EP4631114A1 - WEIßLICHT-LED-MODUL UND INDIREKTBELEUCHTUNG - Google Patents

WEIßLICHT-LED-MODUL UND INDIREKTBELEUCHTUNG

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Publication number
EP4631114A1
EP4631114A1 EP24702489.6A EP24702489A EP4631114A1 EP 4631114 A1 EP4631114 A1 EP 4631114A1 EP 24702489 A EP24702489 A EP 24702489A EP 4631114 A1 EP4631114 A1 EP 4631114A1
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EP
European Patent Office
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spectrum
led module
range
intensity
value
Prior art date
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Pending
Application number
EP24702489.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenneth Martin
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Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
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    • H10H20/8511Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
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    • H10H20/8513Wavelength conversion materials having two or more wavelength conversion materials
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K9/64Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W90/00Package configurations

Definitions

  • the present invention relates to a white light LED module as well as a luminaire and an indirect lighting with such a module.
  • White light LED modules with a blue stimulating LED and one or more color conversion materials are already known from the state of the art.
  • This increased blue component is desired for certain non-visual effects.
  • the present invention now aims to provide a white light LED module that produces white light with a higher color temperature (for example, over 8,000 K or even 9,000 K), which in natural daylight corresponds to illumination with (azure or pastel) blue zenith light.
  • a white light LED module that produces white light with a higher color temperature (for example, over 8,000 K or even 9,000 K), which in natural daylight corresponds to illumination with (azure or pastel) blue zenith light.
  • Natural daylight has a beneficial melanopic effect factor, which the white light LED module should also achieve.
  • strong concentrated blue or violet intensity peaks should be avoided compared to daylight.
  • the violet component for example, must not be missing, as it is known that it stimulates human neuropsin.
  • a white light LED module has:
  • At least one color conversion material wherein the mixture of the light emitted by the LED chip with the light of the color conversion material (preferably bluish) results in white light with the following properties:
  • Color temperature between 9000 and 20,000K, preferably 11,000K to 16,000K
  • the intensity of the spectrum of the mixed light in the range between 4oonm and 42onm at each wavelength is at least 60%, preferably 80% below the value of the intensity of the corresponding wavelength of a daylight CRI spectrum of the same color temperature and the same lumen value.
  • the intensity of the spectrum of the mixed light is preferably in the range between 48nm and ⁇ 35nm, more preferably between 500nm and ⁇ 35nm, at each wavelength in a range +- 20%, preferably 15% around the value of the intensity of the corresponding wavelength of a daylight CRI spectrum of the same color temperature and the same lumen value.
  • the intensity of the spectrum of the mixed light is preferably in the range between 450 nm and 5 ionm at each wavelength above the value of the intensity of the corresponding wavelength of a daylight CRI spectrum of the same color temperature and the same lumen value.
  • a white light LED module can have:
  • At least one color conversion material wherein the mixture of the light emitted by the LED chip with the light of the color conversion material (preferably bluish) results in white light with the following properties:
  • Color temperature between 9000 and 20,000K, preferably 11,000K to 16,000K,
  • Colour rendering index CRI greater than or equal to 90, whereby the integrated intensity of the spectrum of the mixed light in the range between 400nm and 42onm is at least 60%, preferably 80% below the integrated value of the intensity sity of a daylight CRI spectrum with the same color temperature and the same lumen value.
  • the integrated intensity of the spectrum of the mixed light can be in the range between 48nm and ⁇ 35nm, preferably 500nm and ⁇ 35nm at each wavelength in a range +- 20%, preferably +-15% around the value of the integrated intensity of a daylight CRI spectrum of the same color temperature and the same lumen value.
  • the integrated intensity of the spectrum of the mixed light can be in the range between 450nm and 50nm above the value of the integrated intensity of a daylight CRI spectrum of the same color temperature and the same lumen value.
  • the color conversion material can comprise a blue-emitting phosphor, for example Eu 2+ doped barium chlorophosphate.
  • the mixed light preferably has an R9 value above 50.
  • the color conversion material can further comprise a green (e.g. LuAG, Ba 2 SiO 4 :Eu 2+ ), a yellow (e.g. YAG, (Ba,Sr) 2 SiO 4 :Eu 2+ ) and/or a red emitting phosphor (e.g. a nitride (SCASN) CaAlSiN 3 :Eu 2+ or SrAlSiN 3 :Eu 2+ or (Sr,Ca)AlSiN 3 :Eu 2+ ; or a fluorosilicate such as K 2 SiF6:Mn4+ (KSF).
  • a green e.g. LuAG, Ba 2 SiO 4 :Eu 2+
  • a yellow e.g. YAG, (Ba,Sr) 2 SiO 4 :Eu 2+
  • a red emitting phosphor e.g. a nitride (SCASN) CaAlSiN 3
  • the color conversion material can contain a cyan-emitting phosphor such as a garnet, e.g. Ca2LuHf 2 Al 3 Oi2:o.O2Ce 3+ or Ca2LuZr 2 Al 3 Oi2:o.oiCe 3+ .
  • a cyan-emitting phosphor such as a garnet, e.g. Ca2LuHf 2 Al 3 Oi2:o.O2Ce 3+ or Ca2LuZr 2 Al 3 Oi2:o.oiCe 3+ .
  • the cyan-emitting phosphors increase the CRI of the white-emitting LEDs because they fill the gap in the spectrum between the blue and green wavelength regions.
  • the color conversion material can comprise a garnet, phosphor, e.g. YAG and/or LuAG and/or an apatite, e.g. Ca6La 4 (SiO 4 )2(PO 4 ) 4 O2:o.oiEu 2+ and/or an ortho-silicate, e.g. (Ba,Sr) 2 SiO 4 :Eu 2+ and/or e.g. a nitride (SCASN) CaAlSiN 3 :Eu 2+ or (Sr,Ca)AlSiN 3 :Eu 2+ ; and/or a fluorosilicate such as K 2 SiF6:Mn4+ (KSF).
  • a garnet, phosphor e.g. YAG and/or LuAG and/or an apatite, e.g. Ca6La 4 (SiO 4 )2(PO 4 ) 4 O2:o.oiEu 2+ and/
  • the mixed light can have a melanopic daylight efficiency factor Ymei,v,D65 according to DIN/TS 5031-100 - 2021-11 or the MDER defined in CIE 8026:2018 between 1.3 and 1.5, preferably between 1.35 and 1.45.
  • Another aspect concerns indirect lighting with an LED module of the type described above.
  • a further aspect relates to a luminaire having direct lighting and such indirect lighting.
  • the direct lighting can be white and have a color temperature below 8000K, preferably below 6500K, more preferably below 5000K, even more preferably below 3500K.
  • a further aspect of the invention relates to an indoor luminaire or interior lighting, comprising a (preferably bluish) white indirect lighting with:
  • a color temperature between 9000 and 20,000K, preferably n,oooK to 16,000K, and a color rendering index CRI greater than or equal to 90, further comprising a white direct illumination with a color temperature below 8000K, preferably below 6500K, more preferably below 5000K, even more preferably below 3500K.
  • Fig. 1 to 4 show different spectra of white light LED modules according to the invention.
  • the spectra of Fig. 1 to Fig. 4 are generated by a white light LED module according to the invention, which has at least one exciting LED chip with a peak wavelength in the range from 40nm to 450nm, preferably from 4i5nm to 440nm, particularly preferably 4i8nm to 438nm.
  • the presence of a further exciting LED chip with a peak wavelength outside this range is not necessary and preferably no further LED chip of this type is present.
  • the white mixed light of the LED module is a combination of such an exciting LED chip with emitted light from at least one color conversion material.
  • at least one of a green, a yellow and/or a red-emitting phosphor can be present.
  • a cyan-emitting phosphor may also be present.
  • FIG. 1 shows the spectrum of a white light LED module according to the invention with a color temperature of 15,000 K.
  • the CIE daylight spectrum with 30,000 K is shown in dotted lines.
  • the CIE daylight spectrum with 15,000 K is also shown, as well as the difference between the spectrum according to the invention (15,000 K) and this CIE daylight spectrum 15,000 K.
  • the proportion of emitted intensity below 400 nm and 420 nm is greatly reduced compared to the CIE daylight spectrum 15,000 K.
  • This reduction is at least 60%, preferably 80%, more preferably at least 90% below the value of the intensity of the corresponding wavelength of a daylight CIE spectrum as defined in the Technical Report CIE 204:2013 of the same color temperature (and the same lumen value) for each wavelength in this range 400 nm to 420 nm.
  • the color rendering index CRI of this inventive spectrum 15,000 K is higher than 90.
  • the intensity of the spectrum shown in Fig. 1 is increased in each wavelength between 450 nm and 510 nm with respect to the intensity of the corresponding wavelength of the daylight CRI spectrum of the same color temperature (15,000 K) and the same lumen value.
  • This increase can be at least 5%, preferably 15%, more preferably at least 20%.
  • the intensity of the spectrum of the white light LED module according to the invention in Fig. 1 in the range between 500 nm and 640 nm is close to the intensity value of the corresponding wavelength of the daylight CRI spectrum with the same color temperature (here 15,000 K) and the same lumen value at each wavelength.
  • the green-yellow range between 520 and 570 nm was also reduced by up to a maximum of 15% and the orange-red range between 570 and ⁇ 35 nm was increased by up to 15%.
  • the spectrum shown in Fig. 1 advantageously has an R9 value above 50.
  • the mixed light shown in Fig. 1 has a melanopic daylight efficiency factor between 1.3 and 1.5, preferably between 1.35 and 1.45, particularly preferably of about 1.4.
  • one or more violet-emitting LED chips with a peak wavelength of 418 to 438 nm can be used for excitation and as a portion of the white mixed light.
  • the spectrum has a CCT value of about 15,000 K, a CRI value above 90 and an R9 value above 50.
  • the melanopic daylight efficiency factor is approximately 1.4.
  • the lumen efficiency of the emission is approximately 243 lumens/WRad.
  • the x,y color coordinates of the white mixed light defined by the 1931 2 0 observer lie only slightly above the Planck curve with a D u'v' value of approximately +0.004.
  • the white light spectrum of the white light LED module according to the invention resembles a daylight spectrum with a much higher color temperature, such as a 30,000 K CIE daylight.
  • the small violet peak between 415 and 440 nm has a comparable intensity (integrated power over the wavelength range) to a 15,000 K CIE daylight spectrum, at the same lumen value.
  • the azure blue region within the wavelength range of approximately 450 to 510 nm is increased in intensity above the comparable daylight value, so that the absolute non-visual effectiveness is increased at the much lower light intensities typically found indoors and is therefore more comparable to blue daylight with a higher color temperature.
  • a preferred application of the white light LED module according to the invention is in the field of indoor indirect lighting. Such indirect lighting is then preferred combined with direct lighting of warmer light, i.e. with a lower color temperature.
  • the lamp can be, for example, a hanging lamp or pendant lamp, a floor lamp, a table lamp. Furthermore, the white light LED module according to the invention can be used as rear lighting or backlighting for larger ceiling lights.

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Weißlicht-LED-Modul, aufweisend: - Wenigstens einen LED-Chip mit einer Peak Wellenlänge im Bereich von 410nm bis 450nm, bevorzugt von 415nm bis 440nm, besonders bevorzugt 418nm bis 438nm, wobei bevorzugt kein weiterer LED-Chip mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs vor- liegt, - Wenigstens ein Farbkonversionsmaterial, wobei die Mischung des von dem LED-Chip emittierten Lichts mit dem Licht des Farbkonversionsmaterials weißes Licht mit folgenden Eigenschaften ergibt: - Farbtemperatur zwischen 9000 und 20.000K, bevorzugt 11.000K bis 16.000K - Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90, - Wobei die Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 400nm und 420nm bei jeder Wellenlänge wenigstens 60%, bevorzugt 80% unter dem Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.

Description

Weißlicht-LED-Modul und Indirektbeleuchtung Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Weißlicht- LED-Modul sowie eine Leuchte und eine Indirektbeleuchtung mit einem derartigen Modul.
Es sind aus dem Stand der Technik bereits Weißlicht-LED-Module mit einer blauen anregenden LED und einem oder mehreren Farbkonversionsmaterialien bekannt. Dabei wird ein weißes Mischlicht mit einer Farbtemperatur von beispielsweise zwischen 4.000 K und 6.500 K erzeugt, dass hinsichtlich seiner spektralen Verteilung, insbesondere im Bereich niedrigerer Wellenlängen innerhalb des sichtbaren Bereichs Spektralanteile (Intensitäten) aufweist, die eigentlich einem CIE-Tageslichtspektrum einer wesentlich höheren Farbtemperatur entsprechen. Dieser erhöhte blaue Anteil ist für bestimmte nicht-visuelle Effekte erwünscht.
Die vorliegende Erfindung möchte nunmehr ein Weißlicht-LED-Modul bereitstellen, das weißes Licht mit einer höheren Farbtemperatur (beispielsweise über 8.000 K oder gar 9.000 K) erzeugt, was im natürlichen Tageslicht der Beleuchtung mit (azur-, bzw. pastell-) blauem Zenit-Licht entspricht.
Das natürliche Tageslicht (Himmelslicht) weist einen vorteilhaften melanopischen Wirkungsfaktor auf, den auch das Weißlicht-LED-Modul erreichen soll. Gleichzeitig sollen im Vergleich zum Tageslicht starke konzentrierte blaue oder violettfarbene Intensitätsspitzen vermieden werden. Gleichzeitig darf aber beispielsweise auch der violette Anteil nicht fehlen, da es bekannt ist, dass er menschliches Neuropsin stimuliert.
Diese Probleme werden zumindest verringert durch ein Weißlicht-LED-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Wissenschaft & Forschung Licht 712020 (https://lichtnet.de/artikel/weisses-led-licht/) wird die Metrik über melanopische Wirksamkeit erläutert.
Im Deutschen DIN-Normungsbereich wurde im Jahr 2021 die DIN/TS 5031-100 - 2021-11 [3] veröffentlicht, die die melanopisch bewerteten Strahlungsgrößen sowie die melanopische Lichtwirkung beschreibt. Ein Weißlicht-LED-Modul weist auf:
Wenigstens einen LED-Chip mit einer Peak Wellenlänge im Bereich von 4ionm bis 450nm, bevorzugt von 4i5nm bis 440nm, besonders bevorzugt 4i8nm bis 438nm, wobei bevorzugt kein weiterer LED-Chip mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs vorliegt,
Wenigstens ein Farbkonversionsmaterial, wobei die Mischung des von dem LED-Chip emittierten Lichts mit dem Licht des Farbkonversionsmaterials (vorzugsweise bläulich) weißes Licht mit folgenden Eigenschaften ergibt:
Farbtemperatur zwischen 9000 und 20.000K, bevorzugt 11.000K bis 16.000K
Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90,
Wobei die Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 4oonm und 42onm bei jeder Wellenlänge wenigstens 60%, bevorzugt 80% unter dem Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
Die Intensität des Spektrums des Mischlichts liegt bevorzugt im Bereich zwischen 48onm und Ö35nmm, mehr bevorzugt zwischen 500nm und Ö35nm, bei jeder Wellenlänge in einem Bereich +- 20%, bevorzugt 15% um den Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts.
Die Intensität des Spektrums des Mischlichts liegt bevorzugt im Bereich zwischen 450nm und 5ionm bei jeder Wellenlänge oberhalb des Werts der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen- Werts.
Ein Weißlicht-LED-Modul kann aufweisen:
Wenigstens einen LED-Chip mit einer Peak Wellenlänge im Bereich von 4ionm bis 450nm, bevorzugt 4i5nm bis 440nm, weiter bevorzugt 4i8nm bis 438nm, wobei bevorzugt kein weiterer LED-Chip mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs vorliegt,
Wenigstens ein Farbkonversionsmaterial, wobei die Mischung des von dem LED-Chip emittierten Lichts mit dem Licht des Farbkonversionsmaterials (vorzugsweise bläulich) weißes Licht mit folgenden Eigenschaften ergibt:
Farbtemperatur zwischen 9000 und 20.000K, bevorzugt 11.000K bis 16.000K,
Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90, wobei die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 400nm und 42onm wenigstens 60%, bevorzugt 80% unter dem integrierten Wert der Inten- sität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
Die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts kann im Bereich zwischen 48onm und Ö35nm, bevorzugt 500nm und Ö35nmm bei jeder Wellenlänge in einem Bereich +- 20%, bevorzugt +-15% um den Wert der integrierten Intensität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegen.
Die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts kann im Bereich zwischen 450nm und 5ionmm oberhalb des Werts der integrierten Intensität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegen.
Das Farbkonversionsmaterial kann einen in blau emittierenden Phosphor aufweisen, der bspw. Eu2+ dotiertes Bariumchlorophosphat aufweist.
Das Farbkonversionsmaterial kann einen in blau emittierenden Phosphor aufweisen, der bspw. Eu2+ dotiertes Apatit z.B. M5(PO4)3Cl:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba) oder Ca2+xLa8-x(Si04)6-x(P04)x02:yEu2+ (x = 0-6 z.B. o, 2, 4 und 6)und y=o.oi-o.2) oder Eu2+ dotiertes Barium-Magnesium Alumininat z.B. BaM- gAlloOi7:Eu2+ (BAM)aufweist.
Das Mischlicht weist bevorzugt einen R9 Wert über 50 auf.
Das Farbkonversionsmaterial kann weiterhin einen grün (z.B. LuAG, Ba2SiO4:Eu2+), einen gelb (z.B. YAG, (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+) und/oder einen rot emittierenden Phosphor (z.B. ein Nitrid (SCASN) CaAlSiN3:Eu2+ oder SrAlSiN3:Eu2+ oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; oder ein Fluorosili- kat wie bspw. K2SiF6:Mn4+ (KSF) aufweisen.
Das Farbkonversionsmaterial kann einen in cyan emittierenden Leuchtstoff wie bspw. ein Granat z.B. Ca2LuHf2Al3Oi2:o.O2Ce3+ oder Ca2LuZr2Al3Oi2:o.oiCe3+ aufweisen. Die cyan emittierenden Leuchtstoffe erhöhen den CRI der weiß emittierenden LEDs, weil sie die Lücke des Spektrums zwischen den blauen und grünen Wellenlängenregionen auffüllen.
Das Farbkonversionsmaterial kann ein Granat Phosphor z.B. YAG und/oder LuAG und/oder ein Apatit z.B. Ca6La4(SiO4)2(PO4)4O2:o.oiEu2+ und/oder ein Ortho-Silikat z.B. (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+ und/oder z.B. ein Nitrid (SCASN) CaAlSiN3:Eu2+ oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; und/oder ein Fluorosilikat wie bspw. K2SiF6:Mn4+ (KSF)aufweisen. Das Mischlicht kann einen melanopischen Tageslicht-Effizienzfaktor Ymei,v,D65 nach DIN/TS 5031-100 - 2021-11 bzw. dem MDER definiert in CIE 8026:2018 zwischen 1.3 und 1.5, bevorzugt zwischen 1.35 und 1.45 aufweisen.
Ein weiter Aspekt betrifft eine Indirekt-Beleuchtung mit einem LED-Modul der oben erläuterten Art.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Leuchte, aufweisend eine Direktbeleuchtung und eine derartige Indirekt-Beleuchtung.
Die Direktbeleuchtung kann weiß sein und dabei eine Farbtemperatur unter 8000k, bevorzugt unter 6500K, mehr bevorzugt unter 5000K, noch mehr bevorzugt unter 3500K aufwei- sen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Indoor-Leuchte oder Innenraum- Beleuchtung, aufweisend eine (vorzugsweise bläulich) weiße Indirekt-Beleuchtung mit:
- einer Farbtemperatur zwischen 9000 du 20.000K, bevorzugt n.oooKbis 16.000K, und Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90, weiterhin aufweisend eine weiße Direktbeleuchtung, mit einer Farbtemperatur unter 8000k, bevorzugt unter 6500K, mehr bevorzugt unter 5000K, noch mehr bevorzugt unter 3500K.
Fig. 1 bis 4 zeigen unterschiedliche Spektren erfindungsgemäßer Weißlicht-LED-Module.
Die Spektren von Fig. 1 bis Fig. 4 werden erzeugt durch ein erfindungsgemäßes WeißlichtLED-Modul, das wenigstens einen anregenden LED-Chip aufweist mit einer Peak- Wellenlänge im Bereich von 4ionm bis 450nm, bevorzugt von 4i5nm bis 440nm, besonders bevorzugt 4i8nm bis 438nm. Das Vorliegen eines weiteren anregenden LED-Chips mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs ist nicht notwendig und vorzugsweise liegt somit auch kein weiterer derartiger LED-Chip vor.
Das weiße Mischlicht des LED-Moduls ist eine Kombination eines derartigen anregenden LED-Chips mit emittiertem Licht von wenigstens einem Farbkonversionsmaterial. Das Farbkonversionsmaterial weist wenigstens einen in blau emittierenden Phosphor auf, der beispielsweise EU2+ dotiertes Apatit (z.B. Ca2+xLa8x(SiO4)6x(PO4)xO2:Eu2+ (x = o, 2, 4, oder 6) aufweist oder nur aus diesem besteht. Weiterhin kann wenigstens einer eines grünen, eines gelben und/oder eines rot emittierenden Leuchtstoffes vorliegen. Beispielsweise kann auch zusätzlich zu dem blau emittierenden Leuchtstoff ein Cyan-farbener emittierender Leuchtstoff vorliegen.
Das in Fig. 1 zeigt das Spektrum eines erfindungsgemäßen Weißlicht-LED-Moduls mit einer Farbtemperatur von 15.000 K. Zum Vergleich ist punktiert das CIE-Tageslichtspektrum mit 30.000 K dargestellt. Weiterhin ist das CIE-Tageslichtspektrum mit 15.000 K dargestellt, sowie der Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Spektrum (15.000 K) und diesem CIE-Tageslichtspektrum 15.000 K.
Wie ohne weiteres ersichtlich, ist vorteilhafterweise der Anteil der emittierten Intensität unter 400 nm und 420 nm stark verringert im Vergleich zu dem CIE-Tageslichtspektrum 15.000 K. Diese Verringerung beträgt wenigstens 60%, bevorzugt 80%, noch bevorzugter wenigstens 90% unter dem Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CIE-Spektrums wie in dem Technischen Report CIE 204:2013 definiert gleicher Farbtemperatur (und gleichen Lumenwerts) für jede Wellenlänge in diesem Bereich 400 nm bis 420 nm.
Der Farbwiedergabeindex CRI dieses erfindungsgemäßen Spektrums 15.000 K ist höher als 90.
In vorteilhafter Weise ist die Intensität des dargestellten Spektrums von Fig. 1 in jeder Wellenlänge zwischen 450 nm und 510 nm erhöht bezüglich der Intensität der entsprechenden Wellenlänge des Tageslicht CRI-Spektrums gleicher Farbtemperatur (15.000 K) und gleichen Lumenwerts. Diese Überhöhung kann wenigstens 5%, bevorzugt 15%, weiter bevorzugt wenigstens 20% betragen.
Wie ebenfalls ersichtlich, liegt die Intensität des Spektrums des erfindungsgemäßen Weiß- licht-LED-Moduls von Fig. 1 im Bereich zwischen 500 nm und 640 nm bei jeder Wellenlänge in der Nähe des Intensitätswerts der entsprechenden Wellenlänge des Tageslicht CRI- Spektrums gleicher Farbtemperatur (hier 15.000 K) und gleichen Lumenwerts. Hierbei wurde auch der grün-gelbe Bereich zwischen 520 und 570nm um bis maximal 15% reduziert und der orange-rote Bereich zwischen 570 und Ö35nm um bis zu 15% erhöht.
Das in Fig. 1 gezeigte Spektrum weist in vorteilhafterweise einen R9 Wert über 50 auf. In vorteilhafter Weise weist das dargestellte Mischlicht von Fig. 1 einen melanopischen Tageslicht-Effizienzfaktor zwischen 1,3 und 1,5, bevorzugt zwischen 1,35 und 1,45, besonders bevorzugt von etwa 1,4 auf.
Auch die weiteren in Fig. 2 bis 4 gezeigten Spektren, die mit leicht variierendem Farbkonversionsmaterial erzeugt wurden, weisen die in Zusammenhang mit Fig. 1 geschilderten Spektrumseigenschaften auf.
Gemäß der Erfindung können beispielsweise zur Anregung und als ein Anteil des weißen Mischlichts ein oder mehrere violett emittierende LED-Chips verwendet werden mit einer Peak-Wellenlänge von 418 bis 438 nm.
In den dargestellten Beispielen weist das Spektrum einen CCT-Wert von etwa 15.000 K, einen CRI-Wert über 90 und einen R9- Wert über 50 auf.
Der melanopische Tageslicht-Effizienzfaktor liegt etwa bei 1,4. Die Lumeneffizienz der Emission beträgt etwa 243 Lumen/WRad. Gleichzeitig liegt der nach den 1931 20 Beobachter definierten x,y Farbort Koordinaten des weißen Mischlichts nur leicht oberhalb der Plank'schen Kurve mit einem D u‘v‘-Wert von ungefähr +0.004.
Hinsichtlich einer melanopisch-photopisch kombinierten Gewichtung (mathematisch gefaltete melanopische und photopische Empfindlichkeit) ähnelt das Weißlichtspektrum des erfindungsgemäßen Weißlicht-LED-Moduls einem Tageslichtspektrum mit sehr viel höherer Farbtemperatur, wie beispielsweise ein 30.000 K CIE Tageslicht.
Der kleine violette Peak zwischen 415 und 440 nm hat eine vergleichbare Intensität (integrierte Leistung über den Wellenlängenbereich) wie ein 15.000 K CIE-Tageslichtspektrum, bei gleichem Lumenwert.
Der azurblaue Bereich innerhalb des Wellenlängenbereichs von etwa 450 bis 510 nm ist hinsichtlich der Intensität über den vergleichbaren Tageslichtwert erhöht, so dass die absolute nicht-visuelle Wirksamkeit bei den üblicherweise in Innenräumen wesentlich kleineren Lichtstärken erhöht wird und daher mit blauem Tageslicht mit höherer Farbtemperatur besser vergleichbar ist.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Weißlicht-LED-Moduls ist im Bereich der Indoor-Indirekt-Beleuchtung. Bevorzugt wird eine derartige Indirekt-Beleuchtung dann kombiniert mit einer Direkt-Beleuchtung wärmeren Lichts, also mit niedriger Farbtemperatur.
Die Leuchte kann beispielsweise eine Hängeleuchte oder Pendelleuchte, eine Stehleuchte, eine Tischleuchte sein. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Weißlicht-LED-Modul als rückseitige Beleuchtung oder Hinterleuchtung größerer Deckenleuchten verwendet werden.

Claims

Ansprüche:
1. Weißlicht-LED-Modul, aufweisend:
Wenigstens einen LED-Chip mit einer Peak Wellenlänge im Bereich von 4ionm bis 450nm, bevorzugt von 4i5nm bis 440nm, besonders bevorzugt 4i8nm bis 438nm, wobei bevorzugt kein weiterer LED-Chip mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs vorliegt,
Wenigstens ein Farbkonversionsmaterial, wobei die Mischung des von dem LED-Chip emittierten Lichts mit dem Licht des Farbkonversionsmaterials weißes Licht mit folgenden Eigenschaften ergibt:
Farbtemperatur zwischen 9000 und 20.000K, bevorzugt 11.000K bis 16.000K
Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90,
Wobei die Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 4oonm und 42onm bei jeder Wellenlänge wenigstens 60%, bevorzugt 80% unter dem Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
2. LED-Modul nach Anspruch 1, wobei die Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 48onm und Ö35nm, bevorzugt 500nm und Ö35nm, bei jeder Wellenlänge in einem Bereich +- 20%, bevorzugt +- 15% um den Wert der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
3. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 450nm und 5ionmm bei jeder Wellenlänge oberhalb des Werts der Intensität der entsprechenden Wellenlänge eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
4. Weißlicht-LED-Modul, aufweisend:
Wenigstens einen LED-Chip mit einer Peak Wellenlänge im Bereich von 4ionm bis 450nm, bevorzugt von 4i5nm bis 440nm, besonders bevorzugt 4i8nm bis 438nm, wobei bevorzugt kein weiterer LED-Chip mit einer Peak-Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs vorliegt,
- Wenigstens ein Farbkonversionsmaterial, wobei die Mischung des von dem LED-Chip emittierten Lichts mit dem Licht des Farbkonversionsmaterials weißes Licht mit folgenden Eigenschaften ergibt: Farbtemperatur zwischen 9000 und 20.000K, bevorzugt 11.000K bis 16.000K Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90,
Wobei die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 400nm und 42onm wenigstens 60%, bevorzugt 80% unter dem integrierten Wert der Intensität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
5. LED-Modul nach Anspruch 4, wobei die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 48onm und Ö35nm, bevorzugt 500nm und Ö35nm, bei jeder Wellenlänge in einem Bereich +- 20%, bevorzugt +- 15% um den Wert der integrierten Intensität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
6. LED-Modul nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die integrierte Intensität des Spektrums des Mischlichts im Bereich zwischen 450nm und 5ionmm oberhalb des Werts der integrierten Intensität eines Tageslicht CRI Spektrum gleicher Farbtemperatur und gleichen Lumen-Werts liegt.
7. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Farbkonversionsmaterial einen in blau emittierenden Phosphor aufweist, der vorzugsweise EU2+ dotiertes Bariumchlorophosphat aufweist.
8. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Farbkonversionsmaterial einen in blau emittierenden Phosphor aufweist, der ein Eu2+ dotiertes Apatit, bevorzugt
M5(PO4)3Cl:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba) oder Ca2+xLa8-x(SiO4)6-x(PO4)xO2:yEu2+ (x = 0-6 z.B. o, 2, 4 und 6, und y=o.oi-o.2); oder Eu2+ dotiertes Barium-Magnesium Alumininat, bevorzugt BaM- gAlloOi7:Eu2+ aufweist.
9. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Farbkonversionsmaterial einen grün (z.B. LuAG, Ba2SiO4:Eu2+), einen gelb (z.B. YAG, (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+) und/oder einen rot emittierenden Phosphor (z.B. ein Nitrid (SCASN) CaAlSiN3:Eu2+ oder SrAlSiN3:Eu2+ oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; oder ein Fluorosilikat wie bspw. K2SiF6:Mn4+ (KSF) aufweist.
10. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Farbkonversionsmaterial einen in cyan emittierenden Leuchtstoff wie bspw. ein Granat z.B. Ca2LuHf2Al3Oi2:o.O2Ce3+ oder Ca2LuZr2Al3Oi2:o.oiCe3+ aufweist.
11. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Farbkonversionsmaterial einen Granat Phosphor z.B. YAG und/oder LuAG und/oder ein Apatit z.B. Ca6La4(SiO4)2(PO4)4O2:o.oiEu2+ oder M5(PO4)3Cl:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba) und/oder ein Ortho-Silikat z.B. (Ba,Sr)2SiO4:Eu2+ und/oder z.B. ein Nitrid (SCASN) CaAl- SiN3:Eu2+ oder (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; und/oder ein Fluorosilikat wie bspw. K2SiF6:Mn«+ (KSF)aufweist.
12. LED-Modul mach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischlicht eine R9 Wert über 50 aufweist.
13. LED-Modul, wobei das Mischlicht einen melanopischen Tageslicht-Effizienzfaktor Ymei,v,D65 nach DIN/TS 5031-100 - 2021-11 bzw. dem MDER definiert in CIE 8026:2018 zwischen 1.3 und 1.5, bevorzugt zwischen 1.35 und 1.45 aufweist.
14. Indirekt-Beleuchtung, aufweisend ein LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Leuchte, aufweisend eine Direktbeleuchtung und eine indirekt-Beleuchtung nach Anspruch 14.
16. Leuchte nach Anspruch 15, bei der die Direktbeleuchtung weißes Licht ist und eine Farbtemperatur unter 8000k, bevorzugt unter 6500K, mehr bevorzugt unter 5000K, noch mehr bevorzugt unter 3500K aufweist.
17. Indoor-Leuchte, aufweisend eine weiße Indirekt-Beleuchtung, bspw. eine Indirekt- Beleuchtung nach Anspruch 14, mit:
- einer Farbtemperatur zwischen 9000 du 20.000K, bevorzugt n.oooKbis 16.000K, und Farbwiedergabeindex CRI grösser gleich 90, weiterhin aufweisend eine weiße Direktbeleuchtung, mit einer Farbtemperatur unter 8000k, bevorzugt unter 6500K, mehr bevorzugt unter 5000K, noch mehr bevorzugt unter 3500K.
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