzt sein.
  • Ferner gibt es eine herkömmliche Weißlicht emittierende Vorrichtung, die Weißlicht unter Verwendung der Kombination aus einer blauen LED sowie roten und grünen Phosphoren mit unterschiedlichen Anregungswellenlängen emittiert. Da die Weißlicht emittierende Vorrichtung rote, grüne und blaue Spitzenwellenlängen hat, hat die Weißlicht emittierende Vorrichtung Farbwiedergabe- und Farbreproduktionseigenschaften, die denen einer Licht emittierenden Vorrichtung unter Verwendung eines gelben Phosphors überlegen sind. Bei einer solchen Licht emittierenden Vorrichtung sind jedoch verschiedene Arten von Phosphoren in einem Verkapselungsmittel positioniert, ohne voneinander getrennt zu sein. Aus diesem Grund kann der Lichtverlust hoch und die Effizienz der Phosphore herabgesetzt sein.
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung bereit, in der eine LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines weißen oder gelblich weißen Basislichts und eine andere LED-Phosphorkombination zum Einstellen eines CRI (Color Rendering Index) des Basislichts angewendet werden, um auf einfache Weise warmes Weißlicht hoher Qualität in der Nähe der BBL-Kurve bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung bereit, in der warmes Weißlicht hoher Qualität in der Nähe der BBL-Kurve auf einfache Weise mit zwei LED-Phosphorkombinationen und einer Wechselstrom-(AC)LED bereitgestellt werden kann, die für große elektronische Anzeigetafeln oder große Monitore geeignet ist, wenn eine LED in jeder LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines Basislichts verwendet wird.
  • Zusätzliche Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder können durch Umsetzen der Erfindung erlernt werden.
  • [Technische Lösung]
  • Die vorliegende Erfindung offenbart eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung mit einer ersten LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines Basislichts, das weiß oder gelblich weiß ist, und einer zweiten LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines CRI justierenden Lichts. Das Basislicht und das CRI justierende Licht ergeben zusammen ein warmes Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 2500 bis 4500 K.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung mit einer ersten Kombination von wenigstens einer AC LED und wenigstens einer Art von Phosphor zum Erzeugen eines Basislichts, das weiß oder gelblich weiß ist, und einer zweiten Kombination von wenigstens einer Gleichstrom-(DC)LED und wenigstens einem Phosphor zum Erzeugen eines CRI justierenden Lichts. Das Basislicht und das CRI justierende Licht ergeben zusammen ein warmes Weißlicht.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart auch ein Hintergrundbeleuchtungsmodul mit einer Lichtführungsplatte und eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung zum Zuführen von Licht zu einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte. Die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung beinhaltet eine Außenwand zum Definieren eines Raums, in dem die erste und zweite LED-Phosphorkombination angeordnet sind, und eine Trennwand zum Trennen der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination voneinander. Die Außenwand befindet sich neben der Seitenfläche der Lichtführungsplatte und die Trennwand hat eine geringere Höhe als die Außenwand, so dass sie von der Seitenfläche der Lichtführungsplatte beabstandet ist.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung mit einer ersten Kombination und einer zweiten Kombination. Die erste Kombination beinhaltet eine blaue LED mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm, und erzeugt ein Basislicht, das weiß oder gelblich weiß ist. Die zweite Kombination beinhaltet eine blaue LED mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm, und erzeugt ein CRI justierendes Licht. Das Basislicht und das CRI justierende Licht ergeben zusammen ein warmes Weißlicht.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung mit einer ersten Kombination und einer zweiten Kombination. Die erste Kombination beinhaltet eine blaue LED mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm, und erzeugt ein Basislicht, das weiß oder gelblich weiß ist. Die zweite Kombination beinhaltet eine ultraviolette (UV) LED mit einer Spitzenwellenlänge von 250 bis 400 nm und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm, und erzeugt ein CRI justierendes Licht. Das Basislicht und das CRI justierende Licht ergeben zusammen ein warmes Weißlicht.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung mit einer ersten Kombination und einer zweiten Kombination. Die erste Kombination beinhaltet eine AC-LED mit einer Spitzenwellenlänge in einer blauen Region und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm. Die zweite Kombination beinhaltet eine DC-LED mit einer Spitzenwellenlänge in einer UV- oder blauen Region und wenigstens einen Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm.
  • Es ist zu verstehen, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende ausführliche Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und die Erfindung wie beansprucht näher erläutern sollen.
  • [Vorteilhafte Effekte]
  • Gemäß beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann warmes Weißlicht mit einer hohen Farbwiedergabeeigenschaft in der Nähe einer BBL-Kurve, das sich mit einer herkömmlichen LED-Phosphorkombination nur schwer bereitstellen lässt, auf einfache Weise bereitgestellt werden, indem eine erste LED-Phosphorkombination zum Erzeugen von weißem oder gelblich weißem Basislicht und eine zweite LED-Phosphorkombination zum Erzeugen von CRI justierendem Licht verwendet wird, so dass das Basislicht in die Nähe der BBL-Kurve gezogen werden kann.
  • Gemäß beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann warmes Weißlicht hoher Qualität in der Nähe einer BBL-Kurve auf einfache Weise mit zwei LED-Phosphorkombinationen bereitgestellt werden. Es wird eine AC LED als LED der LED-Phosphorkombination zum Erzeugen des Basislichts verwendet, um dadurch eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die für eine große elektronische Anzeigetafel oder einen großen Monitor geeignet ist. Ferner kann eine DC-LED als LED der LED-Phosphorkombination verwendet werden, um das CRI justierende Licht zu erzeugen, so dass Flimmern der warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung reduziert werden kann. Ferner können ein Verzögerungsphosphor, eine Antiflimmerschaltungseinheit und/oder eine Anti-THD-Schaltungseinheit in der warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung bereitgestellt werden, so dass Flimmern und/oder THD der AC-LED weiter reduziert werden kann.
  • [Beschreibung von Zeichnungen]
  • Die hier enthaltenen Begleitzeichnungen sollen das Verständnis der Erfindung vertiefen und sind in die vorliegende Spezifikation integriert und bilden Bestandteil davon, sie sollen Ausgestaltungen der Erfindung illustrieren und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Grundsätze der Erfindung.
  • 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 sind Schnittansichten von warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtungen gemäß beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, in denen mehrere LED-Phosphorkombinationen in einem einzigen Paket positioniert sind.
  • 9 und 10 sind Schaltpläne, die Beispiele für AC-LEDs einer LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines Basislichts unter den LED-Phosphorkombinationen von 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 zeigen.
  • 11 ist eine Grafik, die Licht emittierende Charakteristiken einer AC-LED mit einem Verzögerungsphosphor zeigt.
  • 12 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung mit LED-Phosphorkombinationen, die jeweils in mehreren Paketen positioniert sind, gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • 13 und 14 sind Schnittansichten, die Hintergrundbeleuchtungsmodule zeigen, die jeweils eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beinhalten.
  • 15 ist eine Ansicht, die Regionen von Basislicht und CRI justierendem Licht zeigt, definiert durch Farbkoordinaten auf einem CIE1931-Chromatizitätsdiagramm, um warmes Weißlicht gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
  • 16 ist ein CIE1931-Chromatizitätsdiagramm, das Vollfarben einer herkömmlichen warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung zeigt.
  • [Beste Umsetzung]
  • Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, in denen Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden und ist nicht als auf die hierin dargestellten Ausgestaltungen begrenzt anzusehen. Stattdessen werden diese Ausgestaltungen bereitgestellt, um eine sorgfältige Offenbarung zu geben, und sie sollen der Fachperson den Umfang der Erfindung umfassend vermitteln. In den Zeichnungen sind die Größe und die relativen Größen von Schichten und Regionen der Deutlichkeit halber evtl. übertrieben dargestellt.
  • Man wird verstehen, dass, wenn ein Element oder eine Schicht als ”auf” oder ”verbunden mit” einem/r anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, diese(s) direkt auf oder direkt verbunden mit dem/der anderen Element oder Schicht sein kann oder intervenierende Elemente oder Schichten vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn ein Element als ”direkt auf” oder ”direkt verbunden mit” einem/r anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, keine intervenierenden Elemente oder Schichten vorhanden.
  • Gemäß einer typischen Klassifizierungsreferenz wird Weißlicht als warmes Weißlicht, reines Weißlicht oder kühles Weißlicht je nach der Farbtemperatur des Weißlichts klassifiziert. Das ”warme Weißlicht”? wird jedoch hierin als Weißlicht mit Ausnahme von kühlem Weißlicht definiert, das heißt Weißlicht einschließlich typischen warmen Weißlicht und reinen Weißlicht. Der Begriff ”Basislicht”? hierin bezieht sich auf Licht, das ein Material des warmen Weißlichts ist, das schließlich erhalten werden soll, das eine ausgezeichnete Farbwiedergabeeigenschaft in der Nähe einer BBL-Kurve hat.
  • Licht emittierende Vorrichtungen gemäß einer ersten, zweiten und dritten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, in denen warmes Weißlicht durch zwei LED-Phosphorkombinationen bereitgestellt wird, die jeweils eine blaue LED beinhalten, werden mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschrieben.
  • Verwendung von blauen LEDs: erste, zweite und dritte beispielhafte Ausgestaltung
  • 1 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erste und zweite LED-Phosphorkombinationen 110 und 120 sowie ein Gehäuse 130 mit Kammern zum Aufnehmen von LEDs und Phosphoren der Kombinationen. In dieser beispielhaften Ausgestaltung beinhaltet das Gehäuse 130 zwei Kammern 131a und 131b, die unabhängig voneinander sind. Transparente Verkapselungsmittel 140a und 140b zum Schützen von LEDs und dergleichen können jeweils in den Kammern 131a und 131b ausgebildet sein.
  • In dieser beispielhaften Ausgestaltung beinhaltet die erste LED-Phosphorkombination 110 eine erste blaue LED 112 und einen gelben Phosphor 114 entsprechend der ersten blauen LED 112. Ebenso beinhaltet die zweite LED-Phosphorkombination 120 eine zweite blaue LED 122 und einen roten Phosphor 124 entsprechend der zweiten blauen LED 122. Die erste und zweite blaue LED 112 und 122 haben einen Spitzenwellenlängenbereich von etwa 400 bis 470 nm. Zum Beispiel, der in der ersten LED-Phosphorkombination 110 bereitgestellte gelbe Phosphor 114 kann einen Spitzenwellenlängenbereich von etwa 500 bis 600 nm haben.
  • In dieser beispielhaften Ausgestaltung kann der gelbe Phosphor 114 in der ersten LED-Phosphorkombination 110 ein einziger gelber Phosphor sein, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht begrenzt. Das heißt, es können zwei oder mehr Arten von Phosphoren mit einem Spitzenwellenlängenbereich von 500 bis 600 nm als Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 verwendet werden. Zum Beispiel, es können ein Phosphor mit einem Spitzenwellenlängenbereich von 500 bis 550 nm und ein Phosphor mit einem Spitzenwellenlängenbereich von 550 bis 600 nm zusammen als Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 verwendet werden.
  • Die erste LED-Phosphorkombination 110 erzeugt weißes oder gelblich weißes Basislicht durch die Kombination aus von einer LED emittiertem Blaulicht und von einem Phosphor emittiertem Gelblicht. In der ersten LED-Phosphorkombination 110 regt ein Teil von von der ersten blauen LED 112 emittiertem Blaulicht den gelben Phosphor 114 an. Der gelbe Phosphor 114 kann es zulassen, dass Blaulicht durch die Anregung in Gelblicht wellenlängenkonvertiert wird. Der Rest des von der ersten blauen LED 112 emittierten Blaulichts kollidiert nicht mit dem gelben Phosphor 114 und breitet sich unverändert aus. Das weiße oder gelblich weiße Basislicht wird durch ein Gemisch aus dem durch die Wellenlängenumwandlung erzeugten Gelblicht und dem nicht wellenlängenkonvertierten Blaulicht erzeugt.
  • Da jedoch die Farbwiedergabeeigenschaft des Basislichts beträchtlich herabgesetzt sein kann, ist es möglicherweise notwendig, den CRI zu justieren. Demgemäß kann das Basislicht mit CRI justierendem Licht gemischt werden, das von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 erzeugt wird, wie nachfolgend beschrieben, um warmes Weißlicht in der Nähe einer BBL-Kurve zu erzeugen.
  • Die zweite LED-Phosphorkombination 120 erzeugt CRI justierendes Licht, das mit dem von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugten Basislicht gemischt wird. Es kann schwierig sein, das warme Weißlicht in der Nähe der BBL-Kurve mit einer einzigen LED-Phosphorkombination bereitzustellen. Das warme Weißlicht in der Nähe der BBL-Kurve kann jedoch durch das Gemisch aus dem von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugten Basislicht und dem von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 erzeugten CRI justierenden Licht erzeugt werden. Ein einziger roter Phosphor mit einem Spitzenwellenlängenbereich von mehr als 600 nm kann als roter Phosphor 124 der zweiten LED-Phosphorkombination 120 benutzt werden.
  • Es ist vorteilhaft, dass der Farbkoordinatenbereich des Basislichts so weit wie möglich von der BBL-Kurve auf einem CIE1931-Chromatizitätsdiagramm wie in 15 gezeigt entfernt ist, d. h. dass eine Y-Koordinate des CIE1931-Chromatizitätsdiagramms groß ist. Der Farbkoordinatenbereich des Basislichts kann jedoch in dem Ausmaß bestimmt werden, dass der Farbkoordinatenbereich aufgrund dessen, dass das CRI justierende Licht einen fast festen Farbkoordinatenbereich hat, in die Nähe der BBL-Kurve gezogen werden kann.
  • Es wird festgestellt, dass das von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugte Basislicht in einer ersten rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.29, 0.45), (0.33, 0.37), (0.52, 0.47) und (0.45, 0.54). Es wird festgestellt, dass das von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 erzeugte CRI justierende Licht in einer zweiten rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.36, 0.34), (0.44, 0.20), (0.67, 0.32) und (0.55, 0.44). Dabei ist das von der ersten und der zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 erhaltene Licht kein kühles Weißlicht, sondern warmes Weißlicht und liegt in der Nähe der BBL-Kurve vor. Das erhaltene warme Weißlicht kann einen Farbtemperaturbereich von etwa 2500 bis 4500 K, am meisten bevorzugt von 2500 K bis 3500 K haben.
  • Der gelbe Phosphor 114, der die Farbkoordinatenregion des Basislichts zusammen mit der blauen LED bereitstellen kann, kann wenigstens eines aus gelben, bernsteinfarbenen und grünen Phosphoren auf Orthosilicatbasis beinhalten. Die gelben und grünen Phosphore können (Ba, Sr, Ca, Cu)2SiO4:Eu sein, der bernsteinfarbene Phosphor kann (Ba, Sr, Ca)2SiO4:Eu sein. Zusätzlich können verschiedene Arten von Phosphoren wie YAG:Ce, Tag-Ce und Sr3SiO5:Eu in der ersten LED-Phosphorkombination 110 benutzt werden.
  • Zum Beispiel, ein roter Phosphor auf Nitridbasis wie (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu, (Mg, Ca, Sr)AlSiN3:Eu, (Ca, Sr, Ba)Si7N10:Eu oder (Ca, Sr, Ba)SiN2:Eu kann als roter Phosphor 124 benutzt werden, der die Farbkoordinatenregion des CRI justierenden Lichts zusammen mit einer blauen LED oder einer ultravioletten (UV) LED bereitstellen kann. Zum Beispiel, CaAlSiN3:Eu kann als roter Phosphor 124 verwendet werden.
  • Die zweite LED-Phosphorkombination 120 kann von der ersten LED-Phosphorkombination 110 durch eine Trennwand 132 vollkommen getrennt sein, die zwischen den Kammern 131a und 131b ausgebildet ist. Demgemäß ist es evtl. möglich zu verhindern, dass die Phosphore und LEDs der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 im Austausch gegeneinander arbeiten, bis Licht von der jeweiligen ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 selbst erzeugt wird. Innenwandflächen der beiden Kammern 131a und 131b können geneigte reflektierende Flächen sein. Von der Trennwand 132 definierte Innenwandflächen können jedoch vertikal oder weniger geneigt sein als die anderen Innenflächen. Alternativ kann die Trennwand 132 wegfallen und die Phosphore der ersten und zweiten LED-Phosphorkombinationen 110 und 120 können unabhängig voneinander in einer Clusterform getrennt sein, die ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt. Von der LED von einer Kombination emittiertes Licht hat möglicherweise keinen Einfluss auf den Phosphor der anderen Kombination. In einigen beispielhaften Ausgestaltungen kann es jedoch einen geringfügigen Einfluss auf den Phosphor von einer Kombination durch von der LED der anderen Kombination emittiertes Licht geben.
  • In dieser beispielhaften Ausgestaltung gehören die erste und zweite LED 112 und 122 zur ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 und sind an den Bodenflächen der ersten bzw. zweiten Kammer 131a und 131b positioniert. Der gelbe Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 und der rote Phosphor 124 der zweiten LED-Phosphorkombination 120 sind über den Oberseiten der ersten und zweiten Verkapselungsmittel 140a und 140b positioniert, die unabhängig in der ersten bzw. der zweiten Kammer 131a und 131b ausgebildet sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Gehäuse 130 mit Leitungsanschlüssen versehen sein, die die LEDs 112 und 122 mit Strom versorgen.
  • Die Phosphore 114 und 124 können in Form von Partikeln vorliegen und können in einer Überzugsschicht oder einem sekundär geformten Körper enthalten sein, der auf der Oberseite der Verkapselungsmittel 140a und 140b ausgebildet ist. Alternativ können die gelben und roten Phosphore 114 und 124 in Form von Partikeln vorliegen und können in einem Film enthalten sein, der auf der Oberseite der Verkapselungsmittel 140a und 140b haftet. Obwohl dies nicht gezeigt ist, können der gelbe Phosphor 114 und der rote Phosphor 124 in Form von Partikeln jeweils im ersten und zweiten Verkapselungsmittel 140a und 140b breit gestreut sein.
  • Wie oben kurz beschrieben, kann die zweite LED-Phosphorkombination 120 Pinklicht nahe Rotlicht erzeugen, d. h. CRI justierendes Licht, das mit dem von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugten Basislicht gemischt wird, um den CRI des Basislichts zu justieren. In der zweiten LED-Phosphorkombination 120 regt von der zweiten blauen LED 122 emittiertes Blaulicht den roten Phosphor 124 an. Der rote Phosphor 124 kann Pinklicht erzeugen, das durch die Anregung wellenlängenkonvertiert wird. Das Pinklicht kann zum Justieren der Farbtemperatur von Weißlicht benutzt werden.
  • Idealerweise wirkt sämtliches von der zweiten blauen LED 122 emittiertes Licht mit dem roten Phosphor 124. Ein Teil des von der zweiten blauen LED 122 emittierten Blaulichts kann jedoch unverändert nach außen emittiert werden. Obwohl solches Blaulicht von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 emittiert werden kann, kann das Blaulicht mit Gelblicht gemischt werden, das durch den gelben Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 wellenlängenkonvertiert wird, um das oben erwähnte Weißlicht zu erzeugen, was bedeutet, dass die Emission von Blaulicht von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 unbegrenzt sein kann.
  • 2 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 2, die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste LED-Phosphorkombination 110 mit einer ersten blauen LED 112 und einem gelben Phosphor 114 sowie eine zweite LED-Phosphorkombination 120 mit einer zweiten blauen LED 122 und einem roten Phosphor 124 wie die vorherige beispielhafte Ausgestaltung.
  • Die zweite beispielhafte Ausgestaltung unterscheidet sich von der vorherigen beispielhaften Ausgestaltung dadurch, dass ein Verkapselungsmittel 140 in einer einzigen Kammer 131 eines Gehäuses 130 positioniert ist und der gelbe und rote Phosphor 114 und 124 im Hinblick auf Position und Methode unterschiedlich ausgebildet sind. In dieser beispielhaften Ausgestaltung bedecken der gelbe und rote Phosphor 114 und 124 individuell jeweils die erste und zweite LED 112 und 122. Die Methode des Bedeckens einer LED mit einem Phosphor kann eine Methode des Punktierens einer LED mit einem einen Phosphor enthaltenden Flüssigharz, eine Methode des Benutzens eines einen Phosphor enthaltenden Reflektors, eine Methode des Beschichtens einer LED mit einem Phosphor durch Elektrophorese und dergleichen beinhalten.
  • In dieser beispielhaften Ausgestaltung bilden die erste blaue LED 112 und der die erste blaue LED 112 bedeckende gelbe Phosphor 114 die erste LED-Phosphorkombination 110 zum Erzeugen von weißem oder gelblich weißem Basislicht und die zweite blaue LED 122 und der die zweite blaue LED 122 bedeckende rote Phosphor 124 bilden die zweite LED-Phosphorkombination 120 zum Erzeugen von Pinklicht für eine CRI-Justierung.
  • 3 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Wie die vorherige beispielhafte Ausgestaltung, so beinhaltet die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine erste LED-Phosphorkombination 110 mit einer ersten blauen LED 112 und einem gelben Phosphor 114 sowie eine zweite LED-Phosphorkombination 120 mit einer zweiten blauen LED 122 und einem roten Phosphor 124, und sowohl die erste als auch die zweite LED-Phosphorkombination 110 und 120 befinden sich in einer einzigen Kammer 131 eines Gehäuses 130.
  • Die dritte beispielhafte Ausgestaltung unterscheidet sich von der vorherigen beispielhaften Ausgestaltung dadurch, dass nur die zweite blaue LED 122 der zweiten LED-Phosphorkombination 120 individuell mit dem roten Phosphor 124 bedeckt ist und die blaue LED 112 der ersten LED-Phosphorkombination 110 nur mit einem Verkapselungsmittel 140 verkapselt ist. Der gelbe Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 ist auf der Oberseite des Verkapselungsmittels 140 oder innerhalb des Verkapselungsmittels 140 vorgesehen. In dieser beispielhaften Ausgestaltung verkapselt das Verkapselungsmittel 140 sowohl den roten Phosphor 124 als auch die von dem roten Phosphor 124 bedeckte zweite blaue LED 122 sowie die erste blaue LED 112.
  • Gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung wird in der ersten LED-Phosphorkombination 110 ein Teil von von der ersten LED 112 emittiertem Blaulicht durch den auf der Oberseite des Verkapselungsmittels 140 (oder innerhalb des Verkapselungsmittels 140) positionierten gelben Phosphor 114 in Gelblicht wellenlängenkonvertiert und der Rest des Blaulichts wird mit dem Gelblicht ohne Wellenlängenkonversion gemischt, um dadurch weißes oder gelblich weißes Basislicht zu erzeugen. In der zweiten LED-Phosphorkombination 120 wird eine große Menge an von der zweiten blauen LED 122 emittiertem Blaulicht in Pinklicht umgewandelt, das zum Justieren der Farbtemperatur von Weißlicht benutzt wird, indem der rote Phosphor 124 die zweite blaue LED 122 direkt und individuell bedeckt. Dabei hat, da der gelbe Phosphor 114 ein Energieniveau hat, das weitaus höher ist als das des roten Phosphors 124, durch Anregen des roten Phosphors 124 emittiertes Licht möglicherweise keinen erheblichen Einfluss auf den gelben Phosphor 114. Demgemäß wird möglicherweise nur die zweite LED 122 mit dem roten Phosphor 124 individuell bedeckt.
  • Es wird nachfolgend eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß einer vierten beispielhaften Ausgestaltung mit Bezug auf 4 beschrieben, in der eine UV-LED teilweise benutzt wird.
  • Benutzung einer blauen LED und UV LED: vierte beispielhafte Ausgestaltung
  • 4 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der vierten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 4, die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der vierten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste LED-Phosphorkombination 110 mit einer blauen LED 112 und einem gelben Phosphor 114 sowie eine zweite LED-Phosphorkombination 120' mit einer UV LED 122' und einem roten Phosphor 124'. Sowohl die erste als auch die zweite LED-Phosphorkombination 110 und 120' befinden sich in einer einzigen Kammer 131 eines Gehäuses 130. Die blaue LED 112 und die UV LED 122' sind individuell jeweils mit dem gelben Phosphor 114 und dem roten Phosphor 124' bedeckt. Ein Verkapselungsmittel 140 verkapselt alle Elemente der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120'. Hier können, in der zweiten LED-Phosphorkombination 120', der rote Phosphor 124' einen Spitzenwellenlängenbereich von mehr als 600 nm und die UV LED 122' einen Spitzenwellenlängenbereich von 250 bis 400 nm haben.
  • Obwohl dies nicht speziell dargestellt ist, kann die Struktur, in der der erste und der zweite LED-Phosphor voneinander getrennt sind, auf verschiedene Weisen modifiziert werden, solange eine UV LED in der zweiten LED-Phosphorkombination zum Erzeugen von CRI justierendem Licht benutzt wird (siehe 1, 12, 13 und 14).
  • Es werden nachfolgend warmes Weißlicht emittierende Vorrichtungen gemäß der fünften, sechsten, siebten und achten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 beschrieben, wobei eine AC LED als blaue LED in einer ersten LED-Phosphorkombination zum Erzeugen von Basislicht benutzt wird.
  • Benutzung einer AC LED: fünfte, sechste, siebte und achte beispielhafte Ausgestaltung
  • 5 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der fünften beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 5, die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der fünften beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine erste LED-Phosphorkombination 110 und mehrere zweite LED-Phosphorkombinationen 120, die in einem einzigen Packungsgehäuse 130 positioniert sind. Dabei sind die mehreren zweiten LED-Phosphorkombinationen 120 um die erste LED-Phosphorkombination 110 herum angeordnet. In dieser beispielhaften Ausgestaltung wird von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugtes weißes oder gelblich weißes Basislicht gleichmäßig mit CRI-gemischtem Licht gemischt, das von den mehreren zweiten LED-Phosphorkombinationen 120 erzeugt wird, die um die erste LED-Phosphorkombination 110 herum angeordnet sind. Demgemäß können die Kombinationen 110 und 120 gleichförmiges warmes Weißlicht ohne Farbvariation erzeugen.
  • Die erste blaue LED 112 der ersten LED-Phosphorkombination 110 kann eine mit Wechselstrom betriebene AC LED sein. 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Konfiguration eines AC LED Chip. Mit Bezug auf die vergrößerte Ansicht, der AC LED Chip wird durch Wachsenlassen von Halbleiterschichten auf einem Substrat 112-1 gebildet. Der AC LED Chip beinhaltet mehrere Licht emittierende Zellen C1, C2, ..., Cn-1 und Cn, die in Serie durch Drähte W1, W2, ..., Wn-1 und Wn verbunden sind.
  • Jede Licht emittierende Zelle C1, C2, ..., Cn-1 und Cn beinhaltet eine n-Typ-Halbleiterschicht 1121, eine aktive Schicht 1122 und eine p-Typ-Halbleiterschicht 1123, die nacheinander auf dem Substrat 112-1 ausgebildet sind, oder eine Pufferschicht (nicht gezeigt), die auf dem Substrat 112-1 ausgebildet ist. Dabei kann eine transparente Elektrodenschicht 112-2 auf der p-Typ-Halbleiterschicht 1123 ausgebildet sein. Ferner wird ein Teil der aktiven Schicht 1122 und der p-Typ-Halbleiterschicht 1123 in einer Region der n-Typ-Halbleiterschicht 1121 entfernt, so dass eine Elektrode in der Region der n-Typ-Halbleiterschicht 1121 vorgesehen werden kann. Zum Beispiel, die Elektrode kann mit einer p-Typ-Halbleiterschicht einer benachbarten Licht emittierenden Zelle durch den Draht verbunden sein.
  • Der Draht W1 verbindet die n-Typ-Halbleiterschicht 1121 der Licht emittierenden Zelle C1 mit der Elektrode der p-Typ-Halbleiterschicht 1123 einer anderen benachbarten Licht emittierenden Zelle C2. Eine serielle Anordnung der mehreren Licht emittierenden Zellen kann umgekehrt parallel zu einer seriellen Anordnung von anderen auf dem selben Substrat ausgebildeten Licht emittierenden Zellen geschaltet werden.
  • Wie oben beschrieben, kann die AC LED 112 durch Wachsenlassen einer n-Typ-Halbleiterschicht, einer aktiven Schicht und einer p-Typ-Halbleiterschicht auf einem Substrat, Unterteilen der Halbleiterschichten in mehrere Licht emittierende Zellen C1, C2, ..., Cn-1 und Cn und dann serielles oder paralleles Schalten der Licht emittierenden Zellen gebildet werden. Alternativ kann die AC LED durch Montieren mehrerer vorgefertigter LED-Chips auf einem Submount und dann Verbinden der mehreren LED-Chips gebildet werden, die seriell oder parallel auf dem Submount montiert sind. In diesem Fall kann ein Material des Submount eines aus AlN, Si, Cu, Cu-W, Al2O3, SiC, Keramik und dergleichen beinhalten. Falls nötig, kann ein Material zum Isolieren des Submount von jedem LED-Chip zwischen dem Submount und jedem LED-Chip angeordnet werden.
  • Da eine mit einer Wechselstromquelle verbundene AC LED wiederholt je nach einer Stromrichtung ein- und ausgeschaltet wird, tritt das Flimmerphänomen auf, bei dem von der AC LED emittiertes Licht flimmert. Hier kann, wenn eine mit Gleichstrom betriebene DC LED als LED 122 jeder zweiten LED-Phosphorkombination 120 benutzt wird, Flimmern reduziert werden. Um Flimmern und Klirrfaktor (THD) weiter zu reduzieren, kann eine Antikopplungsschaltungseinheit und/oder eine Anti-THD-Schaltungseinheit in Form eines Bauelements oder einer IC mit einer AC LED oder einer Betriebsschaltung davon verbunden werden. Ferner kann eine Stromsteuereinheit, die durch die AC LED fließenden Strom steuert, so dass er je nach einer Änderung der Temperatur der AC LED und/oder der DC LED unterschiedlich ist, mit der Betriebsschaltung der AC LED verbunden werden.
  • 6 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der sechsten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und zeigt die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung, die ferner eine zusätzliche Schaltungseinheit 150 zum Reduzieren von Flimmern oder dergleichen in einem Paket beinhaltet. Die Schaltungseinheit 150 kann eine Antiflimmerschaltungseinheit zum Reduzieren von Flimmern oder eine Anti-THD-Schaltungseinheit zum Reduzieren von THD sein. Die Schaltungseinheit 150 ist mit einem Leitungsanschluss (nicht gezeigt) verbunden, der mit einer AC LED 112 einer ersten LED-Phosphorkombination 110 verbunden ist. Die Antiflimmerschaltungseinheit und/oder die Anti-THD-Schaltungseinheit können in einem Paket zusammen mit der in 6 gezeigten Schaltungseinheit 150 eingebettet sein oder können mit der AC LED 112 auf der Außenseite des Pakets verbunden sein. Eine DC LED 122 einer zweiten LED-Phosphorkombination 120 kann mit einer elektrischen Schaltung unabhängig von einer Stromquelle der AC LED 112 verbunden sein oder kann mit einer zusätzlichen Schaltungseinheit zum Verbessern der Leistung der DC LED verbunden sein.
  • 7 ist eine Schnittansicht einer warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß der siebten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 7, die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung beinhaltet eine Schicht 190, die einen Verzögerungsphosphor (nachfolgend als ”Verzögerungsphosphorschicht” bezeichnet) beinhaltet. Die Verzögerungsphosphorschicht 190 kann das Flimmern einer AC LED 112 reduzieren. Ein Verkapselungsmittel 140, das sowohl die erste als auch die zweite LED-Phosphorkombination 110 und 120 verkapselt, kann aus einem Silizium- oder Epoxymaterial gefertigt werden und ist mit der Verzögerungsphosphorschicht 190 überzogen.
  • Der Verzögerungsphosphor kann ein Silicatphosphor, ein Aluminatphosphor, ein Sulfidphosphor oder dergleichen sein, offenbart in den US-Patenten Nr. 5,770,111 , 5,839,718 , 5,885,483 , 6,093,346 und 6,267,911 , die alle hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Zum Beispiel, der Verzögerungsphosphor kann (Zn, Cd)S:Cu, SrAl2O4:Eu, Dy, (Ca, Sr)S:Bi, ZnSiO4:Eu, (Sr, Zn, Eu, Pb, Dy)O·(Al, Bi)2O3, m(Sr, Ba)O·n(Mg, M)O·2(Si, Ge)O2:Eu, Ln oder dergleichen sein, wobei 1,5 ≤ m ≤ 3,5, 0,5 ≤ n ≤ 1,5, M kann wenigstens ein Element sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Be, Zn und Cd, und Ln kann wenigstens ein Element sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, KLu, B, Al, Ga, In, Tl, Sb, Bi, As, P, Sn, Pb, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Cr und Mn. Der Verzögerungsphosphor wird durch einen Teil von Licht angeregt, der von der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 erzeugt wird, und emittiert dann Licht in einem sichtbaren Lichtbereich, zum Beispiel rotes, grünes und/oder blaues Licht.
  • Die Abklingzeit des Verzögerungsphosphors kann 1 ms oder mehr, bevorzugter 8 ms oder mehr betragen. Die maximale Abklingzeit des Verzögerungsphosphors kann je nach der Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung variieren. Die maximale Abklingzeit des Verzögerungsphosphors ist zwar nicht speziell begrenzt, sie kann aber 10 Stunden oder weniger betragen.
  • Im Gegensatz zur vorherigen beispielhaften Ausgestaltung kann ein Verzögerungsphosphor unabhängig auf eine erste LED-Phosphorkombination 110 und/oder eine zweite LED-Phosphorkombination 120 angewandt werden, die in 8(a) und (b) gezeigt ist, gemäß der achten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezug auf 8(a), Verzögerungsphosphorschichten 191a und 191b können direkt auf jeweiligen Flächen einer AC LED 112 der ersten LED-Phosphorkombination 110 und einer DC LED 122 der zweiten LED-Phosphorkombination 120 beispielsweise durch Elektrophorese ausgebildet werden. Mit Bezug auf 8(b), die Verzögerungsphosphorschichten 192a und 192b können direkt auf jeweiligen Flächen eines Harzteils ausgebildet werden, der einen allgemeinen gelben Phosphor 114 der ersten LED-Phosphorkombination 110 enthält, und eines Harzteils, der einen allgemeinen roten Phosphor 124 der zweiten LED-Phosphorkombination 120 enthält. Alternativ kann ein Verzögerungsphosphor in den Harzteilen der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 oder nur in dem Harzteil der ersten LED-Phosphorkombination 110 enthalten sein.
  • 9 und 10 sind Schaltpläne, die Beispiele für AC LEDs zeigen, die in der oben erwähnten ersten LED-Phosphorkombination benutzt werden können. 11 ist eine Grafik, die den Effekt des oben erwähnten Verzögerungsphosphors zeigt.
  • Mit Bezug auf 9, Licht emittierende Zellen C1, C2 und C3 einer AC LED sind in Serie geschaltet, um eine erste serielle Licht emittierende Zellenanordnung zu bilden, und die anderen Licht emittierenden Zellen C4, C5 und C6 sind in Serie geschaltet, um eine zweite serielle Licht emittierende Zellenanordnung zu bilden. Hier bezieht sich die ”serielle Licht emittierende Zellenanordnung” auf eine Anordnung von mehreren in Serie geschalteten Licht emittierenden Zellen. Beide Enden von jeder der ersten und zweiten seriellen Licht emittierenden Zellenanordnungen sind mit einer Wechselstromquelle 35 bzw. mit Masse durch Leitungsanschlüsse verbunden. Die erste und zweite serielle Anordnung sind umgekehrt parallel zwischen der Wechselstromquelle 35 und Masse geschaltet. Daher werden, wenn die Wechselstromquelle 35 eine positive Phase hat, die Licht emittierenden Zellen C1, C2 und C3, die die erste serielle Licht emittierende Zellenanordnung bilden, eingeschaltet. Wenn die Wechselstromquelle 35 eine negative Phase hat, dann werden die Licht emittierenden Zellen C4, C5 und C6, die die zweite serielle Licht emittierende Zellenanordnung bilden, eingeschaltet.
  • Mit Bezug auf 10, die Licht emittierenden Zellen C1, C2, C3, C4, C5 und C6 bilden eine serielle Licht emittierende Zellenanordnung und ein Brückengleichrichter mit Diodenzellen D1, D2, D3 und D4 ist zwischen einer Wechselstromquelle 35 und der seriellen Licht emittierenden Zellenanordnung sowie zwischen Masse und der seriellen Licht emittierenden Zellenanordnung angeordnet. Ein Anodenanschluss der seriellen Licht emittierenden Zellenanordnung ist mit einem Knoten zwischen den Diodenzellen D1 und D2 verbunden und ein Kathodenanschluss der seriellen Licht emittierenden Zellenanordnung ist mit einem Knoten zwischen den Diodenzellen D3 und D4 verbunden. Ein Anschluss der Wechselstromquelle 35 ist mit einem Knoten zwischen den Diodenzellen D1 und D4 verbunden und Masse ist mit einem Knoten zwischen den Diodenzellen D2 und D3 verbunden. Wenn die Wechselstromquelle eine positive Phase hat, dann werden die Diodenzellen D1 und D3 eingeschaltet und die Diodenzellen D2 und D4 werden ausgeschaltet. Daher fließt Strom zu Masse über die Diodenzelle D1, die serielle Licht emittierende Zellenanordnung und die Diodenzelle D3. Andererseits werden, wenn die Wechselstromquelle 35 eine negative Phase hat, die Diodenzellen D1 und D3 ausgeschaltet und die Diodenzellen D2 und D4 werden eingeschaltet. Daher fließt Strom zur Wechselstromquelle über die Diodenzelle D2, die serielle Licht emittierende Zellenanordnung und die Diodenzelle D4. Die punktierte Kurve von 11 zeigt eine Licht emittierende Charakteristik einer Licht emittierenden Vorrichtung mit einer AC LED ohne Verzögerungsphosphor, während die durchgezogene Kurve von 11 eine Licht emittierende Charakteristik einer Licht emittierenden Vorrichtung mit einer AC LED mit einem Verzögerungsphosphor zeigt. Hier wird absichtlich eine in der Licht emittierenden Vorrichtung enthaltene DC LED nicht betrieben.
  • Mit Bezug auf 11, wenn der Verzögerungsphosphor nicht verwendet wird, dann wird die Licht emittierende Vorrichtung periodisch ein-/ausgeschaltet, wenn Wechselspannung daran angelegt wird. Angenommen, eine Periode der Wechselspannung ist T, dann arbeiten zwei Anordnungen von in Serie geschalteten Licht emittierenden Zellen abwechselnd einmal während einer Periode T. Daher emittiert die Licht emittierende Vorrichtung Licht in jeder Periode von T/2, wie durch die punktierte Kurve angezeigt. Wenn die Wechselspannung die Schwellenspannung der in Serie geschalteten Licht emittierenden Zellen nicht übersteigt, dann arbeiten die Licht emittierenden Zellen nicht. Daher sind die Licht emittierenden Zellen für eine bestimmte Periode zwischen Zeiten in einem Ausschaltzustand, in denen die Licht emittierenden Zellen arbeiten, d. h. eine Periode, in der die Wechselspannung kleiner ist als die Schwellenspannung der Licht emittierenden Zellen. Demgemäß kann die AC LED das Auftreten von Flimmern in der Licht emittierenden Vorrichtung aufgrund des Intervalls zwischen Zeiten verursachen, in denen die Licht emittierenden Zellen arbeiten. Wenn der Verzögerungsphosphor verwendet wird, dann wird Licht weiter emittiert, während die Licht emittierenden Zellen ausgeschaltet sind, wie durch die durchgezogene Kurve angedeutet ist. Daher kann, obwohl die Lichtintensität variiert werden kann, die Zeit, in der kein Licht emittiert wird, verkürzt werden. Wenn die Abklingzeit des Verzögerungsphosphors lang ist, dann kann die Licht emittierende Vorrichtung kontinuierlich Licht emittieren. Wenn eine allgemeine Haushaltsnetzstromversorgung Spannung mit einer Frequenz von etwa 60 Hz anlegt, dann beträgt ein Zyklus des Stroms etwa 16,7 ms und ein Halbzyklus des Stroms beträgt etwa 8 ms. Daher ist, während die Licht emittierende Vorrichtung arbeitet, die Zeit, in der alle Licht emittierenden Zellen ausgeschaltet sind, kürzer als 8 ms, so dass, wenn die Abklingzeit des Verzögerungsphosphors 1 ms oder mehr beträgt, Flimmern ausreichend reduziert werden kann. Besonders dann, wenn die Abklingzeit des Verzögerungsphosphors ähnlich der Zeit ist, in der alle Licht emittierenden Zellen ausgeschaltet sind, kann die Licht emittierende Vorrichtung kontinuierlich Licht emittieren.
  • Der Verzögerungsphosphor kann ferner zusätzlich zu den Phosphoren der oben erwähnten ersten und zweiten LED-Phosphorkombinationen bereitgestellt werden. Alternativ können die Phosphore der ersten und zweiten LED-Phosphorkombinationen durch Verzögerungsphosphore ersetzt werden.
  • Die warmes Weißlicht emittierenden Vorrichtungen mit einer Struktur, in der alle ersten und zweiten LED-Phosphorkombinationen in einem einzigen Paket positioniert sind, wurden in den vorherigen beispielhaften Ausgestaltungen beschrieben. Andererseits hat eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß einer neunten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wie in 12 gezeigt eine Struktur, in der erste und zweite LED-Phosphorkombinationen jeweils in unterschiedlichen Paketen positioniert sind.
  • Verwendung von mehreren Paketen: neunte beispielhafte Ausgestaltung
  • Mit Bezug auf 12, die warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß der neunten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Rahmen 200 mit einem Basisteil 210 und einem reflektierenden Teil 220. Ein erstes Paket 231 ist an einem mittleren Teil der Oberseite des Basisteils 210 positioniert, und mehrere zweite Pakete 232 sind um das erste Paket 231 herum positioniert. Eine erste LED-Phosphorkombination 110 zum Erzeugen von weißem oder gelblich weißem Basislicht ist in dem ersten Paket 231 enthalten und eine zweite LED-Phosphorkombination 120 zum Erzeugen von CRI justierendem Licht ist in jedem zweiten Paket 232 enthalten.
  • Wie in den vorherigen beispielhaften Ausgestaltungen, beinhaltet die erste LED-Phosphorkombination 110 eine AC LED 112 zum Emittieren von Blaulicht und ein oder mehrere Phosphore 114 mit einer Spitzenwellenlängen von 500 bis 600 nm. Die zweite LED-Phosphorkombination 120 beinhaltet eine blaue oder UV LED 122 sowie ein oder mehrere Phosphore 124 mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm.
  • Eine Antiflimmerschaltungseinheit 152 und/oder eine Anti-THD-Schaltungseinheit 154 kann/können am Basisteil 210 installiert sein. Ebenso kann der Basisteil 210 mit einer Schaltung 156 versehen werden, die verschiedene Komponenten einschließlich eines Wärmeabführungssystems, eines Vorschaltgeräts, eines Treibers und/oder einer Ansteuerungsschaltung hat. Der reflektierende Teil 220 reflektiert einen Teil des von der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 erzeugten Lichts, in dem eine Verzögerungsphosphorschicht 193, die Flimmern einer AC LED reduziert, auf einer Innenfläche des reflektierenden Teils 220 ausgebildet ist.
  • Es werden nachfolgend Hintergrundbeleuchtungsmodule mit Bezug auf 13 und 14 beschrieben, die jeweils eine warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beinhalten.
  • Hintergrundbeleuchtungsmodul
  • Mit Bezug auf 13, das Hintergrundbeleuchtungsmodul beinhaltet eine Lichtführungsplatte 30 und eine Licht emittierende Vorrichtung 10 zum Zuführen von Licht zu der Lichtführungsplatte 30. Die Licht emittierende Vorrichtung 10 befindet sich neben einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte 30 und beinhaltet eine Außenwand 132 zum Aufnehmen der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 darin. Eine Trennwand 134 zum separaten Aufnehmen der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 und 120 ist in einer von der Außenwand 132 definierten Kammer ausgebildet. Die Höhe der Trennwand 134 ist niedriger als die der Außenwand 132. Daher wird eine Region, in der von der ersten LED-Phosphorkombination 110 erzeugtes weißes oder gelblich weißes Basislicht mit von der zweiten LED-Phosphorkombination 120 erzeugtem pinkfarbenem CRI justierendem Licht gemischt wird, neben der Seitenfläche der Lichtführungsplatte 30 bereitgestellt.
  • Eine erste blaue LED 112 befindet sich auf der linken Seite der Trennwand 134 und eine flache erste Phosphorharzschicht L1, die die erste blaue LED 112 bedeckt und ein oder mehrere Phosphore 114 mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm enthält, ist in einer Höhe ausgebildet, die niedriger ist als die der Trennwand 134. Zusätzlich befindet sich eine zweite blaue LED 122 auf der rechten Seite der Trennwand 134 und eine flache zweite Phosphorharzschicht L2, die die zweite blaue LED 122 bedeckt und ein oder mehrere Phosphore 124 mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm enthält, ist in einer Höhe ausgebildet, die niedriger ist als die der Trennwand 134. Eine transparente Harzschicht T ist ausgebildet, um die erste und zweite Phosphorharzschicht L1 und L2 zu bedecken. Die transparente Harzschicht T kann dieselbe Höhe haben wie die Außenwand 132, so dass sie mit der Seite der Lichtführungsplatte 30 in Kontakt ist.
  • Das in 14 gezeigte Hintergrundbeleuchtungsmodul beinhaltet eine Licht emittierende Vorrichtung 10 mit einer Trennwand 134, die kleiner ist als eine Außenwand 132. Die erste und zweite LED-Phosphorkombination 110 und 120 sind durch die Trennwand 134 getrennt. Dieses Hintergrundbeleuchtungsmodul unterscheidet sich jedoch von dem Hintergrundbeleuchtungsmodul der vorherigen beispielhaften Ausgestaltung dadurch, dass Phosphor 114 und 124 der Kombinationen 110 und 120 enthaltende Harzteile halbkugelförmig ausgebildet sind und die transparente Harzschicht T weggelassen wird. Jeder halbkugelförmige Harzteil, in dem Phosphore 114 und 124 der ersten und zweiten LED-Phosphorkombination 110 bzw. 120 enthalten sind, hat eine Höhe, die geringer ist als die der Außenwand 132.
  • Es wird für die Fachperson offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (23)

  1. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Kombination aus einer Blaulicht emittierenden Diode (LED) mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einem Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von 500 bis 600 nm, wobei die erste Kombination zum Erzeugen eines Basislichts dient, wobei das Basislicht weiß oder gelblich weiß ist; und eine zweite Kombination aus einer blauen LED mit einer Spitzenwellenlänge von 400 bis 470 nm und wenigstens einem Phosphor mit einer Spitzenwellenlänge von mehr als 600 nm, wobei die zweite Kombination zum Erzeugen eines CRI (Color Rendering Index) justierenden Lichts dient, wobei das Basislicht und das CRI justierende Licht zusammen ein warmes Weißlicht ergeben.
  2. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Basislicht in einer rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.29, 0.45), (0.33, 0.37), (0.52, 0.47) und (0.45, 0.54) auf einem CIE-(Commission on Illumination)-Chromatizitätsdiagramm, und das CRI justierende Licht in einer rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.36, 0.34), (0.44, 0.20), (0.67, 0.32) und (0.55, 0.44) auf dem CIE-Chromatizitätsdiagramm.
  3. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Basislicht und das CRI justierende Licht zusammen ein warmes Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 2500 bis 4500 K ergeben.
  4. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination in einem einzigen Paket unabhängig voneinander angeordnet sind.
  5. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination jeweils in entsprechenden Kammern positioniert sind, die durch eine Trennwand in dem einzigen Paket getrennt sind.
  6. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei entsprechende Phosphore in der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination so angeordnet sind, dass sie individuell entsprechende LEDs in der ersten LED-Phosphorkombination bzw. der zweiten LED-Phosphorkombination bedecken.
  7. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere zweite LED-Phosphorkombinationen um die erste LED-Phosphorkombination herum vorgesehen sind.
  8. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination jeweils in unterschiedlichen Paketen enthalten sind.
  9. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner einen Rahmen umfasst, der einen Basisteil mit den darauf montierten unterschiedlichen Paketen und einen reflektierenden Teil zum Reflektieren von von der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination erzeugtem Licht umfasst.
  10. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die LEDs in der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination individuell arbeiten.
  11. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste LED-Phosphorkombination eine blaue LED und wenigstens einen aus einem blauen Phosphor, einem grünen Phosphor und einem bernsteinfarbenen Phosphor umfasst.
  12. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite LED-Phosphorkombination eine blaue oder UV LED und wenigstens einen aus einem roten Phosphor auf Nitridbasis oder einem roten Phosphor auf Sulfidbasis umfasst.
  13. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Leuchtdioden-(LED)-Phosphorkombination zum Erzeugen eines Basislichts, wobei das Basislicht weiß oder gelblich weiß ist; und eine zweite LED-Phosphorkombination zum Erzeugen eines CRI (Color Rendering Index) justierenden Lichts, wobei das Basislicht in einer rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.29, 0.45), (0.33, 0.37), (0.52, 0.47) und (0.45, 0.54) auf einem CIE-(Commission on Illumination)-Chromatizitätsdiagramm, und das CRI justierende Licht in einer rechteckigen Region existiert, definiert durch Farbkoordinaten (0.36, 0.34), (0.44, 0.20), (0.67, 0.32) und (0.55, 0.44) auf dem CIE-Chromatizitätsdiagramm.
  14. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Basislicht und das CRI justierende Licht zusammen ein warmes Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 2500 bis 4500 K ergeben.
  15. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination in einem einzigen Paket unabhängig voneinander angeordnet sind.
  16. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination jeweils in entsprechenden Kammern positioniert sind, die durch eine Trennwand in dem einzigen Paket getrennt sind.
  17. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei entsprechende Phosphore in der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination so angeordnet sind, dass sie individuell entsprechende LEDs in der ersten LED-Phosphorkombination bzw. der zweiten LED-Phosphorkombination bedecken.
  18. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei mehrere zweite LED-Phosphorkombinationen um die erste LED-Phosphorkombination herum vorgesehen sind.
  19. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste LED-Phosphorkombination und die zweite LED-Phosphorkombination jeweils in unterschiedlichen Paketen enthalten sind.
  20. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 19, die ferner einen Rahmen umfasst, der einen Basisteil mit den darauf montierten unterschiedlichen Paketen und einen reflektierenden Teil zum Reflektieren von von der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination erzeugtem Licht umfasst.
  21. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die LEDs in der ersten LED-Phosphorkombination und der zweiten LED-Phosphorkombination individuell arbeiten.
  22. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste LED-Phosphorkombination eine blaue LED und wenigstens einen aus einem blauen Phosphor, einem grünen Phosphor und einem bernsteinfarbenen Phosphor umfasst.
  23. Warmes Weißlicht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die zweite LED-Phosphorkombination eine blaue oder UV LED und wenigstens einen aus einem roten Phosphor auf Nitridbasis oder einem roten Phosphor auf Sulfidbasis umfasst.
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