DE202013003529U1

DE202013003529U1 - Leuchtmittel mit einer Vielzahl LEDs

Info

Publication number: DE202013003529U1
Application number: DE202013003529.3U
Authority: DE
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Optotronic De GmbH
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2023-04-16

Abstract

Leuchtmittel (1) mit einem transluzenten Streumittel (4), einer Vielzahl LEDs (2), die so angeordnet und dazu ausgelegt sind, im Betrieb das transluzente Streumittel (4) zu bestrahlen, wobei jede LED (2) auf dem Streumittel (4) eine Bestrahlungsstärkeverteilung erzeugt und sich die Bestrahlungsstärkeverteilungen erster LEDs (2a, b) von der Bestrahlungsstärkeverteilung mindestens einer zweiten LED (2c, d) unterscheiden, und wobei die LEDs (2) solchermaßen angeordnet sind, dass die Bestrahlungsstärkeverteilungen teilweise überlagert sind und die Differenz zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert der sich durch die Überlagerung ergebenden Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Maximalwert der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einer Vielzahl LEDs.
Stand der Technik
Der Begriff „LED” bezieht sich im Rahmen dieser Offenbarung generell auf ein Strahlung emittierendes optoelektronisches Bauelement aus etwa einem halbleitenden Material, zum Beispiel auf eine organische oder vorzugsweise anorganische Leuchtdiode.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Leuchtmittel mit einer Vielzahl LEDs anzugeben.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Leuchtmittel mit einem transluzenten Streumittel, einer Vielzahl LEDs, die so angeordnet und dazu ausgelegt sind, im Betrieb das transluzente Streumittel zu bestrahlen, wobei jede LED auf dem Streumittel eine Bestrahlungsstärkeverteilung mit einem Schwerpunkt erzeugt und sich die Bestrahlungsstärkeverteilungen von ersten LEDs von der Bestrahlungsstärkeverteilung einer zweiten LED unterscheiden, und wobei die LEDs solchermaßen angeordnet sind, dass die Bestrahlungsstärkeverteilungen teilweise überlagert sind und die Differenz zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert der sich durch die Überlagerung ergebenden Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Maximalwert der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen.
Vereinfacht gesprochen besteht eine Grundidee der Erfindung darin, LEDs derart anzuordnen, dass, obwohl mindestens eine der LEDs (die zweite LED) eine von jener der ersten LEDs abweichende Bestrahlungsstärkeverteilung auf dem Streumittel erzeugt, sich in der Überlagerung ein im Vergleich zu den Bestrahlungsstärkeverteilungen der einzelnen LEDs weniger schwankender Gesamtbestrahlungsstärkeverlauf ergibt.
Generell sind im Rahmen dieser Offenbarung „ein”, „eine” beziehungsweise „einer” als unbestimmte Artikel zu lesen, können also wenn etwa von „einer zweiten LED” die Rede ist selbstverständlich auch mehrere zweite LEDs vorgesehen sein; vorzugsweise sind jeweils eine Mehrzahl beziehungsweise Vielzahl LEDs vorgesehen.
Die Bestrahlungsstärkeverteilungen der einzelnen LEDs werden teilweise überlagert und summieren sich dementsprechend zumindest bereichsweise auf; der sich durch die Aufsummation ergebende Verlauf zeigt eine um mindestens 25% geringere Schwankung (zwischen Minimal- und Maximalwert) gegenüber der Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Maximalwert der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen.
Die Schwankung ist infolge der Überlagerung in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt um mindestens 50%, 75%, 100%, 125% beziehungsweise 150% gegenüber den einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen reduziert; besonders bevorzugt wird ein Unterschied zwischen den einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen im Wesentlichen vollständig ausgeglichen. Die betrachteten Minimal- und Maximalwerte im Verlauf der Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung sind relative Extremwerte, es werden also keine Randwerte betrachtet (zum Rand hin geht selbstverständlich auch die in der Schwankung ausgeglichene Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung gegen Null).
Wie noch im Rahmen der abhängigen Ansprüche näher erläutert, können die ersten LEDs beispielsweise hellere LEDs und die zweiten LEDs dunklere LEDs sein; bei erfindungsgemäßer Anordnung der LEDs ist die Schwankung des überlagerten Bestrahlungsstärkeverlaufs dann geringer als die Differenz zwischen dem Maximalwert der Bestrahlungsstärke der helleren LEDs, also dem größten Maximalwert, und dem Maximalwert der Bestrahlungsstärke der dunkleren LEDs, also dem kleinsten Maximalwert.
Dieser Ausgleich ergibt sich durch die erfindungsgemäße Überlagerung; „teilweise überlagert” meint insoweit, dass zumindest ein Bereich des Streumittels von mindestens zwei LEDs bestrahlt wird und dementsprechend die mindestens zwei LEDs zu der sich durch Aufsummation ergebenden Gesamtbestrahlungsstärke in diesem Bereich beitragen.
Die Bestrahlungsstärke gibt die (Strahlungs)Leistung pro Flächeneinheit an; der Begriff „Bestrahlungsstärkeverteilung” bezieht sich also im Allgemeinen auf die Bestrahlungsstärke einer Vielzahl benachbarter, infinitesimal kleiner Flächeneinheiten, die aneinandergrenzend (jedoch nicht überlappend) eine Einstrahlfläche des transluzenten Streumittels flächig ausfüllen. Die infinitesimal kleinen Flächeneinheiten sind selbstverständlich eine idealisierte Näherung; etwa bei einer Modellierung kann die Bestrahlungsfläche auch mit einem gewissen Rastermaß in Flächeneinheiten unterteilt betrachtet werden.
Jede LED erzeugt auf dem Streumittel (einer Einstrahlfläche davon) eine Bestrahlungsstärkeverteilung, die in der Regel jeweils mittig ihren Maximalwert hat, meist genau einen Maximalwert, und nach außen geringere Werte annimmt; in Abhängigkeit von der verwendeten LED und dem Abstand zwischen Streumittel und LED kann die jeweilige Bestrahlungsstärkeverteilung auch einen symmetrischen Verlauf haben, etwa zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch sein.
Generell wird im Rahmen dieser Offenbarung auf die radiometrischen Größen (Strahlungsleistung [W], Strahlstärke [W/sr], Bestrahlungsstärke [W/m²], Strahldichte [W/m²/sr]) Bezug genommen, sollen die jeweiligen Merkmale jedoch gleichermaßen auch für die entsprechenden photometrischen Größen (Lichtstrom [lm], Lichtstärke [cd], Beleuchtungsstärke [lx], Leuchtdichte [cd/m²]) offenbart sein. Eine Betrachtung der photometrischen Größen, die sich aus den radiometrischen durch eine Gewichtung mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges ergeben, kann etwa von Interesse sein, wenn (auch) LEDs unterschiedlicher Farbe betrachtet werden.
Das vorzugsweise in Transmission betriebene „transluzente Streumittel” streut zumindest einen Teil der von den LEDs darauf fallenden Strahlung, etwa in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 20%, 40%, 60%, 80% beziehungsweise 90% davon; besonders bevorzugt wird die gesamte einfallende Strahlung gestreut. Als „Streuung” wird im Rahmen dieser Offenbarung ganz allgemein eine Wechselwirkung der Strahlung mit dem Streumittel bezeichnet, die jedenfalls teilweise eine Ausbreitung der Strahlung in einer von der ursprünglichen Richtung abweichenden Richtung zur Folge hat; die resultierenden Richtungen sind stärker verteilt, und zwar im bevorzugten Fall der „diffusen Streuung” zufallsverteilt.
Im Allgemeinen stellt also auch die Absorption von Pumpstrahlung durch einen Leuchtstoff mit einer anschließend zufallsverteilten und somit isotropen Emission von Konversionsstrahlung geringerer Wellenlänge einen Streuprozess dar, könnte das transluzente Streumittel also beispielsweise auch eine Leuchtstoffschicht sein. Vorzugsweise streut das transluzente Streumittel die von den LEDs einfallende Strahlung jedoch ohne Veränderung der Wellenlänge, ist also insoweit ein inertes Streumittel vorgesehen. Die Strahlung kann beispielsweise an einer angerauten (mattierten) Oberfläche und/oder an in ein Volumenmaterial eingebetteten Streupartikeln, etwa Titandioxid-Partikeln, gestreut werden.
Üblicherweise fällt die von den LEDs emittierte Strahlung auf eine Einstrahlfläche des Streumittels und wird die gestreute Strahlung an einer dieser Einstrahlfläche entgegengesetzten Abstrahlfläche abgegeben.
Die LEDs sind in bevorzugter Ausgestaltung jeweils gehäuste Bauteile; die von den LEDs abgestrahlte Strahlung kann beispielsweise eine in den Epi-Schichten erzeugte Strahlung oder eine von einem dem LED-Gehäuse zugeordneten Konversionsmaterial erzeugte Konversionsstrahlung beziehungsweise eine Mischung daraus (Teilkonversion) sein.
Sofern im Rahmen dieser Offenbarung zum Beispiel auf eine Ausbreitung von Strahlung oder die Verteilung der Bestrahlungsstärke auf dem Streumittel Bezug genommen wird, bedeutet dies selbstverständlich nicht, dass zur Erfüllung des beanspruchten Gegenstands eine entsprechende Strahlungsausbreitung erfolgen muss; das Leuchtmittel soll lediglich für eine solche Ausbreitung beziehungsweise Verteilung im Betrieb ausgelegt sein.
Weitere bevorzuge Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachstehenden Beschreibung, wobei nicht im Einzelnen zwischen einer Erläuterung des Leuchtmittels und einer Beschreibung eines entsprechenden Herstellungsverfahrens beziehungsweise entsprechender Verwendungen unterschieden wird; jedenfalls implizit soll der Erfindungsgegenstand hinsichtlich sämtlicher Kategorien offenbart sein.
Die Bestrahlungsstärkeverteilungen haben jeweils einen Schwerpunkt, der sich als Mittelpunkt der von der entsprechenden LED bestrahlten Teilfläche (Teilfläche der Einstrahlfläche) ergibt, und zwar als nach der Leistung je Flächeneinheit, also der Bestrahlungsstärke, gewichteter Flächenmittelpunkt. Ist die Bestrahlungsstärkeverteilung also beispielsweise symmetrisch und hat genau ein mittiges Maximum, fällt dieses mit dem Schwerpunkt zusammen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die reduzierte Schwankung der Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung erreicht, indem die Abstände der Schwerpunkte benachbarter Bestrahlungsstärkeverteilung zumindest teilweise nicht äquidistant eingestellt sind. Um etwa im Falle erster hellerer LEDs mit einer im Vergleich zu einer zweiten dunkleren LED höheren Strahlungsleistung eine Anpassung zu schaffen, können die Schwerpunkte der Bestrahlungsstärkeverteilungen der helleren LEDs mit einem größeren Abstand zueinander vorgesehen werden. Der Überlapp der Bestrahlungsstärkeverteilung der dunkleren LED mit den Bestrahlungsstärkeverteilungen der helleren LEDs ist damit größer als der Überlapp der helleren LEDs untereinander, was die Bestrahlungsstärkeverteilung der dunkleren „verstärkt” und damit die Schwankung reduziert.
Im Allgemeinen ist eine nicht äquidistante Anordnung der Schwerpunkte etwa auch im Falle von auf einer Anordnungsfläche äquidistant vorgesehenen LEDs möglich, wenn nämlich deren Abstrahlkegel entsprechend zueinander verkippt werden; die Verkippung eines Abstrahlkegels bezieht sich hierbei jeweils auf die Hauptabstrahlrichtung, die als Schwerpunkt der nach der Leistung gewichteten Abstrahlrichtungen gebildet ist. Um die Schwerpunkte der Bestrahlungsstärkeverteilungen zweier benachbarter LEDs etwa in einem größeren Abstand zueinander vorzusehen, können die Hauptabstrahlrichtungen der beiden LEDs voneinander weg verkippt angeordnet werden; mit zueinander hin verkippten Hauptabstrahlrichtungen lässt sich der Abstand der Schwerpunkte andererseits verringern.
In bevorzugter Ausgestaltung wird der teilweise nicht äquidistante Abstand zwischen den Schwerpunkten allerdings eingestellt, indem der Abstand benachbarter LEDs auf der Anordnungsfläche teilweise nicht äquidistant gewählt wird. Vorzugsweise sind die Bestrahlungskegel der LEDs dabei auch nicht zueinander verkippt, entspricht also im Falle eines Streumittels mit einer ebenen, im Wesentlichen parallel zu einer Anordnungsfläche der LEDs orientierten Einstrahlfläche allein der Abstand zwischen den LEDs auf der Anordnungsfläche den Abstand zwischen den Schwerpunkten der Bestrahlungsstärkeverteilungen. Besonders bevorzugt liegen die Abstrahlrichtungen dabei senkrecht zu Anordnungs- und Bestrahlungsfläche.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der nicht äquidistanten Anordnung betrifft (mindestens) eine der ersten LEDs und die (mindestens eine) zweite LED, die sich hinsichtlich ihres Abstands zu den benachbarten LEDs unterscheiden. Der hierbei betrachtete Abstand ist jeweils (für jede der miteinander verglichenen LEDs) ein mittlerer Abstand, der sich als Mittelwert der Abstände aller LEDs innerhalb eines Nachbarschaftsabstands ergibt; dieser Nachbarschaftsabstand entspricht dem 1,5-fachen Nächstnachbarabstand, also dem 1,5-fachen des Abstands (der betrachteten LED) zu jener LED, welche der betrachteten am Nächsten ist.
Zur Ermittlung des mittleren Abstands, den benachbarte LEDs zu einer LED haben, wird also gewissermaßen ein Ring um diese (betrachtete) LED untersucht, auf dessen Innendurchmesser die benachbarte LED mit dem geringsten Abstand liegt und dessen Außendurchmesser dem 1,5-fachen des Innendurchmessers entspricht; für sämtliche auf diesem Ring liegenden, benachbarten LEDs wird der Abstand zum Zentrum des Rings (und damit zu der betrachteten LED) ermittelt, und es wird ein Mittelwert aus diesen Abständen gebildet, der mittlere Abstand.
Diese Betrachtung ist insbesondere im Falle einer zweidimensionalen, flächigen Anordnung der LEDs vorteilhaft und bevorzugt, weil so auch bei einer nicht regelmäßigen Anordnung, die ja gerade Folge der erfindungsgemäßen Nicht-Äquidistanz sein kann, eine Beurteilung möglich ist, inwiefern die Bestrahlungsstärkeverteilung der mittigen LED durch die Bestrahlungsstärkeverteilungen benachbarter LEDs verstärkt wird.
Auch in Abhängigkeit von einem Anordnungsmuster der LEDs beziehungsweise dem Abstand der LEDs zum Streumittel kann als Nachbarschaftsabstand beispielsweise auch der 2-, 2,5-, 3,5-, 4-, 4,5-, 5-fache Nächstnachbarabstand betrachtet werden. Generell kann die Anzahl der LEDs, deren Bestrahlungsstärkeverteilungen merklich überlagert werden, unabhängig von der Anordnung der LEDs mit zunehmendem Abstand des Streumittels von den LEDs zunehmen; dementsprechend kann beispielsweise auch mit einem solchen zunehmenden Abstand der Nachbarschaftsabstand zunehmen, sodass mehr benachbarte LEDs in die Betrachtung einfließen.
Generell bezieht sich die Angabe eines Abstands zwischen zwei LEDs auf den Abstand zwischen den Mittelpunkten deren Strahlung emittierender Flächen; im Falle einer unregelmäßigen Fläche ermittelt sich dieser Mittelpunkt als Schnittpunkt der die längste und die kürzeste Erstreckung der Fläche bestimmenden Richtungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vielzahl LEDs auf einer Anordnungsfläche vorgesehen, die sich in eine der Anzahl an LEDs entsprechende Anzahl an Teilflächen gliedert, jedenfalls funktional, also nicht notwendigerweise tatsächlich strukturell (die Anordnungsfläche kann trotz der funktionalen Unterteilung durchgehend ausgebildet sein); auf jeder dieser Teilflächen ist jeweils eine LED vorgesehen. Im Betrieb strahlen die LEDs jeweils Strahlung mit einer Strahlungsleistung ab, und für keine der LEDs weicht der jeweilige Quotient aus Strahlungsleistung (der LED) und Flächeninhalt (der Teilfläche der LED) um mehr als 25% von dem Quotienten der über sämtliche LEDs aufsummierten Gesamtstrahlungsleistung und einem über sämtliche Teilflächen aufsummierten Gesamtflächeninhalt ab.
Die Abweichung der Quotienten der einzelnen LEDs kann beispielsweise auch in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt weniger als 20%, 15%, 10% beziehungsweise 5% betragen. Die Teilflächen grenzen aneinander, überlappen jedoch nicht und füllen die Anordnungsfläche vorzugsweise vollständig aus. Je Teilfläche ist „eine” LED vorgesehen; es können im Allgemeinen also beispielsweise auch zwei LEDs auf jeder Teilfläche angeordnet und kann deren Strahlungsleistung bei der Quotientenbetrachtung aufsummiert einfließen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Mehrzahl LEDs auf der gemeinsamen Teilfläche mittig davon angeordnet sind, also etwa bezogen auf den Mittelpunkt der Teilfläche um nicht mehr als 50% beziehungsweise 25% des halben mittleren Durchmessers der Teilfläche davon entfernt; der „mittlere Durchmesser” soll keine Kreisgeometrie implizieren und ergibt sich als Mittelwert aus kleinster und größter lateraler Erstreckung. In bevorzugter Ausgestaltung ist je Teilfläche genau eine LED vorgesehen.
In der vorstehenden Beschreibung wurden Möglichkeiten dargestellt, um einen erfindungsgemäß durch Überlagerung ausgeglichenen Gesamtbestrahlungsstärkeverlauf über eine Anpassung der Abstände der Schwerpunkte der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen, insbesondere über eine Anpassung der Abstände zwischen den LEDs, einzustellen („Abstandsanpassung”); die nachstehende Beschreibung betrifft eine weitere Möglichkeit zur Einstellung des Gesamtbestrahlungsstärkeverlaufs, nämlich eine Anpassung der Reihenfolge, in welcher die LEDs aufeinanderfolgend angeordnet werden („Alternierungsanpassung”).
Selbstverständlich können die beiden Möglichkeiten auch kombiniert werden, können die LEDs also beispielsweise im Rahmen dessen, was sich beim Leiterplatten-Design ohne erheblichen Mehraufwand (etwa ohne zusätzliche Verdrahtungsebene) realisieren lässt, in einer nachstehend beschriebenen Weise alternierend angeordnet werden; die übrigen LEDs können beispielsweise in einer zuvor beschriebenen Weise nicht äquidistant vorgesehen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weicht die Strahlungsleistung der (mindestens einen) zweiten LED von jener der ersten LEDs ab und ist die zweite LED zwischen mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, der ersten LEDs angeordnet; die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung der so angeordneten (insgesamt mindestens drei beziehungsweise mindestens fünf) LEDs ist um mindestens 25% kleiner, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt um mindestens 20%, 15%, 10% beziehungsweise 5% kleiner, als die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs (des Leuchtmittels) und der zweiten LED (die, wie eben beschrieben, zwischen den ersten LEDs angeordnet wird).
In anderen Worten ist die Abweichung der mittleren Strahlungsleistung der entsprechend angeordneten LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs um mindestens 25% kleiner als die Abweichung der mittleren Strahlungsleistung der zweiten LED von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs, gleichen die um die zweite LED gruppierten ersten LEDs also deren abweichende Strahlungsleistung aus.
Wie auch vorstehend bereits erwähnt, betrifft eine bevorzugte Ausgestaltung flächig angeordnete LEDs (im Unterschied zu in nur einer Richtung und insoweit eindimensional angeordneten LEDs). Insbesondere im Falle einer flächigen Anordnung ist eine mittlere LED „zwischen zwei LEDs” angeordnet, wenn die beiden LEDs innerhalb eines Scheitelwinkelpaars liegen, in dessen Schnittpunkt die mittlere LED sitzt; „Scheitelwinkelpaar” meint die beiden gleich großen, zu entgegengesetzten Richtungen hin geöffneten Winkel. Der Scheitelwinkel (der Winkel des Scheitelwinkelpaares) ist in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt kleiner als 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30°, 20° beziehungsweise 10°.
In einem besonders bevorzugten Fall ist die Anordnung „dazwischen” also jedenfalls näherungsweise linear. Dies schließt selbstverständlich eine insgesamt flächige Anordnung nicht aus, wobei etwa auch in einer zu besagter Symmetrieachse senkrechten Richtung eine Alternierungsanpassung erfolgen kann, die zweite LED also auch in dieser Richtung zwischen mindestens zwei ersten LEDs angeordnet sein kann (die ersten LEDs wären also kreuzförmig um die zweite LED gruppiert).
In anderen Worten betrifft die Alternierungsanpassung mit der Anordnung „dazwischen” zunächst besagtes Scheitelwinkelpaar und kann sie im Falle kleiner Winkel als näherungsweise linear betrachtet werden; eine entsprechend lineare Anordnung kann hinsichtlich mehreren, quer zueinander verlaufenden Richtungen bestehen, vorzugsweise hinsichtlich zwei zueinander senkrechten Richtungen.
Soweit im Rahmen der allgemeinen Erläuterungen des Erfindungsgedankens auf die Bestrahlungsstärkeverteilung Bezug genommen wird, könnten die voneinander abweichenden Bestrahlungsstärkeverteilungen im Allgemeinen auch durch eine hinsichtlich der Winkelverteilung unterschiedliche Abstrahlcharakteristik der ersten LEDs im Vergleich zur zweiten LED bedingt sein, können sich abweichende Bestrahlungsstärkeverteilungen also prinzipiell auch bei integriert gleicher Strahlungsleistung ergeben.
In bevorzugter Ausgestaltung unterscheiden sich die zweite LED und die ersten LEDs jedoch in der Strahlungsleistung, wird also mit der Abstandsanpassung und/oder der Alternierungsanpassung ein Helligkeitsunterschied ausgeglichen; der sich durch die Überlagerung ergebende Helligkeitsverlauf (Gesamtbestrahlungsstärkeverlauf) schwankt weniger stark als die Helligkeiten der einzelnen LEDs zueinander.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die ersten LEDs hellere LEDs und ist die zweite LED eine dunklere LED; die Strahlungsleistung der dunkleren LED ist geringer als jene der hellen LEDs, etwa um mindestens 10%, 20% beziehungsweise 30%.
Es ist dann also die dunklere LED zwischen zwei der helleren LEDs angeordnet; diese Anordnung einer dunkleren LED zwischen zwei helleren LEDs ist vorzugsweise ihrerseits zwischen zwei weiteren helleren LEDs angeordnet, die dunklere LED ist also vorzugsweise zwischen vier helleren LEDs vorgesehen. Dabei ist die Abweichung der mittleren Strahlungsleistung der so angeordneten LEDs um mindestens 25% kleiner als die Abweichung der Strahlungsleistung der dunkleren LED von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs.
Wie eingangs bereits festgestellt, weist das Leuchtmittel vorzugsweise eine Mehrzahl zweite LEDs auf, beispielsweise mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun beziehungsweise zehn zweite LEDs, also vorzugsweise eine entsprechende Anzahl an dunkleren LEDs und besonders bevorzugt ein Vielfaches davon an helleren LEDs.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt es mehr als zwei Helligkeitsgruppen, untergliedern sich die „helleren” LEDs also in „helle” und „hellste” LEDs und/oder die „dunkleren” LEDs in „dunkle” und „dunkelste” LEDs. Besonders bevorzugt gibt es also vier Helligkeitsgruppen, nämlich mit in dieser Reihenfolge abnehmender Strahlungsleistung hellste, helle, dunkle und dunkelste LEDs.
Die unterschiedlichen Helligkeitsgruppen sind in bevorzugter Ausgestaltung schaltungsbedingt, und zwar besonders bevorzugt bei baugleichen LEDs. Es wird ausdrücklich auf die Anmeldungen DE 10 2012 207 456.2 , DE 10 2012 207 457.0 und DE 10 2012 207 454.6 derselben Anmelderin verwiesen, deren Inhalt hiermit vollumfänglich einbezogen sein soll.
Die sich unterscheidenden Bestrahlungsstärkeverteilungen der LEDs und insbesondere auch die sich unterscheidende Strahlungsleistung der LEDs müssen dabei nicht durch eine unterschiedliche bauliche Auslegung der LEDs bedingt sein; in bevorzugter Ausgestaltung sind beispielsweise baugleiche LEDs vorgesehen, die sich (mindestens) in erste hellere LEDs und zweite dunklere LEDs untergliedern, wobei der Helligkeitsunterschied auf eine schaltungsbedingt unterschiedliche mittlere Bestromung zurückzuführen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform betrifft ein Leuchtmittel mit mindestens zwei dunkleren LEDs, von denen eine eine dunkelste LED und eine andere eine dunkle LED ist; dabei wird sowohl die dunkelste LED als auch die dunklere LED in einer zuvor beschriebenen Weise jeweils zwischen mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier, helleren LEDs angeordnet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind als hellere LEDs mindestens zwei hellste LEDs und mindestens zwei helle LEDs vorgesehen (die Strahlungsleistung der hellen LEDs ist geringer als jene der hellsten LEDs, jedoch größer als die der dunkleren LEDs); die dunklere LED ist dabei zwischen den mindestens zwei der hellsten LEDs angeordnet, und es ist diese Anordnung aus dunklerer LED und mindestens zwei der hellsten LEDs ihrerseits zwischen den mindestens zwei hellen LEDs angeordnet. Vereinfacht gesprochen wird die dunklere LED von zwei der hellsten LEDs flankiert und folgt auf diese nach außen hin jeweils eine helle LED; die geringere Strahlungsleistung der dunkleren LED wird mit den hellsten LEDs soweit möglich ausgeglichen und der Verlauf mit den hellen LEDs angeglichen.
Selbstverständlich können entsprechend auch eine Mehrzahl dunklere LEDs flankiert werden, etwa auch eine dunkelste LED und eine dunklere LED.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Rand-LED eine LED vorgesehen, die eine im Vergleich zur maximalen Strahlungsleistungsschwankung verringerte Abweichung zeigt; die Abweichung der Strahlungsleistung der Rand-LED von der mittleren Strahlungsleitung aller LEDs ist um mindestens 25%, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 35%, 45%, 55%, 65% beziehungsweise 85% geringer als eine maximale Abweichung einer der übrigen LEDs, also die maximale Differenz zwischen der Strahlungsleistung einer der übrigen LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs. „Rand-LED” meint eine LED, auf welche von einem Anordnungsmittelpunkt aus betrachtet nach außen keine weitere LED folgt; der Anordnungsmittelpunkt ist insoweit der Flächenschwerpunkt der Anordnungsfläche, auf welcher die LEDs vorgesehen sind.
Indem eine in ihrer Abweichung von der mittleren Strahlungsleistung im Vergleich zur maximal auftretenden Abweichung verringerte Rand-LED vorgesehen wird, lässt sich ein Randbereich mit einem gut angepassten Helligkeitsverlauf erzeugen. Dies ist vorteilhaft, weil einerseits außerhalb der Rand-LED keine LED folgt und insoweit kein Ausgleich erfolgen kann; andererseits kann das menschliche Auge Helligkeitsschwankungen in einem Randbereich beispielsweise auch mit im Vergleich zur Fläche größerer Empfindlichkeit wahrnehmen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzahl an zweiten LEDs vorgesehen, etwa mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn zweite LEDs, und gliedert sich die Vielzahl LEDs (die Gesamtzahl an LEDs) in eine der Anzahl an zweiten LEDs entsprechende Anzahl an Gruppen; die ersten LEDs werden auf diese Gruppen aufgeteilt, es wird also jeweils eine Mehrzahl erste LEDs vorgesehen und in einer zuvor beschriebenen Weise angeordnet. Es kann also etwa eine Anzahl an dunkleren LEDs vorgesehen und die Gesamtzahl an LEDs dementsprechend in eine der Anzahl an dunkleren LEDs entsprechende Anzahl an Gruppen untergliedert sein; die dunklere LED jeder Gruppe ist dann jeweils zwischen mindestens zwei helleren LEDs vorgesehen, vorzugsweise zwischen vier helleren LEDs.
Eine bevorzugte Weiterbildung dieser in Gruppen untergliederten Anordnung betrifft dann die Rand-LED einer solchen Gruppe, wobei die Abweichung der Strahlungsleistung dieser Gruppenrand-LED von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs ihrer Gruppe (Gruppen-LEDs) um mindestens 25% geringer als eine maximale Abweichung ist, welche maximale Abweichung die Strahlungsleistung einer der übrigen Gruppen-LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller Gruppen-LEDs hat.
So wie vorstehend für die Rand-LEDs beschrieben, werden also auch innerhalb der LED-Anordnung, also an den Stoßstellen zwischen den Gruppen, LEDs vorgesehen (Gruppenrand-LEDs), deren Abweichung von der mittleren Strahlungsleistung im Vergleich zu anderen der LEDs geringer ist; so lassen sich innerhalb der LED-Anordnung optisch störende „Stoßstellen” vermeiden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, nämlich ein Verfahren zum Herstellen eines vorstehend beschriebenen Leuchtmittels, welches Verfahren folgende Schritte umfasst:

– Vorsehen einer Vielzahl LEDs und eines transluzenten Streumittels;
– Anordnen der LEDs derart, dass jede LED auf dem Streumittel eine Bestrahlungsstärkeverteilung mit einem Schwerpunkt erzeugt, wobei sich die Bestrahlungsstärkeverteilungen erster LEDs von der Bestrahlungsstärkeverteilung einer zweiten LED unterscheiden;
– Anordnen der LEDs solchermaßen, dass die Bestrahlungsstärkeverteilungen teilweise überlagert sind und die Differenz zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert der sich durch die Überlagerung ergebenden Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Maximalwert der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen.

Wie bereits eingangs erwähnt, sollen die im Zuge der Erläuterung der Vorrichtungsansprüche vorstehend beschriebenen Merkmale auch hinsichtlich der Verfahrenskategorie offenbart sein; dies betrifft ausdrücklich auch die vorstehend offenbarten, gestaffelten Intervalle, die auch hinsichtlich der nachstehend beschriebenen Merkmale offenbart sein sollen, wenn dieselben Größen in Rede stehen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens betrifft dieses das Anordnen einer Anzahl an LEDs auf einer Anordnungsfläche, wobei sich die Strahlungsleistung der ersten LEDs von jener der zweiten LED unterscheidet, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– je LED Ermitteln der Strahlungsleistung der im Betrieb abgestrahlten Strahlung;
– Gliedern der Anordnungsfläche in eine der Anzahl an LEDs entsprechende Anzahl an Teilflächen;
– Vorsehen einer LED je Teilfläche;
– Anpassen der Relativanordnung der LEDs zueinander derart, dass jeweils der Quotient aus der Strahlungsleistung der LED und dem Flächeninhalt der entsprechenden Teilfläche um nicht mehr als 25% von dem Quotienten aus einer über die Anzahl an LEDs aufsummierten Gesamtstrahlungsleistung und einem über die Anzahl an Teilflächen aufsummierten Gesamtflächeninhalt abweicht.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens unterscheidet sich die Strahlungsleistung der ersten LEDs von jener der zweiten LED, wobei

– die zweite LED zwischen zwei der ersten LEDs angeordnet wird;
– diese Anordnung aus zweiter LED und zwei der ersten LEDs zwischen zwei weiteren der ersten LEDs angeordnet wird;
– der vorstehend genannte Schritt wiederholt wird, bis die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs und der mittleren Strahlungsleistung der so angeordneten LEDs um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs und der zweiten LED.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind die ersten LEDs hellere LEDs sind und ist die zweite LED eine dunklere LED, deren Strahlungsleistung geringer als die Strahlungsleistung der helleren LEDs ist.
Somit kann also beispielsweise eine Anordnung derart erfolgen, dass

– die dunklere LED zwischen zwei der helleren LEDs angeordnet wird;
– diese Anordnung aus dunklerer LED und zwei der helleren LEDs zwischen zwei weiteren der helleren LEDs angeordnet wird;
– der vorstehend genannte Schritt wiederholt wird, bis die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs und der mittleren Strahlungsleistung der so angeordneten LEDs um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs und der dunkleren LED.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens zum Herstellen eines Leuchtmittels betrifft ein Leuchtmittel mit mindestens zwei dunkleren LEDs, die jeweils in einem vorstehend beschriebenen Verfahren angeordnet werden, wobei eine der mindestens zwei dunkleren LEDs eine dunkelste LED ist und eine andere der mindestens zwei dunkleren LEDs eine dunkle LED ist, deren Strahlungsleistung geringer als die Strahlungsleistung der helleren LEDs, jedoch größer als die Strahlungsleistung der dunkelsten LED ist.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens werden als hellere LEDs mindestens zwei hellste LEDs und mindestens eine helle LED vorgesehen, wobei die Strahlungsleistung der hellen LEDs geringer als die der hellsten LEDs ist, jedoch größer als jene der dunkleren LEDs, und wobei die dunklere LED zwischen zwei der hellsten LEDs angeordnet wird und diese Anordnung aus dunklerer LED und zwei der hellsten LEDs zwischen den mindestens zwei hellen LEDs angeordnet wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung betrifft ein Verfahren, bei welchem als Rand-LED, auf welche bezogen auf einen Anordnungsmittelpunkt der LEDs nach außen keine LED folgt, eine Rand-LED vorgesehen wird, wobei diese Rand-LED so gewählt wird, dass die Abweichung ihrer Strahlungsleistung von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs um mindestens 25% geringer als eine maximale Abweichung ist, welche maximale Abweichung die Strahlungsleistung einer der übrigen LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs hat.
Eine bevorzugte Weiterbildung betrifft ein Verfahren, mit welchem eine Anzahl an zweiten LEDs angeordnet wird und bei welchem die Vielzahl LEDs in eine der Anzahl an zweiten LEDs entsprechende Anzahl an Gruppen untergliedert werden, auf welche die ersten LEDs jeweils in soweit möglich gleicher Anzahl aufgeteilt und je Gruppe gemäß einem vorstehenden Verfahren angeordnet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung betrifft ein Verfahren, bei welchem als Gruppenrand-LED, auf welche bezogen auf einen Anordnungsmittelpunkt der Gruppen-LEDs ihrer Gruppe nach außen keine Gruppen-LED folgt, eine Gruppenrand-LED vorgesehen wird, wobei die Gruppenrand-LED so ausgewählt wird, dass die Abweichung ihrer Strahlungsleistung von der mittleren Strahlungsleistung aller Gruppen-LEDs um mindestens 25% geringer als eine maximale Abweichung ist, welche maximale Abweichung die Strahlungsleistung eine der übrigen Gruppen-LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller Gruppen-LEDs hat.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und weiterhin nicht zwischen einer Darstellung der Vorrichtung und einer Beschreibung deren Herstellung beziehungsweise Verwendung unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel in einer schematischen Schnittdarstellung;
2 erfindungsgemäß angeordnete LEDs in einer schematischen Aufsicht;
3 LEDs vier unterschiedlicher Helligkeitsstufen, die auf vier Quadranten einer Anordnungsfläche verteilt vorgesehen werden;
4 den Verlauf der relativen Bestrahlungsstärke von gemäß 3 auf Quadranten aufgeteilt und äquidistant angeordneten LEDs;
5 den Verlauf der relativen Bestrahlungsstärke von gemäß 3 auf Quadranten aufgeteilt und erfindungsgemäß nicht äquidistant angeordneten LEDs;
6 ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel in einer Schrägansicht;
7 eine erste Möglichkeit zur erfindungsgemäßen alternierenden Anordnung von unterschiedlich bestromten LEDs;
8 eine zweite Möglichkeit zur erfindungsgemäßen alternierenden Anordnung von unterschiedlich bestromten LEDs;
9 eine dritte Möglichkeit zur erfindungsgemäßen alternierenden Anordnung von unterschiedlich bestromten LEDs.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel 1 mit einer Vielzahl LEDs 2, die auf einer Anordnungsfläche 3 vorgesehen sind. Die LEDs 2 bestrahlen ein transluzentes Streumittel 4, nämlich eine Kunststoffscheibe mit angerauter und deshalb die Strahlung diffus streuender Oberfläche.
Die in dem Leuchtmittel 1 vorgesehenen LEDs 2 sind baugleich, werden jedoch betriebsbedingt mit einer im zeitlichen Mittel unterschiedlichen Stromstärke betrieben (im Folgenden auch nur „unterschiedliche Stromstärke”). Es wird nochmals ausdrücklich auf die Anmeldungen DE 10 2012 207 456.2 , DE 10 2012 207 457.0 und DE 10 2012 207 454.6 verwiesen.
Die LEDs 2 sind baugleich, emittieren jedoch aufgrund der schaltungsbedingt unterschiedlichen Bestromung Strahlung (sichtbares Licht) mit einem unterschiedlichen Strahlungsfluss. Der Strahlungsfluss der in der Figur linken ersten LED 2a, b ist größer als jeweils jener der beiden zweiten LEDs 2c, d (die in der Figur mittlere und die rechte LED). Die erste LED 2a, b ist also eine hellere LED, die zweiten LEDs 2c, d sind dunklere LEDs; ansonsten unterscheidet sich die Abstrahlcharakteristik (die Winkelverteilung) der ersten und zweiten LEDs nicht. In der Figur ist dies schematisch mit Strahlkegeln 5 angedeutet, welche für alle LEDs 2 denselben Öffnungswinkel haben.
Die LEDs 2 bestrahlen die den Strahlung emittierenden Flächen der LEDs 2 (welche in der Figur oben liegen und von denen die Strahlkegel 5 ausgehen) gegenüberliegende Einstrahlfläche 6 der Streuscheibe 4; die der Einstrahlfläche 6 entgegengesetzte Abstrahlfläche 7 der Streuscheibe strahlt die Strahlung (in der Figur nach oben) ab. Der Abstrahlfläche 7 nachgelagert steht die Strahlung einer Beleuchtungsanwendung zur Verfügung.
Die erste LED 2a, b ist heller als die zweiten LEDs 2c, d, der Maximalwert einer von der ersten LED 2a, b auf der Einstrahlfläche 6 erzeugten Bestrahlungsstärkeverteilung ist also jeweils größer als der Maximalwert der Bestrahlungsstärkeverteilungen der zweiten LEDs 2c, d. Würden die Strahlkegel 5 nicht in erfindungsgemäßer Weise überlagert, hätte diese insoweit inhomogene Bestrahlung der Streuscheibe 4 ein an der Abstrahlfläche 7 inhomogenes Erscheinungsbild zur Folge; ein von der ersten LED 2a, b bestrahlter Bereich der Streuscheibe 4 würde heller als ein von einer zweiten LED 2c, d bestrahlter Bereich erscheinen.
Wenngleich die Streuscheibe 4 aufgrund der diffusen Streuung eine gewisse Verteilung und damit Homogenisierung der Strahlung bewirkt, ist dieser Ausgleich eher lokal, bleibt also ein der Streuscheibe 4 vorgelagert bestehender Helligkeitsunterschied auch dieser nachgelagert im Wesentlichen erhalten. Anderenfalls müsste eine so starke Streuung eingestellt werden, die eine deutliche Verringerung der Strahlungsausbeute (des Nutzlichts) und damit ein ineffizientes Leuchtmittel zur Folge hätte.
Damit also eine gleichmäßige Abstrahlung, die durch äquidistant an der Abstrahlfläche 7 angeordnete Streuscheiben-Abstrahlkegel 8 schematisch angedeutet ist, erreicht werden kann, werden die Bestrahlungsstärkeverteilungen der LEDs 2 auf der Einstrahlfläche 6 erfindungsgemäß so überlagert, dass der Helligkeitsunterschied zwischen helleren LEDs 2a, b und dunkleren LEDs 2c, d teilweise ausgeglichen wird.
Dazu werden die dunkleren LEDs 2c, d in einem geringeren Abstand zueinander angeordnet, wodurch die Strahlkegel 5 zu einem größeren Anteil überlappen. Dementsprechend überlappen auch die auf der Einstrahlfläche 6 erzeugten Bestrahlungsstärkeverteilungen zu einem größeren Teil, summiert sich also „mehr Bestrahlungsstärke” auf. Im Ergebnis ist der Verlauf der sich durch die Aufsummation ergebenden Gesamtbestrahlungsstärke gleichmäßiger; die Maximalwerte der Bestrahlungsstärkeverteilungen der ersten LED 2a, b und einer der zweiten LEDs 2c, d weichen stärker voneinander ab als die relativen Maxima des durch die Überlagerung erhaltenen Gesamtbestrahlungsstärkeverlaufs.
2 illustriert in schematischer Darstellung die Anordnung hellerer LEDs 2a, b und dunklerer LEDs 2c, d in einer Aufsicht. Um eine erfindungsgemäß nicht äquidistante Anordnung der LEDs 2 vorzusehen, muss nicht notwendigerweise der Bestrahlungsstärkeverlauf auf der Einstrahlfläche 6 der Streuscheibe 4 betrachtet beziehungsweise modelliert werden, sondern kann auch die Strahlungsleistung der LEDs betrachtet werden.
Um die LEDs 2 mit unterschiedlichen Strahlungsleistungen in erfindungsgemäßer Weise anzuordnen, wird die Anordnungsfläche 3 in Teilflächen 21 unterteilt, und zwar in eine der Anzahl an LEDs 2 entsprechende Anzahl an Teilflächen 21. Der Flächeninhalt einer jeden Teilfläche 21 wird dabei so bemessen, dass der Quotient aus der Strahlungsleistung der darauf vorgesehenen LED 2 und ihrem Flächeninhalt um nicht mehr als 25% von dem Quotienten aus einer über alle LEDs 2 aufsummierten Gesamtstrahlungsleistung und einem über die Teilflächen 21 aufsummierten Gesamtflächeninhalt abweicht.
Nach diesem Kriterium bemisst sich also der Flächeninhalt der Teilflächen 21 beziehungsweise deren relatives Größenverhältnis zueinander; die Teilflächen 21 mit jeweils im Wesentlichen mittig darauf vorgesehener LED 2 können dann prinzipiell beliebig die Anordnungsfläche 3 auffüllend vorgesehen werden. Da jedoch die ersten LEDs 2a, b untereinander in Reihe geschaltet sind und auch die zweiten LEDs 2c, d untereinander in Reihe geschaltet sind, kann beispielsweise auch eine Anordnung von Interesse sein, bei welcher die LEDs 2 gruppenweise beisammen liegen. Dies kann nämlich gegebenenfalls die Verdrahtung vereinfachen.
3 zeigt als konkretes Beispiel LEDs 2 vier unterschiedlicher Helligkeitsstufen, also hellste LEDs 2a, helle LEDs 2b, dunkle LEDs 2c und dunkelste LEDs 2d; schaltungsbedingt werden für dieses Leuchtmittel, einem kreisrunden Strahler („Downlight”), jeweils sechzehn der hellsten LEDs 2a, hellen LEDs 2b und dunklen LEDs 2c vorgesehen und sind ferner zehn der dunkelsten LEDs 2d anzuordnen. Aufgrund der eben genannten Vorteile werden die LEDs 2 auf der im Wesentlichen kreisförmigen Anordnungsfläche 3 auf vier Quadranten verteilt vorgesehen, wobei, soweit möglich, je Quadrant eine Helligkeitsstufe angeordnet wird.
Werden die LEDs 2 dabei äquidistant vorgesehen, hat dies einen über die Streuscheibe 4 stark variierenden Helligkeitsverlauf zur Folge; der Quadrant mit den dunkelsten LEDs 2d wird bei einem Blick auf die Abstrahlfläche 7 der Streuscheibe 4 etwa im Vergleich zu dem Quadranten mit den hellsten LEDs 2a dunkler wahrgenommen.
Dies illustriert 4, die als Ergebnis einer Simulation den Verlauf der relativen Strahldichte (Strahldichte normiert auf die maximale Strahldichte) zeigt. Die relative Strahldichte ist auf der Y-Achse über eine Entfernung in Millimetern auf der X-Achse aufgetragen, und zwar über eine Entfernung von dem Mittelpunkt der Anordnungsfläche 3, also näherungsweise dem Kreismittelpunkt, den die vier Quadranten jeweils mit einer Ecke berühren.
Die Y-Achse sitzt also in diesem Mittelpunkt, und der Graph 41 stellt einen Mittelwert der relativen Strahldichte dar, der sich über einen 360°-Umlauf gemittelt ergibt. Die beiden strichlierten Linien 42 entsprechen dem 10%-Perzentil 42a und dem 90%-Perzentil 42b der Verteilung der relativen Strahldichte, illustrieren also deren Schwankung über den 360°-Umlauf.
So wird die Abweichung des 10%-Perzentils 42a von dem Mittelwert 41 durch den Quadranten mit den dunkelsten LEDs 2d bestimmt; der Quadrant mit den hellsten LEDs 2a bedingt hingegen die Abweichung des 90%-Perzentils 42b.
Werden nun die LEDs 2 nicht äquidistant, sondern mit einem erfindungsgemäß eingestellten Abstand vorgesehen, lässt sich die Schwankung reduzieren. Dazu werden die LEDs 2 der einzelnen Quadranten (und damit verschiedenen Helligkeitsstufen) mit jeweils unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet; die hellsten LEDs 2a sind am weitesten zueinander beabstandet, wohingegen die dunkelsten LEDs 2d mit geringstem Abstand zueinander vorgesehen sind und die Abstände der übrigen LEDs 2b, c der jeweiligen Helligkeit entsprechend dazwischen liegen.
5 illustriert wiederum den Verlauf der relativen Strahlstärke, wobei der Mittelwert 41 in etwa vergleichbar zu der anhand von 4 erläuterten Situation liegt. Das 10%-Perzentil 42a zeigt jedoch ebenso wie das 90%-Perzentil 42b eine geringere Abweichung von diesem Mittelwert 41, die Schwankung der relativen Strahlstärke ist also über den 360°-Umlauf reduziert.
Im Ergebnis ist der Verlauf der Strahldichte über die Abstrahlfläche 7 im Falle der erfindungsgemäß nicht äquidistant angeordneten LEDs weniger schwankend, also homogener; das entsprechende Leuchtmittel ist optisch ansprechender.
6 zeigt eine Schrägansicht des Leuchtmittels 1 mit den LEDs 2; die Streuscheibe 4 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, kann jedoch an den oberen Rand des Reflektors 61 angesetzt werden. Außerhalb des Reflektors 61 ist die Schaltungstechnik vorgesehen; diese wird von dem Gehäuse 62 abgedeckt. Drei das Gehäuse durchsetzende Öffnungen 63 ermöglichen eine Montage des Leuchtmittels 1 zu Beleuchtungszwecken.
Auch die Ausführungsbeispiele gemäß den 7 bis 9 betreffen ein Leuchtmittel, dessen baugleiche LEDs schaltungsbedingt in vier Helligkeitsklassen eingeteilt werden können, also wiederum in hellste LEDs 2a, helle LEDs 2b, dunkle LEDs 2c und dunkelste LEDs 2d. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Leuchtmittel werden die LEDs in diesem Fall nicht flächig, sondern linear angeordnet, also in einer Richtung aufeinanderfolgend. Das entsprechende Leuchtmittel kann beispielsweise als Ersatz für eine längliche Niederdruckentladungslampe („Leuchtstoffröhre”) Verwendung finden („Retrofit”).
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 7 bis 9 wird eine Anordnung aus insgesamt 90 LEDs betrachtet, wobei aufgrund einer Aufteilung der LEDs auf vier unterschiedlich bestromte Stränge (in welchen die LEDs 2 jeweils in Reihe geschaltet sind) vier Helligkeitsgruppen gibt. Die LEDs 2 gliedern sich in 48 hellste LED 2a (84 mA), 24 helle LEDs 2b (81 mA), 12 dunkle LEDs 2c (72 mA) und sechs dunkelste LEDs 2d (67 mA).
Um die LEDs 2 alternierend anzuordnen, wird die Gesamtzahl an LEDs zunächst in Gruppen gegliedert, und zwar in eine der Anzahl an dunkelsten LEDs 2d entsprechende Anzahl an Gruppen, also in sechs Gruppen.
Die 7 bis 9 illustrieren dann jeweils die Anordnung der LEDs 2 innerhalb einer Gruppe; die sechs Gruppen mit jeweils linear angeordneten LEDs 2 könnten dann beispielsweise ihrerseits linear aneinandergesetzt werden; es könnten jedoch beispielsweise auch jeweils drei Gruppen linear aneinandergesetzt und diese beiden Dreiergruppen beispielsweise derart vorgesehen werden, dass sie Rücken an Rücken in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen.
Die Anzahl der dunkelsten LEDs 2d bestimmt also die Anzahl der Gruppen, die LEDs 2 der übrigen Helligkeitsstufen werden zu gleichen Teilen auf die Gruppen aufgeteilt.
7 illustriert nun eine erste Möglichkeit zur Anordnung der LEDs 2 innerhalb einer Gruppe. Hier und in den folgenden Figuren sind in den jeweils untereinander angeordneten Tabellen jeweils unterschiedliche Stadien der Anordnung gezeigt; die unterste Tabelle entspricht jeweils der fertiggestellten Anordnung, bei welcher alle LEDs 2 der Gruppe auf einer Position vorgesehen sind. In jeder Tabelle gibt die erste Zeile eine Positionsnummer an, ist in der zweiten Zeile vermerkt, ob es sich um eine hellste LED 2a, helle LED 2b, dunkle Led 2c oder dunkelste LED 2d handelt, und ist in der dritten Zeile die Stromstärke vermerkt.
Die 90 LEDs 2 sind baugleich; die unterschiedlichen Helligkeitsstufen ergeben sich durch die unterschiedliche Bestromung. Im Folgenden wird der Einfachheit halber angenommen, dass die Strahlungsleistung jedenfalls im Rahmen der vorliegenden Unterschiede der Bestromung in etwa proportional zur Stromstärke ist. Dementsprechend wird nachstehend bei der Anordnung die Stromstärke der jeweiligen Stränge stellvertretend für die Strahlungsleistung verglichen; das folgende Verfahren ließe sich in gleicher Weise mit Strahlungsleistungswerten durchführen.
Bezugnehmend auf 7 wird in einem ersten Schritt (obere Tabelle) die dunkelste LED 2d auf einer mittleren Position vorgesehen, zwischen zunächst zwei der hellsten LEDs 2a (auf den Positionen 7 und 9). Ein Mittelwert der Stromstärken aller LEDs 2 der Gruppe liegt bei 80,6 mA; der Mittelwert der Stromstärken der dunkelsten LED 2d mit den sie flankierenden zwei hellsten LEDs 2a liegt bei ca. 78,3 mA, weicht also noch von dem Mittelwert der Gruppe (80,6 mA) ab.
Deshalb wird die Anordnung aus dunkelster LED 2d und zwei hellsten LEDs 2a zwischen weiteren zwei der hellsten LEDs 2a vorgesehen (Positionen 6 und 10); der Mittelwert der fünf so angeordneten LEDs (Positionen 6 bis 10) liegt bei 80,6 mA, die geringe Strahlungsleistung der dunkelsten LED 2d wird also durch die hohe Strahlungsleistung der hellsten LEDs 2a kompensiert.
Ferner finden sich in der Gruppe zwei dunkle LEDs 2c, die wiederum jeweils zwischen zwei der hellsten LEDs 2a angeordnet werden (mittlere Tabelle in 7, Positionen 1 bis 3 und 13 bis 15). Die hellsten LEDs 2a gleichen die verringerte Strahlungsleistung der dunklen LED 2c aus, der Mittelwert der Stromstärken der dunklen LED 2c mit den sie flankierenden zwei hellsten LEDs 2a liegt bei 80,3 mA und damit in guter Näherung bei dem Mittelwert aller LEDs (80,6 mA). Die übrigen vier LEDs sind helle LEDs 2b, deren Stromstärke (81 mA) dem Mittelwert aller LEDs recht nahe ist; die hellen LEDs 2b werden auf die freien Plätze verteilt (Positionen 4, 5, 11 und 12).
Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 entspricht in dem ersten Anordnungsschritt (obere Tabelle) jenem gemäß 7. Wie aus der mittleren Tabelle ersichtlich, werden auch die beiden dunklen LEDs 2c wiederum von jeweils zwei hellsten LEDs 2a flankiert (Positionen 2 bis 4 und 12 bis 14).
Diese beiden Dreiergruppen aus jeweils einer dunklen LED 2c und zwei hellsten LEDs 2a werden jedoch im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 nicht am Rand der Gruppe platziert, sondern jeweils um eine Position nach innen geschoben. In der Folge können in dem letzten Anordnungsschritt (untere Tabelle) zwei der hellen LEDs 2b als Gruppenrand-LEDs auf den Randpositionen vorgesehen werden.
Dies ist insoweit vorteilhaft, als die auf den Positionen der Gruppenrand-LEDs (Positionen 1 und 15) vorgesehenen hellen LEDs 2b eine von dem Mittelwert über alle LEDs (80,6 mA) nur wenig abweichende Stromstärke aufweisen (81 mA); da der Stromstärke-Mittelwert der übrigen Gruppen auch bei 80,6 mA liegt, stellen die so angeordneten Gruppenrand-LEDs einen Anschlusspunkt dar, der einen weitgehend glatten Übergang erlaubt. In anderen Worten kann so eine Helligkeitsschwankung beim Übergang von der einen zur benachbarten Gruppe vermieden werden.
Wird eine entsprechend angeordnete Gruppe andererseits endseitig des Leuchtmittels vorgesehen, stellt einer der Positionen 1 und 15 also nicht nur die Gruppenrand-LED, sondern eine Rand-LED der Gesamtanordnung dar; so wird eine Helligkeitsschwankung am Rand, welche das menschliche Auge besonders sensibel wahrnehmen kann, jedenfalls verringert.
9 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Anordnung der LEDs 2 innerhalb der Gruppe vorzunehmen. Dabei wird in einem ersten Schritt die dunkelste LED 2d auf der mittleren Position und werden die zwei dunklen LEDs 2c symmetrisch dazu auf den Positionen 3 und 13 angeordnet. Maßgabe ist dabei, dass maximal vier der hellsten oder hellen LEDs 2a, b nebeneinander angeordnet sein dürfen, vergleiche die Positionen 4 bis 7 und 9 bis 12 (würden die dunklen LEDs 2c weiter nach außen gesetzt, wäre die Bedingung verletzt).
In einem nächsten Schritt wird die dunkelste LED 2d von zwei der hellsten LED 2a (Positionen 7 und 9) und ferner zwei der hellen LEDs 2b (Positionen 6 und 10) flankiert. Im Mittel beträgt die Stromstärke der fünf so auf den Positionen 6 bis 10 angeordneten LEDs 79,4 mA und ist damit dem Mittelwert aller LEDs 80,6 mA angenähert.
Als nächstes werden die dunklen LEDs 2c auf den Positionen 3 und 13 von jeweils einer der hellsten LEDs 2a und einer der hellen LEDs 2b flankiert. Die Stromstärke jeder dieser Dreiergruppen liegt im Mittel bei 79,3 mA. In einem letzten Schritt werden die hellsten LEDs 2a auf die freien Positionen 1, 5, 11 und 15 verteilt. Im Ergebnis gleichen sich die unterschiedlichen Stromstärken der vier LED-Stränge gut aus, wird also die unterschiedliche Strahlungsleistung der vier Helligkeitsstufen durch die alternierende Anordnung homogenisiert.
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

DE 102012207456 [0044, 0077]
DE 102012207457 [0044, 0077]
DE 102012207454 [0044, 0077]

Claims

Leuchtmittel (1) mit einem transluzenten Streumittel (4), einer Vielzahl LEDs (2), die so angeordnet und dazu ausgelegt sind, im Betrieb das transluzente Streumittel (4) zu bestrahlen, wobei jede LED (2) auf dem Streumittel (4) eine Bestrahlungsstärkeverteilung erzeugt und sich die Bestrahlungsstärkeverteilungen erster LEDs (2a, b) von der Bestrahlungsstärkeverteilung mindestens einer zweiten LED (2c, d) unterscheiden, und wobei die LEDs (2) solchermaßen angeordnet sind, dass die Bestrahlungsstärkeverteilungen teilweise überlagert sind und die Differenz zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert der sich durch die Überlagerung ergebenden Gesamtbestrahlungsstärkeverteilung um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen dem kleinsten und dem größten Maximalwert der einzelnen Bestrahlungsstärkeverteilungen.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 1, bei welchem die Bestrahlungsstärkeverteilungen jeweils einen Schwerpunkt haben und die Abstände der Schwerpunkte der Bestrahlungsstärkeverteilungen zumindest teilweise nicht äquidistant eingestellt sind.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 2, bei welchem die LEDs (2) auf einer Anordnungsfläche (3) angeordnet sind und der teilweise nicht äquidistante Abstand zwischen den Schwerpunkten benachbarter Bestrahlungsstärkeverteilungen eingestellt ist, indem die LEDs (2) mit teilweise nicht äquidistantem Abstand auf der Anordnungsfläche (3) angeordnet sind.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 3, bei welchem sich eine der ersten LEDs (2a, b) und die zweite LED (2c, d) in ihrem Abstand zu den jeweils benachbarten LEDs unterscheiden, und zwar in einem mittleren Abstand, der jeweils als Mittelwert der Abstände aller LEDs (2) innerhalb eines Nachbarschaftsabstands, der dem 1,5-fachen Nächstnachbarabstand entspricht, gebildet ist.
Leuchtmittel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem sich die Strahlungsleistung der ersten LEDs (2a, b) von jener der zweiten LED (2c, d) unterscheidet und die LEDs (2) auf einer Anordnungsfläche (3) vorgesehen sind, die sich in eine der Anzahl an LEDs (2) entsprechende Anzahl an Teilflächen (21) gliedert und auf jeder Teilfläche (21) jeweils eine LED (2) vorgesehen ist, wobei jede der LEDs (2) im Betrieb Strahlung mit einer Strahlungsleistung abstrahlt und für die Anzahl an LEDs (2) gilt, dass jeweils der Quotient aus der Strahlungsleistung der LED (2) und dem Flächeninhalt der Teilfläche (21) um nicht mehr als 25% von dem Quotienten aus einer über die Anzahl an LEDs (2) aufsummierten Gesamtstrahlungsleistung und einem über die Anzahl an Teilflächen (21) aufsummierten Gesamtflächeninhalt abweicht.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Strahlungsleistung der zweiten LED (2c, d) von jener der ersten LEDs (2a, b) abweicht, wobei die zweite LED (2c, d) zwischen mindestens zwei, vorzugsweise vier, der ersten LEDs (2a, b) angeordnet ist, und die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs (2) und der mittleren Strahlungsleistung der so angeordneten LEDs (2) um mindestens 25% kleiner ist als die Differenz zwischen der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs (2) und der zweiten LED (2c, d).
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 6, bei welchem die ersten LEDs (2a, b) hellere LEDs (2a, b) sind und die zweite LED (2c, d) eine dunklere LED (2c, d) ist, deren Strahlungsleistung geringer als die Strahlungsleistung der helleren LEDs (2a, b) ist.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 7 mit mindestens zwei dunkleren LEDs (2c, d), die jeweils gemäß Anspruch 7 angeordnet sind, wobei eine der mindestens zwei dunkleren LEDs (2c, d) eine dunkelste LED (2d) ist und eine andere der mindestens zwei dunkleren LEDs (2c, d) eine dunkle LED (2c) ist, deren Strahlungsleistung geringer als die Strahlungsleistung der helleren LEDs (2a, b), jedoch größer als die Strahlungsleistung der dunkelsten LED (2d) ist.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem als hellere LEDs (2a, b) mindestens zwei hellste LEDs (2a) und mindestens zwei helle LEDs (2b) vorgesehen werden, wobei die Strahlungsleistung der hellen LEDs (2b) geringer als die der hellsten LEDs (2a), jedoch größer als jene der dunkleren LED (2c, d) ist, und wobei die dunklere LED (2c, d) zwischen den mindestens zwei der hellsten LEDs (2a) angeordnet ist und diese Anordnung aus dunklerer LED (2c, d) und mindestens zwei der hellsten LEDs (2a) zwischen den mindestens zwei hellen LEDs (2b) angeordnet ist.
Leuchtmittel (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welchem als Rand-LED, auf welche bezogen auf einen Anordnungsmittelpunkt der LEDs (2) nach außen keine LED (2) folgt, eine Rand-LED vorgesehen ist, wobei die Abweichung der Strahlungsleistung dieser Rand-LED von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs (2) um mindestens 25% geringer als eine maximale Abweichung ist, welche maximale Abweichung die Strahlungsleistung einer der übrigen LEDs (2) von der mittleren Strahlungsleistung aller LEDs (2) hat.
Leuchtmittel (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei welchem eine Anzahl an zweiten LEDs (2c, d) vorgesehen ist und sich die Vielzahl LEDs (2) in eine der Anzahl an zweiten LEDs (2c, d) entsprechende Anzahl an Gruppen gliedert, innerhalb welchen jeweils erste LEDs (2a, b) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 angeordnet sind.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 11, bei welchem als Gruppenrand-LED, auf welche bezogen auf einen Anordnungsmittelpunkt der Gruppen-LEDs ihrer Gruppe nach außen keine Gruppen-LED folgt, eine Gruppenrand-LED vorgesehen ist, wobei die Abweichung der Strahlungsleistung dieser Gruppenrand-LED von der mittleren Strahlungsleistung aller Gruppen-LEDs um mindestens 25% geringer als eine maximale Abweichung ist, welche maximale Abweichung die Strahlungsleistung einer der übrigen Gruppen-LEDs von der mittleren Strahlungsleistung aller Gruppen-LEDs hat.
Leuchtmittel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem sich die Strahlungsleistung der ersten LEDs (2a, b) von jener der zweiten LED (2c, d) unterscheidet, und zwar aufgrund einer schaltungsbedingt unterschiedlichen Bestromung der ersten LEDs (2a, b) und der zweiten LED (2c, d).
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 13, bei welchem die ersten LEDs (2a, b) und die zweite LED (2c, d) baugleich sind.
Leuchtmittel (1) nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die ersten LEDs (2a, b) in Reihe geschaltet sind und eine Mehrzahl zweite LEDs (2c, d) vorgesehen sind, die ebenfalls in Reihe geschaltet sind, wobei die ersten LEDs (2a, b) nicht mit den zweiten LEDs (2c, d) in Reihe geschaltet sind.
Verwendung eines Leuchtmittels (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche zu Beleuchtungszwecken, insbesondere zur Beleuchtung eines Innenraums eines Gebäudes.