WO2012045540A1 - Leuchtdiodenmodul mit einem ersten bauelement und einem zweiten bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Leuchtdiodenmodul mit einem ersten bauelement und einem zweiten bauelement und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2012045540A1
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radiation
wavelength
operating mode
luminous flux
emitting
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Gerhard Kuhn
Ales Markytan
Christian Gärtner
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Light-emitting diode module with a first component and a second component and method for its production
  • the present invention relates to a light-emitting diode module having a first radiation-emitting component and a second radiation-emitting component
  • the invention relates to a method for producing such a light-emitting diode module according to claim 12.
  • lighting modules that are used, for example, as street lighting, have a plurality of LEDs that are operated in an operating mode in which a desired radiation emission and a desired color location of the radiation emitted by the module is generated. It is ensured that in this operating mode, the module has the highest possible color rendering index.
  • a module that has a plurality of LEDs that emit radiation of different wavelengths, and thereby causes a different light output
  • Color rendering index necessary to supply the LEDs each have a high electrical power. If it is necessary or desired to reduce the electrical power of the module, the brightness of the LEDs is conventionally dimmed, the duty cycle, or the operating current, is reduced Conventionally, the different LEDs all dimmed equally strong.
  • the invention is based on the object
  • Specify light emitting diode module which is characterized by a reduced power supplied to the module and at the same time by an increased light output of this module. Furthermore, the invention has for its object to provide a manufacturing method for such a light emitting diode module.
  • the light-emitting diode module has a first operating mode and a second operating mode.
  • Radiation-emitting component is suitable here,
  • Radiation-emitting device is adapted to emit radiation of a different from the first wavelength second wavelength, and has a second luminous flux.
  • the ratio of the first luminous flux and the second luminous flux is such
  • the module is set to emit mixed radiation having a color rendering index in a range between 80 and 97.
  • the second operating mode is at least the Ratio of the first luminous flux and the second luminous flux adjusted so that the module emits a mixed radiation having a color rendering index in a range between 55 and 70.
  • Color rendering index also known by the term “Color Rendering Index” (CRI) is understood to mean one
  • the color temperature is a measure of the color impression of a light source.
  • the luminous flux is a photometric quantity that the
  • the light-emitting diode module thus has two operating modes, wherein the operating modes are set according to the intended application of the module.
  • the operating modes are set according to the intended application of the module.
  • a high quality of the radiation emitted by the light-emitting diode module is required, in particular a high one
  • the light emitting diode module is set in the first operating mode. Is enough one
  • the light emitting diode module can be operated in the second operating mode, which is characterized by a reduced supply of electrical power to the module. This can be done according to the intended
  • the required supplied electrical power to the module optimized, in particular be set economically reasonable.
  • the light-emitting diode module has only the first and the second operating mode, ie a total of exactly two
  • light-emitting diode module If the light-emitting diode module is intended to operate, light flux is thus emitted either in accordance with the first or in accordance with the second operating mode.
  • a module that is characterized by a reduced electrical power while increasing the light output. This allows modules to be achieved that increase their efficiency by 20% - 30%.
  • the luminous efficacy is the quotient of the luminous flux emitted by the component and its absorbed electrical power.
  • the first radiation-emitting component has a smaller one
  • Luminous efficiency than the second so that upon only operating the second component, the supplied electrical Power to the module can be reduced.
  • the luminous flux of the first component is substantially zero.
  • both the first component and the second component in the second operating mode electrically
  • Operating mode reduces the supplied electrical power to the first component and thus the luminous flux, which, although a lower quality and a lesser
  • Color rendering index is generated, but advantageously the supplied electric power is reduced in the second mode of operation. Therefore, according to the intended application, a lower quality and a lesser
  • the module thus has a reduced electrical mode and an increased electrical mode and can be set in one of these modes depending on the desired application.
  • the module can be switched between the first and the second operating mode.
  • the module can be switched according to the desired application, for example, from the increased electrical operating mode in the reduced electrical operating mode, or vice versa.
  • the first radiation-emitting component and the second radiation-emitting component can be electrically controlled separately.
  • the first component and the second radiation-emitting component can be electrically controlled separately.
  • the first and second component in a planned ratio to each other electrically energized.
  • the first and second component in the first operating mode and in the second operating mode, can each be additionally dimmed. Dimming means in this
  • a drive circuit which is set up in such a way as to electrically drive or energize the first and / or second component is known to the person skilled in the art and will therefore not be described in greater detail here.
  • the first wavelength lies in the red spectral range and the second wavelength in the greenish-white spectral range.
  • Red radiation-emitting devices are greenish-white in comparison to white ones
  • Luminous efficacy on In the second operating mode in this case, the first luminous flux is reduced or set
  • the module In the case of deactivation, the module emits only radiation of the second
  • the ratio of the luminous flux from the radiation-emitting components is in the first Operating mode thus configured so that a solid cold white or warm white color location is achieved.
  • color locus refers in particular to the numerical values which describe the color of the emitted radiation in the CIE color space.
  • the module In the first operating mode, the module emits radiation with a color temperature in the range from 2100 K to 6500 K near the Plank straight line.
  • a color rendering index is achieved in a high range between 80 and 97, preferably 90.
  • the second component advantageously has a higher efficiency than the first component, with the same luminous flux in the second operating mode, the electrical power supplied to the module can be set reduced, so that a
  • the supplied electrical power is the first
  • Radiation emission less than the supplied electrical power to the second radiation-emitting component and / or their radiation emission since the first component has a lower luminous efficacy or radiation efficiency than the second component, a total of one can thus be used lower supplied electrical power to the module in the second mode of operation can be achieved.
  • the module has a third
  • the third radiation-emitting device wherein the third radiation-emitting device is adapted to emit radiation of a different from the first wavelength third wavelength.
  • the third radiation-emitting component has a third luminous flux. In this case, in the first operating mode, the ratio of the first
  • Luminous flux and the third luminous flux adjusted so that the module mixed radiation with a
  • Color rendering index emitted in a range between 55 and 70 is a color rendering index emitted in a range between 55 and 70.
  • Luminous fluxes of the three components to be set so that a variable cold white or warm white color location in the range of 2100 K to 6500 K is achieved.
  • the proportion of luminous flux of the first red component can be reduced, so that the supplied electrical power can be optimized.
  • the third wavelength lies in the blue spectral range.
  • the first component emits red radiation and the second component greenish-white radiation.
  • the third wavelength is in
  • Wavelength range of the second wavelength The third component and the second component therefore emit radiation in the same wavelength range, preferably in the greenish-white spectral range.
  • the second and third components have different strengths
  • the greenish-white components can advantageously be dimmed in such a way that a desired illumination density is generated in the respective intended application.
  • the first, second and / or third radiation-emitting component is an LED (light
  • the components each have an active layer for generating electromagnetic
  • the active layer may have a pn junction, a double heterostructure, a
  • Quantum well structure unfolds here no meaning with regard to the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures.
  • the components each contain at least one III / V semiconductor material, such as a material from the material systems In x GayAl ] __ x _yP, In x GayAl ] __ x _yN or In x GayAl ] __ x _yAs, each with 0 ⁇ x, y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the module has a plurality of first radiation-emitting components, a plurality of second radiation-emitting components, and / or a plurality of third radiation-emitting components
  • the number of the respective components is matched to the particular application.
  • the number of second components is at least one greater than the number of first components.
  • the first components have a lower light emission
  • the first components are red LEDs
  • the second components are greenish-white LEDs
  • the third components are blue or greenish-white LEDs.
  • the light-emitting diode module is for
  • the operation of the light-emitting diode module is preferably provided in the first operating mode during rush hours and in the second operating mode outside of the peak hours. Outside peak hours, the demand for the quality of the module is lower than for rush hours. In particular, outside peak hours there is less traffic on roads or the like. Therefore, the operation of the module with a lower color rendering index and thus lower quality is sufficient to the intended application of the module, for example, a mere orientation
  • the module can therefore be operated outside the peak hours in the second operating mode, whereby the module in these times with a
  • the use of the module as parking garage lighting can include as a second operating mode a so-called "emergency lighting.” If, for example, the parking garage is locked in certain foreseen times and thus not accessible, emergency lighting is sufficient to illuminate the parking garage in order to ensure orientation the module is operated in the second mode, wherein in addition the brightness of the devices operated in this mode is dimmed by reducing the supplied electrical power.
  • the supplied electrical power to the module can be set optimally and economically reasonable.
  • the first radiation-emitting component is suitable for emitting radiation of a first wavelength and has a first luminous flux
  • the second radiation-emitting device is adapted to emit radiation of a different wavelength from the second wavelength, and a second
  • At least the ratio of the first luminous flux and the second luminous flux is set such that the module has a mixed radiation with a
  • the module emits a mixed radiation with a color rendering index in a range between 55 and 70.
  • Radiation-emitting device which is suitable for radiation of one of the first wavelength
  • the ratio of the first luminous flux, the second luminous flux and the third luminous flux is adjusted such that the module emits a mixed radiation with a color rendering index in a range between 80 and 97.
  • the ratio of the first luminous flux, the second luminous flux and the third luminous flux is adjusted such that the module has a
  • the module In the first operating mode, the module emits a cold white or warm white color tone while the module in the second operating mode emits a cold white or warm white color tone
  • Operating mode preferably emitted mixed radiation in greenish ⁇ whitish color point.
  • Figures 1A to IC, 2A, 2B, 3A and 3B each one
  • FIG. 4 shows a schematic flowchart in conjunction with a production method according to the invention
  • Figure 5 is a schematic view of the CIE standard color chart with marked values according to the invention.
  • a light-emitting diode module 100 which has a carrier 4, a first arranged thereon having radiation-emitting component 1 and arranged on the carrier 4 second radiation-emitting component 2.
  • the first radiation-emitting component 1 is suitable for emitting radiation of a first wavelength ⁇ ] _ and has a first luminous flux P ] _.
  • the second radiation-emitting component 1 is suitable for emitting radiation of a first wavelength ⁇ ] _ and has a first luminous flux P ] _.
  • Radiation-emitting element 2 is suitable for emitting radiation of a wavelength ⁇ of the first] _ different second wavelength AE2 and has a second
  • the radiation-emitting components 1, 2 each have an active layer which is suitable for generating electromagnetic radiation during operation.
  • the radiation-emitting components 1, 2 are semiconductor components, preferably LEDs, preferably thin-film LEDs.
  • the first wavelength ⁇ ] _ are in the red
  • the radiation-emitting components 1, 2 each have a radiation exit side which extends from the carrier 4
  • the components 1, 2 are surface-emitting components.
  • the light-emitting diode module 1 0 0 emits during operation
  • Light emitting diode module 1 0 0 emitted mixed radiation SQ is preferably white radiation.
  • FIGS. 1A to 1C each show a light-emitting diode module 100 in operation in different operating modes. The light-emitting diode module 100 thus has a first
  • the operating modes differ in particular in the
  • the ratio of the first luminous flux P ] _ and the second luminous flux P2 is set such that the module 100 is a mixed radiation SQ having a color rendering index CRI ] _ in a range between 80 and 97.
  • the module emits high-quality radiation in the first operating mode M ] _.
  • the light emitting diode module 100 of the exemplary embodiment of FIG. 1A emits mixed radiation SQ in the cold or warm white spectral range.
  • the first mode of operation of the module may also be referred to as "increased electrical mode”.
  • the module 100 has a second mode of operation M2, which may also be referred to as a "reduced electrical mode.”
  • the module may be set in one of the modes
  • a module operating in the second mode of operation is, for example shown in Figures 1B and IC.
  • the color rendering index is in the second operating mode
  • the color rendering index in the first mode is between 80 and 97.
  • the color temperature of the mixed radiation SQ also changes in comparison to the first operating mode M ] _.
  • the module 100 thus emits in the second operating mode mixed radiation of a lower quality than in the first operating mode M ] _, in particular with a lower color rendering index and other color temperature, wherein the second operating mode M2 is advantageously characterized by a reduced supplied electric power to the module.
  • the module is accordingly inevitably not only in the first operating mode M ] _ operable, which is characterized by a high color quality, but by an increased electrical consumption in comparison to the second operating mode M2.
  • the first component 1 and the second component 2 to be electrically controlled. In this case is in
  • the light-emitting diode module 100 can be operated in the second operating mode M2 such that only the second
  • electrical component 2 is electrically controlled.
  • the radiant power of the module as a whole can be increased. This results, for example, a
  • FIGS. 1A to 1C the emitted radiations of the individual components 1, 2 and of the module 100 are shown by means of arrows.
  • FIGS. 2A, 2B each show a light-emitting diode module 100 which has three radiation-emitting components 1, 2, 3, which are arranged laterally next to one another on the carrier 4.
  • the embodiment of Figure 2A differs from the embodiment of Figure 1A substantially by this third component 3.
  • the embodiment of the figure 2A is in the first operating mode M ] _.
  • Embodiment of Figure 2B differs from the embodiment of Figure 1B substantially only by the third device 3, wherein this
  • Light emitting diode module 100 is in the second operating mode M2.
  • the third component 3 is suitable for emitting radiation of a third wavelength different from the first wavelength ⁇ ] _ during operation.
  • the third component 3 has a third luminous flux P 3 during operation.
  • Wavelength is preferably in the blue
  • the third wavelength may be in the wavelength range of the second wavelength X2, ie in the greenish-white wavelength range.
  • the ratio of the first luminous flux P ] _, the second luminous flux P2 and the third luminous flux P 3 is set so that the module 100 is a mixed radiation SQ with a
  • a operated in such an operation module thus has a high color quality of the emitted
  • the ratio of the first luminous flux P ] _, the second luminous flux P2, and the third luminous flux P 3 is set so that the module 100 emits a mixed radiation SQ having a color rendering index CRI 2 in a range between 55 and 70, such as shown in Figure 2B.
  • the color quality of the radiation is thus reduced in comparison to the first operating mode, whereby the supplied electrical power is advantageously reduced.
  • the second operating mode thus sets one reduced electrical mode with economically meaningful electrical current is.
  • FIG. 2A substantially corresponds to the embodiment of FIG. 1A and the embodiment of FIG. 2B substantially corresponds to the embodiment of FIG. 1B.
  • FIGS. 3A and 3B each show a further cross section of a light-emitting diode module.
  • the embodiment of Figure 3A differs from the embodiment of Figure 2A in that the module each have a plurality of first radiation-emitting devices 1, a
  • Components 3 has.
  • the module 100 emits mixed radiation S Q of the emitted mixed radiation of the first components 1, of the emitted mixed radiation of the second components 2 and of the emitted mixed radiation of the third components 3
  • Embodiment of Figure 3A is in the first operating mode M ] _ operated, so with high color quality and high
  • the module thus emits mixed radiation S Q with a lower color quality, a different color temperature and a lower electrical consumption.
  • the proportion of the luminous flux of the first component is reduced or deactivated.
  • the luminous flux of the second and / or third Be reduced component can be additionally dimmed, so that a desired for a given application illumination density is achieved.
  • FIG. 3A is the same as the embodiment of FIG. 2A and FIG.
  • the light-emitting diode modules shown in FIGS. 1 to 3 are particularly suitable for use as
  • Light emitting diode modules in the first mode of operation preferably operated at rush hours, while the modules can be operated in the second mode of operation off peak hours. Especially at rush hours it is
  • FIG. 4 shows a flow chart for producing a light-emitting diode module 100 according to the invention.
  • a carrier is provided on which in method step V2 at least a first
  • the first operating mode and the second operating mode are set in method step V3.
  • the ratio of the first luminous flux to the second luminous flux is adjusted so that the module emits a mixed radiation having a color rendering index in a range between 55 and 70.
  • the luminous flux of the first component is reduced or set to zero in the second mode.
  • a module produced in this way thus has two operating modes, which differ in color quality, color temperature and the
  • an operating mode of the module can be selected.
  • FIG. 5 shows the CIE standard color chart in which the viewer perceives the three-dimensional color space
  • the horseshoe-shaped surface of possible colors is applied on a coordinate system in which the X- and Y-portion of the CIE standard theoretical colors X (red), Y (green), and Z (blue) of any color can be read directly.
  • the standard color panel shows the radiation S2 emitted by the first component. The emitted wavelength spectrum lies in the red
  • Such LEDs have a low
  • the radiation emitted by the second component S2 is shown, whose wavelength in the greenish-white
  • Components find use.
  • the second operating mode M2 is in the standard color chart
  • the module can be operated in both modes so that the appropriate mode of the module can be selected depending on the intended application.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these, but includes each new feature and any combination of features, which in particular any combination of features in the

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Abstract

Es ist ein Leuchtdiodenmodul (100) mit einem ersten Bauelement (1) und einem zweiten Bauelement (2) vorgesehen, wobei das Modul (100) einen ersten Betriebsmodus (M1) und einen zweiten Betriebsmodus (M2) aufweist. Das erste Bauelement (1) weist einen ersten Lichtstrom (P1) auf. Das zweite Bauelement (2) weist einen zweiten Lichtstrom (P2) auf. Im ersten Betriebsmodus (M1) ist das Verhältnis des ersten und des zweiten Lichtstroms (P1, P2) derart eingestellt, dass das Modul (100) eine Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRI1) in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Im zweiten Betriebsmodus (M2) ist das Verhältnis des ersten und zweiten Lichtstroms (P1, P2) derart eingestellt, dass das Modul (100) eine Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRI2) in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert. Weiter ist ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Leuchtdiodenmoduls (100) vorgesehen.

Description

Beschreibung
Leuchtdiodenmodul mit einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betri fft ein Leuchtdiodenmodul mit einem ersten strahlungsemittierenden Bauelement und einem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement gemäß
Patentanspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Leuchtdiodenmoduls gemäß Patentanspruch 12.
In der Druckschrift DE 10 2005 037 571 AI ist eine System zur Beleuchtungsregelung angegeben.
Herkömmlicherweise weisen Leuchtmodule, die beispielsweise als Straßenbeleuchtung Verwendung finden, eine Mehrzahl von LEDs auf, die in einem Betriebsmodus betrieben werden, bei dem eine gewünschte Strahlungsemission und ein gewünschter Farbort der von dem Modul emittierten Strahlung erzeugt wird. Dabei wird darauf geachtet, dass in diesem Betriebsmodus das Modul einen möglichst hohen Farbwiedergabeindex aufweist.
Bei einem Modul, das eine Mehrzahl von LEDs aufweist, die Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, und dadurch bedingt eine unterschiedliche Lichtausbeute
aufweisen, ist es für einen möglichst hohen
Farbwiedergabeindex notwendig, den LEDs jeweils eine hohe elektrische Leistung zuzuführen. Ist es erforderlich oder erwünscht, die elektrische Leistung des Moduls zu reduzieren, wird herkömmlicherweise die Helligkeit der LEDs gedimmt, der „Duty Cycle", also der Anteil der Betriebszeit, oder der Betriebsstrom reduziert. Dabei werden jedoch herkömmlicherweise die unterschiedlichen LEDs allesamt gleichermaßen stark gedimmt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Leuchtdiodenmodul anzugeben, das sich durch eine reduzierte zugeführte Leistung zu dem Modul und zugleich durch eine erhöhte Lichtausbeute dieses Moduls auszeichnet. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Leuchtdiodenmodul anzugeben.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Leuchtdiodenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Leuchtdiodenmoduls und dessen Herstellungsverfahren sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
In einer Weiterbildung ist ein Leuchtdiodenmodul mit
zumindest einem ersten strahlungsemittierenden Bauelement und einem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement vorgesehen, wobei das Leuchtdiodenmodul einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus aufweist. Das erste
Strahlungsemittierende Bauelement ist dabei geeignet,
Strahlung einer ersten Wellenlänge zu emittieren und weist einen ersten Lichtstrom auf. Das zweite
Strahlungsemittierende Bauelement ist geeignet, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge unterschiedlichen zweiten Wellenlänge zu emittieren, und weist einen zweiten Lichtstrom auf. Im ersten Betriebsmodus ist zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms und des zweiten Lichtstroms derart
eingestellt, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Im zweiten Betriebsmodus ist zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms und des zweiten Lichtstroms derart eingestellt, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert .
Unter Farbwiedergabeindex, auch bekannt unter dem Begriff „Colour Rendering Index" (CRI), versteht man eine
fotometrische Größe, mit der sich die Qualität der
Farbwiedergabe von Strahlungsemittierenden Bauelementen gleicher korrelierter Farbtemperatur beschreiben lässt. Die Farbtemperatur ist dabei ein Maß für den Farbeindruck einer Lichtquelle .
Der Lichtstrom ist eine fotometrische Größe, die die
Wellenlängenabhängigkeit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges, also die V(Ä) -Kurve, berücksichtigt.
Das Leuchtdiodenmodul weist also zwei Betriebsmodi auf, wobei die Betriebsmodi entsprechend der vorgesehenen Anwendung des Moduls eingestellt sind. Wird in der vorgesehenen Anwendung eine hohe Qualität der vom Leuchtdiodenmodul emittierten Strahlung benötigt, insbesondere ein hoher
Farbwiedergabeindex, so ist das Leuchtdiodenmodul in den ersten Betriebsmodus eingestellt. Reicht dagegen eine
geringere Qualität aus, also ein niedrigerer
Farbwiedergabeindex, dann kann das Leuchtdiodenmodul im zweiten Betriebsmodus betrieben sein, der sich durch eine reduzierte zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul auszeichnet. Damit kann entsprechend der vorgesehenen
Anwendung und davon abhängig entsprechend dem eingestellten Betriebsmodus die benötigte zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul optimiert, insbesondere ökonomisch sinnvoll eingestellt sein. Insbesondere kann im zweiten Betriebsmodus das Verhältnis des ersten Lichtstroms und des zweiten
Lichtstroms derart eingestellt sein, dass die benötigte zugeführte elektrische Leistung zum Modul im zweiten Modus im Vergleich zum ersten Modus reduziert ist.
Insbesondere weist das Leuchtdiodenmodul nur den ersten und den zweiten Betriebsmodus, also insgesamt genau zwei
Betriebsmodi, auf. Mit anderen Worten ist dann nicht
beispielsweise stufenlos zwischen den Betriebsmodi
durchstimmbar . Ist das Leuchtdiodenmodul bestimmungsgemäß im Betrieb, wird Lichtstrom also entweder gemäß dem ersten oder gemäß dem zweiten Betriebsmodus emittiert.
Beispielsweise werden im zweiten Betriebsmodus mit einem niedrigen Farbwiedergabeindex strahlungsemittierende
Bauelemente mit einer schlechten Lichtausbeute nicht
zwangsläufig im Betrieb zugeschaltet. So ergibt sich
zumindest im zweiten Betriebsmodus ein Modul, das sich durch eine reduzierte elektrische Leistung bei gleichzeitiger Erhöhung der Lichtausbeute auszeichnet. So können Module erzielt werden, die eine Effizienzsteigerung um 20 % - 30 % aufweisen .
Die Lichtausbeute ist dabei der Quotient aus dem von dem Bauelement abgegebenen Lichtstrom und dessen aufgenommener elektrischer Leistung.
Im zweiten Betriebsmodus kann lediglich das zweite
strahlungsemittierende Bauelement elektrisch ansteuerbar beziehungsweise angesteuert sein. In diesem Fall weist das erste strahlungsemittierende Bauelement eine geringere
Lichtausbeute als das zweite auf, sodass bei lediglichem Betreiben des zweiten Bauelements die zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul reduziert werden kann. Der Lichtstrom des ersten Bauelements ist dabei im Wesentlichen null.
Alternativ können sowohl das erste Bauelement als auch das zweite Bauelement im zweiten Betriebsmodus elektrisch
ansteuerbar beziehungsweise angesteuert sein. In diesem Fall ist im zweiten Betriebsmodus im Vergleich zum ersten
Betriebsmodus die zugeführte elektrische Leistung zu dem ersten Bauelement und damit der Lichtstrom verringert, womit zwar eine geringere Qualität und ein geringerer
Farbwiedergabeindex erzeugt wird, jedoch vorteilhafterweise die zugeführte elektrische Leistung im zweiten Betriebsmodus reduziert ist. Sind demnach entsprechend der vorgesehenen Anwendung eine geringere Qualität und ein geringerer
Farbwiedergabeindex ausreichend, ermöglicht sich der Betrieb mit demselben Modul in einem reduzierten elektrischen Modus.
Das Modul weist also einen reduzierten elektrischen Modus und einen erhöhten elektrischen Modus auf und kann je nach gewünschter Anwendung in einen dieser Modi eingestellt sein.
In einer Weiterbildung ist das Modul zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus umschaltbar. So kann das Modul entsprechend der gewünschten Applikation beispielsweise von dem erhöhten elektrischen Betriebsmodus in den reduzierten elektrischen Betriebsmodus geschaltet werden, oder umgekehrt.
In einer Weiterbildung sind das erste Strahlungsemittierende Bauelement und das zweite Strahlungsemittierende Bauelement getrennt elektrisch ansteuerbar. Abhängig vom eingestellten Betriebsmodus sind das erste Bauelement und das zweite
Bauelement in einem vorgesehenen Verhältnis zueinander elektrisch bestrombar. In einer Weiterbildung kann im ersten Betriebsmodus und im zweiten Betriebsmodus das erste und zweite Bauelement jeweils zusätzlich gedimmt werden. Dimmen bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass das erste und/oder zweite Bauelement mit einer geringeren Strom- und/oder Betriebsspannung weiter betrieben wird. Mit anderen Worten ist die von den
Bauelementen emittierte Strahlungsintensität reduziert.
Eine Ansteuerschaltung, die derart eingerichtet ist, das erste und/oder zweite Bauelement elektrisch anzusteuern beziehungsweise zu bestromen, ist dem Fachmann bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben.
In einer Weiterbildung liegen die erste Wellenlänge im roten Spektralbereich und die zweite Wellenlänge im grünlich-weißen Spektralbereich. Rote Strahlungsemittierende Bauelemente weisen im Vergleich zu grünlich-weißen
strahlungsemittierenden Bauelementen eine geringere
Lichtausbeute auf. Im zweiten Betriebsmodus ist in diesem Fall der erste Lichtstrom reduziert eingestellt oder
deaktiviert. Dadurch reduziert sich mit Vorteil die dem Modul zugeführte elektrische Leistung. Im Falle einer Deaktivierung emittiert das Modul lediglich Strahlung des zweiten
strahlungsemittierenden Bauelements .
In einer Weiterbildung liegen die Wellenlänge der
Mischstrahlung im ersten Betriebsmodus im kalt- oder
warmweißen Spektralbereich und die Wellenlänge der
Mischstrahlung im zweiten Betriebsmodus im grünlich-weißen Spektralbereich. Das Verhältnis des Lichtstroms aus den strahlungsemittierenden Bauelementen ist im ersten Betriebsmodus somit derart konfiguriert, dass ein fester kaltweißer oder warmweißer Farbort erzielt wird.
Unter dem „Farbort" werden insbesondere die Zahlenwerte verstanden, die die Farbe der emittierten Strahlung im CIE- Farbraum beschreiben.
Das Modul emittiert im ersten Betriebsmodus Strahlung mit einer Farbtemperatur im Bereich von 2100 K bis 6500 K nahe der Plankschen Gerade. Hierbei wird ein Farbwiedergabeindex in einem hohen Bereich zwischen 80 und 97, vorzugsweise 90 erzielt .
Im zweiten Betriebsmodus ist der Anteil des Lichtstroms des ersten Bauelements, insbesondere des rot emittierenden
Bauelements, reduziert, oder sogar auf null eingestellt, sodass das Modul die emittierte Strahlung des zweiten
Bauelements im grünlich-weißen Spektralbereich emittiert. Da das zweite Bauelement mit Vorteil eine höhere Effizienz als das erste Bauelement aufweist, kann bei gleichem Lichtstrom im zweiten Betriebsmodus die dem Modul zugeführte elektrisch Leistung reduziert eingestellt sein, sodass eine
Effizienzsteigerung um 20% bis 30% ermöglicht wird.
In einer Weiterbildung ist im zweiten Betriebsmodus die zugeführte elektrische Leistung zu dem ersten
strahlungsemittierenden Bauelement und/oder deren
Strahlungsemission geringer als die zugeführte elektrische Leistung zu dem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement und/oder deren Strahlungsemission. Da das erste Bauelement eine geringere Lichtausbeute oder Strahlungseffizienz aufweist als das zweite Bauelement, kann so insgesamt eine geringere zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul im zweiten Betriebsmodus erzielt werden.
In einer Weiterbildung weist das Modul ein drittes
Strahlungsemittierendes Bauelement auf, wobei das dritte Strahlungsemittierende Bauelement geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge unterschiedlichen dritten Wellenlänge zu emittieren. Das dritte Strahlungsemittierende Bauelement weist einen dritten Lichtstrom auf. In diesem Fall wird im ersten Betriebsmodus das Verhältnis des ersten
Lichtstroms, des zweiten Lichtstroms und des dritten
Lichtstroms derart eingestellt, dass das Modul eine
Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Im zweiten Betriebsmodus ist das Verhältnis des ersten Lichtstroms, des zweiten
Lichtstroms und des dritten Lichtstroms derart eingestellt, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem
Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert .
Dabei kann im ersten Betriebsmodus das Verhältnis der
Lichtströme der drei Bauelemente so eingestellt sein, dass ein variabler kaltweißer oder warmweißer Farbort im Bereich von 2100 K bis 6500 K erzielt wird. Im zweiten Betriebsmodus kann der Anteil des Lichtstroms des ersten roten Bauelements reduziert werden, sodass die zugeführte elektrische Leistung optimiert werden kann.
In einer Weiterbildung liegt die dritte Wellenlänge im blauen Spektralbereich . Das erste Bauelement emittiert dabei rote Strahlung und das zweite Bauelement grünlich-weiße Strahlung. In einer Weiterbildung liegt die dritte Wellenlänge im
Wellenlängenbereich der zweiten Wellenlänge. Das dritte Bauelement und das zweite Bauelement emittieren demnach Strahlung in dem gleichen Wellenlängenbereich, vorzugsweise im grünlich-weißen Spektralbereich. Vorzugsweise weisen das zweite und dritte Bauelement unterschiedlich stark
konvertierte grünlich-weiß emittierte Strahlung auf.
Im zweiten Betriebsmodus können dabei vorteilhafterweise die grünlich-weißen Bauelemente so gedimmt werden, dass eine gewünschte Beleuchtungsdichte in der jeweiligen vorgesehenen Anwendung erzeugt wird.
In einer Weiterbildung ist das erste, zweite und/oder dritte Strahlungsemittierende Bauelement eine LED (Licht
emittierende Diode) . Die Bauelemente weisen dabei jeweils eine aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer
Strahlung auf. Die aktive Schicht kann dabei einen pn- Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine
Einfachquantentopfstruktur (SQW, Single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung
Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Die Bauelemente, insbesondere die aktive Schicht, enthalten jeweils mindestens ein III/V-Halbleitermaterial, etwa ein Material aus den Materialsystemen InxGayAl]__x_yP, InxGayAl]__ x_yN oder InxGayAl]__x_yAs, jeweils mit 0 < x, y < 1 und x + y < 1. In einer Weiterbildung weist das Modul eine Mehrzahl von ersten strahlungsemittierenden Bauelementen, eine Mehrzahl von zweiten strahlungsemittierenden Bauelementen und/oder eine Mehrzahl von dritten strahlungsemittierenden
Bauelementen auf. Die Anzahl der jeweiligen Bauelemente ist dabei auf die jeweilige Applikation abgestimmt. Vorzugsweise ist die Anzahl der zweiten Bauelemente um mindestens eins größer als die Anzahl der ersten Bauelemente. Dabei weisen die ersten Bauelemente eine geringere Lichtemission
beziehungsweise Lichtausbeute als die zweiten Bauelemente auf. Beispielsweise sind die ersten Bauelemente rote LEDs, die zweiten Bauelemente grünlich-weiße LEDs und die dritten Bauelemente blaue oder grünlich-weiße LEDs.
In einer Weiterbildung ist das Leuchtdiodenmodul zur
Straßenbeleuchtung, Tunnelbeleuchtung, Parkhausbeleuchtung und/oder Lagerhallenbeleuchtung vorgesehen.
Dabei ist bevorzugt der Betrieb des Leuchtdiodenmoduls im ersten Betriebsmodus bei Hauptverkehrszeiten und im zweiten Betriebsmodus außerhalb der Hauptverkehrszeiten vorgesehen. Außerhalb der Hauptverkehrszeiten ist der Anspruch an die Qualität des Moduls geringer als bei Hauptverkehrszeiten. Insbesondere ist außerhalb der Hauptverkehrszeiten weniger Verkehr auf Straßen oder ähnlichem. Daher reicht der Betrieb des Moduls mit einem geringeren Farbwiedergabeindex und somit geringerer Qualität aus, um die vorgesehene Anwendung des Moduls, beispielsweise eine bloße Orientierung zu
gewährleisten, zu erfüllen. Das Modul kann also außerhalb der Hauptverkehrszeiten im zweiten Betriebsmodus betrieben werden, womit das Modul in diesen Zeiten mit einer
reduzierten zugeführten elektrischen Leistung betreibbar ist. Die Anwendung des Moduls als Parkhausbeleuchtung kann als zweiten Betriebsmodus eine so genannte „Notbeleuchtung" beinhalten. Ist beispielsweise das Parkhaus in gewissen vorgesehenen Zeiten zugesperrt und somit nicht betretbar, reicht eine Notbeleuchtung als Beleuchtung des Parkhauses aus, um eine Orientierung zu gewährleisten. In diesem Fall wird das Modul im zweiten Modus betrieben, wobei zusätzlich die Helligkeit der in diesem Modus betriebenen Bauelemente mittels Reduzierung der zugeführten elektrischen Leistung gedimmt wird.
Eine derartige „Notbeleuchtung" kann auch bei anderen
Applikationen, wie beispielsweise bei einem Modul im Tunnel, Anwendung finden.
Abhängig von der jeweiligen vorgesehenen Applikation und Anwendung des Moduls kann die zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul optimal und ökonomisch sinnvoll eingestellt sein .
In einem Verfahren zum Herstellen eines Leuchtdiodenmoduls mit zumindest einem ersten strahlungsemittierenden Bauelement und einem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement, das einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus aufweist, finden folgende Verfahrensschritte Anwendung:
- Bereitstellen eines Trägers,
- Anordnen des ersten strahlungsemittierenden Bauelements und des zweiten strahlungsemittierenden Bauelements auf dem
Träger, wobei
- das erste Strahlungsemittierende Bauelement geeignet ist, Strahlung einer ersten Wellenlänge zu emittieren, und einen ersten Lichtstrom aufweist, - das zweite strahlungsemittierende Bauelement geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge unterschiedlichen zweiten Wellenlänge zu emittieren, und einen zweiten
Lichtstrom aufweist,
- im ersten Betriebsmodus zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms und des zweiten Lichtstroms derart eingestellt wird, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem
Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert,
- im zweiten Betriebsmodus zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms und des zweiten Lichtstroms derart
eingestellt wird, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert .
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Weiterbildungen des Bauelements und umgekehrt.
In einer Weiterbildung wird auf dem Träger ein drittes
Strahlungsemittierendes Bauelement angeordnet, das geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge
unterschiedlichen dritten Wellenlänge zu emittieren, und das einen dritten Lichtstrom aufweist. In diesem Fall wird im ersten Betriebsmodus das Verhältnis des ersten Lichtstroms, des zweiten Lichtstroms und des dritten Lichtstroms derart eingestellt, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Im zweiten Betriebsmodus wird das Verhältnis des ersten Lichtstroms, des zweiten Lichtstroms und des dritten Lichtstroms derart eingestellt, dass das Modul eine
Mischstrahlung mit einem Wiedergabeindex in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert. Der Farbeindruck und die Farbtemperatur der Mischstrahlung im ersten und im zweiten Betriebsmodus unterscheidet sich entsprechend der vorgesehenen Anwendung. Insbesondere
emittiert das Modul im ersten Betriebsmodus einen kaltweißen oder warmweißen Farbton, während das Modul im zweiten
Betriebsmodus vorzugsweise Mischstrahlung im grünlich¬ weißlichen Farbort emittiert.
Weitere Merkmale, Vorteile, Weiterbildungen und
Zweckmäßigkeiten des Moduls und dessen Herstellungsverfahren ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den
Figuren 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figuren 1A bis IC, 2A, 2B, 3A und 3B jeweils einen
schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Leuchtdiodenmoduls in unterschiedlichen
Betriebsmodi ,
Figur 4 ein schematisches Flussdiagramm in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, und
Figur 5 eine schematische Ansicht der CIE-Normfarbtafel mit markierten erfindungsgemäßen Werten.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten
Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In Figur 1A ist ein Leuchtdiodenmodul 100 gezeigt, das einen Träger 4, ein darauf angeordnetes erstes strahlungsemittierendes Bauelement 1 und ein auf dem Träger 4 angeordnetes zweites strahlungsemittierendes Bauelement 2 aufweist. Das erste Strahlungsemittierende Bauelement 1 ist geeignet, Strahlung einer ersten Wellenlänge λ]_ zu emittieren und weist einen ersten Lichtstrom P]_ auf. Das zweite
Strahlungsemittierende Bauelement 2 ist geeignet, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge λ]_ unterschiedlichen zweiten Wellenlänge Ä2 zu emittieren und weist einen zweiten
Lichtstrom P2 auf.
Die Strahlungsemittierenden Bauelemente 1 , 2 weisen jeweils eine aktive Schicht auf, die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung im Betrieb zu erzeugen. Die Strahlungsemittierenden Bauelemente 1 , 2 sind Halbleiterbauelemente, vorzugsweise LEDs, bevorzugt Dünnfilm-LEDs.
Beispielsweise liegen die erste Wellenlänge λ]_ im roten
Spektralbereich und die zweite Wellenlänge X2 im grünlichweißen Spektralbereich.
Die Strahlungsemittierenden Bauelemente 1 , 2 weisen jeweils eine Strahlungsaustrittsseite auf, die von dem Träger 4
abgewandt ist. Aus der Strahlungsaustrittsseite tritt
vorzugsweise jeweils größtenteils die von den Bauelementen emittierte Strahlung aus. Beispielsweise sind die Bauelemente 1 , 2 oberflächenemittierende Bauelemente.
Das Leuchtdiodenmodul 1 0 0 emittiert im Betrieb eine
Mischstrahlung S Q, bei der sich die von dem ersten Bauelement 1 emittierte Strahlung und von dem zweiten Bauelement 2
emittierte Strahlung überlagern. Die von dem
Leuchtdiodenmodul 1 0 0 emittierte Mischstrahlung S Q ist vorzugsweise weiße Strahlung. In den Figuren 1A bis IC ist jeweils ein Leuchtdiodenmodul 100 im Betrieb in unterschiedlichen Betriebsmodi dargestellt. Das Leuchtdiodenmodul 100 weist also einen ersten
Betriebsmodus M]_ und einen zweiten Betriebsmodus M2 auf, in dem das Leuchtdiodenmodul 100 betrieben werden kann.
Vorzugsweise ist ein Umschalten des ersten Betriebsmodus zum zweiten Betriebsmodus möglich, oder umgekehrt.
Die Betriebsmodi unterscheiden sich insbesondere im
Verhältnis des ersten Lichtstroms P]_ zum zweiten Lichtstrom P2 · Im ersten Betriebsmodus M]_, wie beispielsweise in Figur 1 dargestellt, ist das Verhältnis des ersten Lichtstroms P]_ und des zweiten Lichtstroms P2 derart eingestellt, dass das Modul 100 eine Mischstrahlung S Q mit einem Farbwiedergabeindex CRI]_ in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Das Modul emittiert im ersten Betriebsmodus M]_ also Strahlung mit hoher Qualität. Beispielsweise emittiert das Leuchtdiodenmodul 100 des Ausführungsbeispiels der Figur 1A Mischstrahlung S Q im kalt- oder warmweißen Spektralbereich.
Wird das Leuchtdiodenmodul im ersten Betriebsmodus M]_
betrieben, wie in Figur 1A dargestellt, so wird eine hohe Qualität der Strahlungsemission und des Farbwiedergabeindex erzeugt, wobei die Farbtemperatur im kaltweißen oder
warmweißen Spektralbereich liegt. Die zugeführte elektrische Leistung L]_, L2 zu den Bauelementen 1, 2 ist dabei
vorzugsweise derart eingestellt, dass eine möglichst hohe Qualität der emittierten Mischstrahlung erzielt werden kann. Der erste Betriebsmodus des Moduls kann auch als „erhöhter elektrischer Modus" bezeichnet werden. Das Modul 100 weist einen zweiten Betriebsmodus M2 auf, der auch als „reduzierter elektrischer Modus" bezeichnet werden kann. Je nach gewünschter Anwendung kann das Modul in einem der Modi eingestellt sein beziehungsweise eingestellt werden Ein Modul, das im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, ist beispielsweise in den Figuren 1B und IC dargestellt.
Im Unterschied zu dem im ersten Betriebsmodus M]_ betriebenen Modul ist die zugeführte elektrische Leistung L]_ zu dem ersten strahlungsemittierenden Bauelement 1 und somit die Strahlungsemission und der Lichtstrom des ersten Bauelements 1 im zweiten Betriebsmodus M2 reduziert. Dadurch ergibt sich eine Mischstrahlung S Q des Moduls mit einem niedrigeren Farbwiedergabeindex CRI 2 als im ersten Betriebsmodus. Der Farbwiedergabeindex im zweiten Betriebsmodus liegt
beispielsweise in einem Bereich zwischen 55 und 70, während der Farbwiedergabeindex im ersten Modus zwischen 80 und 97 liegt .
Auch die Farbtemperatur der Mischstrahlung S Q ändert sich im Vergleich zum ersten Betriebsmodus M]_ . Im ersten
Betriebsmodus M]_ liegt die Mischstrahlung im kalt- oder warmweißen Spektralbereich. Dagegen liegt die Mischstrahlung im zweiten Betriebsmodus M2 im grünlich-weißen
Spektralbereich. Das Modul 100 emittiert somit im zweiten Betriebsmodus Mischstrahlung einer geringeren Qualität als im ersten Betriebsmodus M]_, insbesondere mit einem niedrigeren Farbwiedergabeindex und anderer Farbtemperatur, wobei sich der zweite Betriebsmodus M2 vorteilhafterweise durch eine reduzierte zugeführte elektrische Leistung zu dem Modul auszeichnet. Damit kann das Modul entsprechend der
vorgesehenen Applikation in einen dafür sinnvollen Modus eingestellt sein oder werden. Das Modul ist demnach zwangsläufig nicht nur im ersten Betriebsmodus M]_ betreibbar, der sich zwar durch eine hohe Farbqualität, jedoch durch einen erhöhten elektrischen Verbrauch im Vergleich zum zweiten Betriebsmodus M2 auszeichnet.
Im zweiten Betriebsmodus M2 können, wie in Figur 1B
dargestellt, das erste Bauelement 1 und das zweite Bauelement 2 elektrisch angesteuert sein. In diesem Fall ist im
Vergleich zum ersten Betriebsmodus M2 die zugeführte
elektrische Leistung zu dem ersten Bauelement 1 und dessen
Lichtstrom verringert. Alternativ kann das Leuchtdiodenmodul 100, wie in Figur IC dargestellt, im zweiten Betriebsmodus M2 derart betrieben werden, dass lediglich das zweite
elektrische Bauelement 2 elektrisch angesteuert ist.
Da das erste Bauelement 1, also die rot emittierende LED, eine schlechtere Strahlungsleistung aufweist, kann im zweiten Betriebsmodus M2 die Strahlungsleistung des Moduls insgesamt erhöht werden. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine
Effizienzsteigerung um 20% bis 30%.
In den Figuren 1A bis IC sind die emittierten Strahlungen der einzelnen Bauelemente 1, 2 und des Moduls 100 mittels Pfeilen dargestellt .
In den Figuren 2A, 2B ist jeweils ein Leuchtdiodenmodul 100 dargestellt, das drei Strahlungsemittierende Bauelemente 1, 2, 3 aufweist, die lateral nebeneinander auf dem Träger 4 angeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2A unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A im Wesentlichen durch dieses dritte Bauelement 3. Das Ausführungsbeispiel der Figur 2A befindet sich dabei im ersten Betriebsmodus M]_ . Das
Ausführungsbeispiel der Figur 2B unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1B im Wesentlichen lediglich durch das dritte Bauelement 3, wobei sich dieses
Leuchtdiodenmodul 100 im zweiten Betriebsmodus M2 befindet.
Das dritte Bauelement 3 ist geeignet, im Betrieb Strahlung einer von der ersten Wellenlänge λ]_ unterschiedliche dritte Wellenlänge zu emittieren. Das dritte Bauelement 3 weist im Betrieb einen dritten Lichtstrom P 3 auf. Die dritte
Wellenlänge liegt vorzugsweise im blauen
Wellenlängenbereich. Alternativ kann die dritte Wellenlänge im Wellenlängenbereich der zweiten Wellenlänge X2 liegen, also im grünlich-weißen Wellenlängenbereich.
Im ersten Betriebsmodus, wie in Figur 2A dargestellt, ist das Verhältnis des ersten Lichtstroms P]_, des zweiten Lichtstroms P2 und des dritten Lichtstroms P 3 so eingestellt, dass das Modul 100 eine Mischstrahlung S Q mit einem
Farbwiedergabeindex CRI]_ in einen Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Ein in einem derartigen Betrieb betriebenes Modul weist somit eine hohe Farbqualität der emittierten
Mischstrahlung auf. Im zweiten Betriebsmodus dagegen ist das Verhältnis des ersten Lichtstroms P]_, des zweiten Lichtstroms P2 , und des dritten Lichtstroms P 3 derart eingestellt, dass das Modul 100 eine Mischstrahlung S Q mit einem Farbwiedergabeindex CRI 2 in einen Bereich zwischen 55 und 70 emittiert, wie in Figur 2B dargestellt. Die Farbqualität der Strahlung ist dabei somit gegenüber dem ersten Betriebsmodus reduziert, wobei sich dadurch die zugeführte elektrische Leistung mit Vorteil erniedrigt. Der zweite Betriebsmodus stellt damit einen reduzierten elektrischen Modus mit ökonomisch sinnvoller elektrischer Bestromung dar.
Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 2A im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A und das Ausführungsbeispiel der Figur 2B im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1B überein.
In den Figuren 3A und 3B ist jeweils ein weiterer Querschnitt eines Leuchtdiodenmoduls dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3A unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 2A dadurch, dass das Modul jeweils eine Mehrzahl von ersten Strahlungsemittierenden Bauelementen 1, eine
Mehrzahl von zweiten Strahlungsemittierenden Bauelementen 2 und eine Mehrzahl von dritten Strahlungsemittierenden
Bauelementen 3 aufweist. Das Modul 100 emittiert in diesem Fall Mischstrahlung S Q der emittierten Mischstrahlungen der ersten Bauelemente 1, der emittierten Mischstrahlungen der zweiten Bauelemente 2 und der emittierten Mischstrahlungen der dritten Bauelemente 3. Das Modul 100 des
Ausführungsbeispiels der Figur 3A ist im ersten Betriebsmodus M]_ betrieben, also mit hoher Farbqualität und hohem
elektrischen Verbrauch. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3B zeigt ein Modul des
Ausführungsbeispiels der Figur 3A im zweiten Betriebsmodus M2. Das Modul emittiert somit Mischstrahlung S Q mit einer niedrigeren Farbqualität, einer anderen Farbtemperatur und einem niedrigeren elektrischen Verbrauch.
Im zweiten Betriebsmodus wird der Anteil des Lichtstroms des ersten Bauelements reduziert oder deaktiviert. Optional kann zusätzlich der Lichtstrom des zweiten und/oder dritten Bauelements reduziert sein. Zudem kann das zweite und/oder dritte Bauelement zusätzlich gedimmt sein, sodass eine für eine vorgesehene Applikation erwünschte Beleuchtungsdichte erzielt wird.
Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 3A mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 2A und das
Ausführungsbeispiel der Figur 3B mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 2B im Wesentlichen überein.
Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Leuchtdiodenmodule eignen sich insbesondere zur Verwendung als
Straßenbeleuchtung, Tunnelbeleuchtung, Parkhausbeleuchtung oder Lagerhallenbeleuchtung. Dabei werden die
Leuchtdiodenmodule im ersten Betriebsmodus vorzugsweise bei Hauptverkehrszeiten betrieben, während die Module im zweiten Betriebsmodus außerhalb der Hauptverkehrszeiten betrieben werden können. Gerade zu Hauptverkehrszeiten ist es
empfehlenswert, derartige Module bei hoher Farbqualität zu betreiben. Außerhalb der Hauptverkehrszeiten, also bei verkehrsruhigen Zeiten dagegen reicht bereits eine geringere Farbqualität der von den Modulen emittierten Strahlung aus, um den vorgesehenen technischen Effekt, nämlich
beispielsweise als Straßenbeleuchtung zu dienen, zu erfüllen.
Derartig verwendete Module sind somit nicht über den ganzen Tag bei hoher Farbqualität und bei hohem elektrischem
Verbrauch betrieben, sondern können auch einen zweiten
Betriebsmodus aufweisen, der sich durch einen elektrisch sinnvollen Verbrauch auszeichnet.
In Figur 4 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Leuchtdiodenmoduls 100 gezeigt. Im Verfahrensschritt VI wird ein Träger bereitgestellt, auf dem im Verfahrensschritt V2 zumindest ein erstes
strahlungsemittierendes Bauelement 1 und ein zweites
strahlungsemittierendes Bauelement 2 angeordnet werden.
Zum Einrichten der Betriebsmodi des Leuchtdiodenmoduls werden im Verfahrensschritt V3 der erste Betriebsmodus und der zweite Betriebsmodus eingestellt. Im ersten Betriebsmodus wird das Verhältnis des ersten Lichtstroms zum zweiten
Lichtstrom derart eingestellt, dass das Modul eine
Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert. Im zweiten Betriebsmodus wird das Verhältnis des ersten Lichtstroms zum zweiten Lichtstrom derart eingestellt, dass das Modul eine Mischstrahlung mit einem Farbwiedergabeindex in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert. Hierzu wird im zweiten Modus der Lichtstrom des ersten Bauelements reduziert oder auf null eingestellt.
Ein so hergestelltes Modul weist somit zwei Betriebsmodi auf, die sich in der Farbqualität, Farbtemperatur und dem
elektrischen Verbrauch unterscheiden. Je nach vorgesehener und gewünschter Applikation kann so ein Betriebsmodus des Moduls ausgewählt werden.
Ein in Verbindung mit Figur 4 beschriebenes
Herstellungsverfahren eignet sich insbesondere zur
Herstellung eines Leuchtdiodenmoduls gemäß einem der
Ausführungsbeispiele der Figuren 1, 2 oder 3.
In Figur 5 ist die CIE-Normfarbtafel gezeigt, in der der vom Betrachter wahrgenommene dreidimensionale Farbraum
dargestellt ist. Die hufeisenförmige Fläche möglicher Farben ist auf einem Koordinatensystem aufgetragen, in dem der X- und Y-Anteil der CIE-genormten theoretischen Grundfarben X (Rot) , Y (Grün) , und Z (Blau) einer beliebigen Farbe direkt abgelesen werden können. In der Normfarbtafel ist die von dem ersten Bauelement emittierte Strahlung S2 eingezeichnet. Das emittierte Wellenlängenspektrum liegt dabei im roten
Spektralbereich. Derartige LEDs weisen eine geringe
Lichtausbeute auf.
Zudem ist die von dem zweiten Bauelement emittierte Strahlung S2 eingezeichnet, deren Wellenlänge im grünlich-weißen
Spektralbereich liegt. Alternativ können auch
monochromatische, gelbe oder grüne LEDs als zweite
Bauelemente Verwendung finden.
Die emittierte Mischstrahlung des Moduls im ersten
Betriebsmodus ist in der Normfarbtafel durch Bezugszeichen eingezeichnet. Ein derartiges Spektrum zeigt eine gute
Effizienz bei einer sehr guten Farbwiedergabe in einem
Farbtemperaturbereich im kaltweißen oder warmweißen
Spektralbereich. In diesem Betriebsmodus M]_ ist sowohl das erste Bauelement als auch das zweite Bauelement elektrisch angesteuert. Somit sind die rote LED und die grünlich-weiß LED im Betrieb des Moduls im ersten Modus angesteuert.
Der zweite Betriebsmodus M2 ist in der Normfarbtafel
ebenfalls eingezeichnet. Dieses in diesem Betriebsmodus emittierte Spektrum weist eine höhere Effizienz bei einer geringen Farbwiedergabe auf. Beispielsweise wird in diesem Modus lediglich das zweite Bauelement, also die grünlich¬ weiße LED betrieben beziehungsweise elektrisch angesteuert Das Modul ist in beiden Modi betreibbar, sodass je nach vorgesehener Applikation der dazu passende Modus des Moduls gewählt werden kann. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den
Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 047 941.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtdiodenmodul (100) mit zumindest einem ersten Strahlungsemittierenden Bauelement (1) und einem zweiten Strahlungsemittierenden Bauelement (2), das einen ersten
Betriebsmodus (Mi) und einen zweiten Betriebsmodus (M2) aufweist, wobei
- das erste strahlungsemittierende Bauelemente (1) geeignet ist, Strahlung einer ersten Wellenlänge (λι) zu emittieren, und einen ersten Lichtstrom (Pi) aufweist,
- das zweite strahlungsemittierende Bauelement (2) geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge (λι) unterschiedlichen zweiten Wellenlänge (Ä2) zu emittieren, und einen zweiten Lichtstrom (P2) aufweist, - im ersten Betriebsmodus (Mi) zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms (Pi) und des zweiten Lichtstroms (P2) derart eingestellt ist, dass das Modul (100) eine Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRIi) in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert, und
- im zweiten Betriebsmodus (M2) zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms (Pi) und des zweiten Lichtstroms (P2) derart eingestellt ist, dass das Modul (100) eine Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRI2) in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert.
2. Leuchtdiodenmodul nach Anspruch 1, wobei
die erste Wellenlänge (λι) im roten Spektralbereich und die zweite Wellenlänge (Ä2) im grünlich-weißen
Spektralbereich liegen.
3. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Wellenlänge (ÄG) der Mischstrahlung (SG) im ersten Betriebsmodus (Mi) im kalt- oder warmweißen
Spektralbereich und die Wellenlänge (ÄG) der
Mischstrahlung (SG) im zweiten Betriebsmodus (M2) im grünlich-weißen Spektralbereich liegen.
4. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
die zugeführte elektrische Leistung (Li) zu dem ersten strahlungsemittierenden Bauelement (1) und/oder deren Strahlungsemission (Si) im zweiten Betriebsmodus (M2) geringer ist als die zugeführte elektrische Leistung (L2) zu dem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement (2) und/oder deren Strahlungsemission (S2) ·
5. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, das ein drittes Strahlungsemittierendes
Bauelement (3) aufweist, wobei das dritte
Strahlungsemittierende Bauelement (3) geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge (λι)
unterschiedlichen dritten Wellenlänge (λ3) zu emittieren, und einen dritten Lichtstrom (P3) aufweist.
6. Leuchtdiodenmodul nach Anspruch 5, wobei
die dritte Wellenlänge (λ3) im blauen Spektralbereich liegt .
7. Leuchtdiodenmodul nach Anspruch 5, wobei
die dritte Wellenlänge (λ3) im Wellenlängenbereich der zweiten Wellenlänge (Ä2) liegt.
8. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das erste, zweite und/oder dritte strahlungsemittierende Bauelement (1, 2, 3) eine LED ist.
9. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, das eine Mehrzahl von ersten
strahlungsemittierenden Bauelementen (1), eine Mehrzahl von zweiten strahlungsemittierenden Bauelementen (2) und/oder eine Mehrzahl von dritten
strahlungsemittierenden Bauelementen (3) aufweist.
10. Leuchtdiodenmodul nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, das zur Straßenbeleuchtung, Tunnelbeleuchtung, Parkhausbeleuchtung und/oder Lagerhallenbeleuchtung vorgesehen ist.
11. Leuchtdiodenmodul nach Anspruch 10, das im ersten Betriebsmodus (Mi) zum Betrieb in Hauptverkehrszeiten und im zweiten Betriebsmodus (M2) zum Betrieb außerhalb der Hauptverkehrszeiten vorgesehen ist.
12. Leuchtdiodenmodul nach mindestens den Ansprüchen 2, 4, 8 und 10, das genau zwei Betriebsmodi (Mi, M2)
aufweist .
13. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtdiodenmoduls (100) mit zumindest einem ersten strahlungsemittierenden Bauelement (1) und einem zweiten strahlungsemittierenden Bauelement (2), das einen ersten Betriebsmodus (Mi) und einen zweiten Betriebsmodus (M2) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten :
- Bereitstellen eines Trägers (4), - Anordnen des ersten strahlungsemittierenden Bauelements
(1) und des zweiten strahlungsemittierenden Bauelements
(2) auf dem Träger (4), wobei
- das erste strahlungsemittierende Bauelement (1) geeignet ist, Strahlung einer ersten Wellenlänge (λι) zu emittieren, und einen ersten Lichtstrom (Pi) aufweist,
- das zweite strahlungsemittierende Bauelement (2) geeignet ist, Strahlung einer von der ersten Wellenlänge (λι) unterschiedlichen zweiten Wellenlänge (Ä2) zu emittieren, und einen zweiten Lichtstrom (P2) aufweist,
- im ersten Betriebsmodus (Mi) zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms (Pi) und des zweiten Lichtstroms (P2) derart eingestellt wird, dass das Modul (100) eine
Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRIi) in einem Bereich zwischen 80 und 97 emittiert, und
- im zweiten Betriebsmodus (M2) zumindest das Verhältnis des ersten Lichtstroms (Pi) und des zweiten Lichtstroms (P2) derart eingestellt wird, dass das Modul (100) eine
Mischstrahlung (SG) mit einem Farbwiedergabeindex (CRI2) in einem Bereich zwischen 55 und 70 emittiert.
14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf dem Träger (4) ein drittes Strahlungsemittierendes Bauelement (3) angeordnet wird, das geeignet ist,
Strahlung einer von der ersten Wellenlänge (λι)
unterschiedlichen dritten Wellenlänge (λ3) zu emittieren, und einen dritten Lichtstrom (P3) aufweist.
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