WO2013037584A1 - Leuchtvorrichtung mit halbleiterlichtquelle und leuchtstoffbereich - Google Patents

Leuchtvorrichtung mit halbleiterlichtquelle und leuchtstoffbereich Download PDF

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WO2013037584A1
WO2013037584A1 PCT/EP2012/065895 EP2012065895W WO2013037584A1 WO 2013037584 A1 WO2013037584 A1 WO 2013037584A1 EP 2012065895 W EP2012065895 W EP 2012065895W WO 2013037584 A1 WO2013037584 A1 WO 2013037584A1
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WO
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lighting device
light
semiconductor light
phosphor
light source
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/065895
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Moeck
Original Assignee
Osram Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • Lighting device with semiconductor light source
  • the invention relates to a lighting device on which at least one semiconductor light source and at least one phosphor region are present, wherein the at least one phosphor region is provided by the at least one
  • the lighting device is particularly suitable for the simultaneous display of
  • US 2008/0144333 A1 relates to a light guiding apparatus and a manufacturing method comprising a substrate on which a number of luminous areas and a number of luminous areas
  • Optical fibers are printed, wherein the optical fibers are optically coupled to the luminous areas.
  • Control of the light transmitted to the luminous areas can provide a light source with color change and switchover capabilities that are both flexible and suitable for use in a variety of static and dynamic display applications.
  • US 5,757,348 relates to a system and method for producing spatially modulated monochrome or colored light having gray levels for a predetermined period of time, comprising a spatial light modulator having a
  • the system also includes a lighting arrangement for selectively and alternately conducting constant intensity light and varying intensity in the modulation arrangement during predetermined part-time periods of the time period.
  • the illumination assembly directs light of different colors into the modulation arrangement during predetermined timeslots of the time period, thereby providing a system for generating color gray level modulated color light during a predetermined period of time
  • the predetermined part-time periods comprise a first plurality of
  • Part time periods of unequal length of time which, when arranged in chronological order, increase in duration by a factor of two.
  • the predetermined part-time periods further include a second plurality of part-time periods, and the illumination arrangement directs light of different intensities during each of the second plurality of times
  • Part-time period when the part-time periods of the same length are arranged in a specific order.
  • US 5,748,164 relates to a system for generating grayscale spatially modulated monochrome or colored light comprising an active matrix liquid crystal modulator for spatial light comprising light modulation means comprising (i) a layer of ferroelectric
  • Liquid crystal material configured to switch between an ON and an OFF state
  • an active matrix agent comprising a VLSI circuit for separating the layer of liquid crystal material into an array of individual liquid crystal pixels and to cause each of the pixels of
  • Liquid crystal material individually modulates light by switching between the ON and OFF states in a manner dependent on the data being written to the VLSI circuit.
  • the system also includes
  • Lighting means having a light source for directing light from the source into the pixelized layer of ferroelectric liquid crystal material in a certain way.
  • the system includes means for
  • VLSI circuit Writing the VLSI circuit with preselected data in accordance with a particular data ordering scheme such that the circuit in response to the written data causes the pixels of the liquid crystal material to individually switch between their ON and OFF states and thus modulate light from the source in a manner which, depending on the data, produces a particular overall pattern of grayscale light.
  • No. 7,595,588 B2 relates to a method for producing an electroluminescent device in which a plurality of organic electroluminescent pixels are produced on a transparent substrate, an active one
  • US 7,601,942 B2 relates to an optoelectronic device comprising a substrate comprising a semiconductive material and an array of smart pixels disposed on or in the substrate, each smart pixel comprising at least one layer of organic phosphor and a light transmissive electrode in contact with the
  • the smart pixels may be capable of one or a variety of functions, including image capture, processing, communication, and display.
  • the object is achieved by a lighting device
  • At least one semiconductor light source and at least one phosphor region are present, wherein the at least one phosphor region is at least one
  • Semiconductor light source is irradiated.
  • the at least one semiconductor light source and the at least one phosphor region are therefore arranged or mounted in particular on the same or common support surface and, for example, not on opposite, separate bearing surfaces.
  • a phosphor region may, in particular, be understood as meaning a region of the support surface which is covered with one or more wavelength-converting phosphors.
  • a phosphor is in particular a substance
  • the secondary wavelength is usually greater than the primary wavelength ("down conversion”).
  • the primary wavelength can in particular UV light or
  • visible light e.g., blue light.
  • secondary wavelength may be visible light (e.g., blue, red, or green light) or infrared light
  • Semiconductor light source at least one light emitting diode.
  • a color can be monochrome (eg red, green, blue, etc.) or multichromic (eg be white).
  • the light emitted by the at least one light-emitting diode can also be an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED).
  • Light emitting diodes can produce a mixed light; e.g. a white mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount").
  • the at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, e.g. at least one Fresnel lens,
  • organic LEDs can generally also be used.
  • the at least one semiconductor light source may be e.g. have at least one diode laser.
  • This lighting device has the advantage that it allows a large area and very thin structure (low height). This in turn allows a very light
  • Lighting device which has a low material consumption. In addition, so information can be displayed while maintaining a lighting function.
  • a semiconductor light source which can be irradiated upward can be equipped with a retroreflective optic, or the semiconductor light source can comprise at least one optical element, eg a reflective, In particular, be totally reflective, layer, downstream, which deflects the light of the semiconductor light source at least partially on at least one phosphor region.
  • the lighting device may have one or more contact surfaces, which adjoin one another and / or are spaced apart from one another.
  • Semiconductor source at least one laterally radiating
  • Semiconductor light source comprises. Under one side
  • emitting semiconductor light source can be understood in particular a semiconductor light source whose
  • Main emission direction is inclined to a surface normal of the support surface, in particular perpendicular thereto and thus parallel to the surface of the support surface (for example, in a so-called. "Side-LED"). This makes it possible, at least a portion of the emitted light from the side emitting semiconductor light source directly to at least one
  • Lighting device simplified and increased light output.
  • Luminous device particularly diverse light patterns or images produce.
  • both laterally emitting semiconductor light sources and upwardly emitting semiconductor light sources can be arranged on the support surface.
  • Wavelength conversion can be ensured.
  • Lighting device allows.
  • each phosphor region is assigned a semiconductor light source can mean, in particular, that at least one phosphor region is assigned exactly one semiconductor light source, that at least one phosphor region is assigned a plurality of semiconductor light sources (ie
  • Semiconductor light sources can be irradiated, in particular by semiconductor light sources of different primary wavelength, in particular if the phosphor region more
  • Phosphor areas is assigned to a same semiconductor light source.
  • a protection of the at least one semiconductor light source and of the at least one phosphor region is provided, and secondly, a part of the light emitted by the at least one semiconductor light source may not reflect directly on a phosphor region by reflection, in particular internal total reflection (TIR), on a surface the transparent layer on one
  • TIR internal total reflection
  • Fluorescent area are reflected, resulting in a light output further increased.
  • the total internal reflection can be exploited in particular by a laterally emitting semiconductor light source.
  • the transparent layer may in particular
  • Phosphor area are shed from the transparent layer.
  • silicone as the material of the transparent layer has the advantage that silicone is resistant, can be used as a potting material and is also elastically deformable, so that a deformation of the support surface of the silicone thereon can be mitrate.
  • the transparent layer is covered by a transparent glass layer.
  • Glass layer (e.g., in the form of a thin glass plate in the present case) provides a particularly high resistance to mechanical and chemical stress. moreover
  • any other transparent layer may also be used, e.g. a
  • the transparent layer can also be used as a
  • Filters are used for certain spectral components of light, for example, for primary light. This is particularly advantageous if only wavelength-converted
  • the at least one semiconductor light source may be a UV light source, and the phosphor regions may like the UV primary light emitted therefrom in eg red, green or convert blue secondary light.
  • the UV light source may be a UV light source
  • the phosphor regions may like the UV primary light emitted therefrom in eg red, green or convert blue secondary light.
  • the at least one phosphor region comprises a plurality of phosphor regions, which are distributed in a regular pattern on the support surface. This will generate a
  • the phosphor regions can at least partially have different phosphors and consequently emit secondary light of different wavelengths.
  • the phosphor areas may also be irregularly distributed on the support surface.
  • a logical pixel of the lighting device may be formed by a local group or clusters of multiple phosphor areas with different phosphors, e.g. through closely adjacent phosphor areas which emit secondary light of the colors red, green or blue or even more
  • Can emit colors e.g. Amber ("amber"). A color or a color impression of the
  • the mixed areas of phosphor light generated in a pixel of the pixel can be
  • Adjustment of the beam intensities of the semiconductor light sources can be varied.
  • the number of phosphor areas, size of the Phosphor areas and / or density of the phosphor of the phosphor areas are set specifically.
  • Phosphors are formed with a phosphor or in particular with a plurality of phosphors, wherein the
  • the shape of the phosphor areas is not limited. However, a regular basic shape is preferred to allow at least approximately uniform resolution in all directions.
  • the phosphor regions can be circular, square, hexagonal or octagonal
  • the square, hexagonal or octagonal basic shape allows a high
  • the shape of the phosphor regions is not limited (especially not to a dot-like basic shape) and may be e.g. also a linear or
  • the support surface is a surface of a heat sink. This allows effective heat dissipation of the waste heat of at least one
  • Support surface is a surface of a plastically deformable plate. So the light radiating surface of the
  • Lighting device can be shaped manifold, even in a final assembly. Furthermore, so the support surface even after an application of at least one
  • the plate-shaped lighting device can be equipped on one or both sides with semiconductor light sources. Each of the sides of the plate can therefore basically as a
  • Aluminum plate is. This has the advantages that it has a very high thermal conductivity, easily deformable and is also inexpensive. However, in particular other materials with a good thermal conductivity ( ⁇ > about 15 W / (m-K)) can be used, in particular metals, e.g. Copper.
  • any shaped support surfaces are usable, e.g. ring-shaped or ring-sector shaped
  • the plate can be used in particular as a sheet, in particular as a sheet with a thickness of less than 3 mm,
  • the plate can be equipped on one side and can be adhesively attached or otherwise fastened with its other side to a base, in particular to a base in the form of a heat sink, in particular flat,
  • a thermal interface material such as a thermal interface foil or a thermal grease.
  • Semiconductor light sources emit light of the same color.
  • a background light of the same color is generated via the light-radiating surface of the lighting device, which supports a similar color impression over the surface.
  • Semiconductor light source may be present. Also, electronic components may be present on the support surface,
  • the lighting device can be used in the far field for general lighting by means of the mixed light and represent information when viewed at a lesser proximity.
  • the lighting device can be used simultaneously for general lighting and information transmission.
  • the far field boundary may be dependent on a selected application.
  • the far field boundary may be at least about 30 cm, in particular at least about 50 cm and in particular at least about 1 meter. The farther the far field boundary is, the coarser or sharper the resolution of an image can be selected. It is a development that the perceived in the far field (essentially color uniformly) mixed light a
  • the perceived light is a white (e.g., warm white or cold white) light.
  • Fig.l shows a plan view of a support surface of a
  • Fig.2 shows the arrangement of Fig.l additionally with an electrical supply line
  • Section of the arrangement shown in Figure 4; 6 shows a sectional side view of the finished lighting device according to the first embodiment as an arrangement of Figure 5 with an additional transparent potting;
  • FIG 9 shows a plan view of a lighting device according to a third embodiment.
  • Fig.l shows a plan view of a support surface 12 a
  • Illuminating device 11 according to a first embodiment with phosphor regions 13, 14, 15 attached thereto.
  • the support surface 12 is shown here flat, but may e.g. also be curved.
  • the support surface 12 is by means of a side of a
  • Heat sink or heat spreader serving aluminum plate 16 is formed.
  • the aluminum plate 16 is so thin here that it can be used manually or with only a minor use of tools can be plastically deformed.
  • the phosphor regions 13, 14 and 15 each have a different phosphor and each emit light of a different spectrum,
  • Fluorescent regions 13, 14 and 15 emit here purely by way of example blue light, green light or red light.
  • the phosphor regions 13 to 15 may in principle be arranged at arbitrary positions on the support surface 12, e.g. in a first group G 1 of luminescent regions 13 to 15 arranged in a straight line in a second group G 2 of matrix-like phosphor regions 13 to 15 and / or in a third group G 3 of curved phosphor regions 13 to 15 arranged in a row.
  • FIG. 2 shows the arrangement 13 to 16 from FIG. 1 with additionally an electrical supply line 17.
  • the electrical supply line 17 can be designed, in particular, as a metallic conductor track, which can be used for electrical purposes
  • Insulation against the aluminum plate 16 on an electrically insulating insulating layer (o.Fig.) Can be applied.
  • the supply line 17 runs near the
  • Phosphor areas 13 to 15 and is electrically contactable end, e.g. by Maisfeider (o.Fig.).
  • FIG. 3 additionally shows the arrangement 13 to 17 from FIG. 2 illuminating the phosphor regions 13 to 15
  • Semiconductor light sources in the form of laterally emitting light-emitting diodes 18, whose main emission direction is indicated by the arrow and to the respective next adjacent
  • Fluorescent range 13 to 15 is directed. Consequently, each of the phosphor regions 13 to 15 at least
  • the phosphor regions 13 to 15 of a group G1, G2 or G3 can each be controlled jointly and at , _.
  • the groups G1, G2 and / or G3 can consequently also be understood as pixels, by means of which information (an image, numbers, letters, symbols, etc.) can be transmitted at least in a near field.
  • Image plane emitting light emitting diodes 20.
  • Light-emitting diodes 19 and 20 do not emit their light directly to a significant extent on one of the phosphor regions 13 to 15.
  • the light-emitting diodes 19 and 20 are rather to a more uniform color and / or brightness impression on the support surface 12, in particular in a far field of
  • Lighting device 11 to produce.
  • the light-emitting diodes 18 to 20 may be advantageous for the light-emitting diodes 18 to 20 to have light of the same color or of the same spectrum
  • FIG. 5 shows a sectional side view of a detail of the arrangement shown in Figure 4 in the region of the section A drawn there with a side emitting light emitting diode 18 and an associated
  • Fluorescent region 14 Such a lighting device can already be used, e.g. by creating a
  • Supply line 17 which connects the light emitting diodes 18 e.g.
  • FIG. 6 shows a sectional side view of the finished lighting device 11 according to the first embodiment as an arrangement of Figure 5 with an additionally transparent potting layer 21 made of silicone.
  • the potting layer 21 is used in order to protect the elements applied to the support surface 12 (light emitting diodes 18 to 20, phosphor regions 13 to 15, etc.), in particular from a mechanical and
  • the potting layer 21 still allows a deformation of the lighting device 11 after its application.
  • the light-emitting diode 18 emits its primary light P laterally into the potting layer 21, which partially strikes the phosphor region 14. There, the primary light P is at least partially in secondary light S
  • the potting layer 21 also acts for that of the
  • Light emitting diode 18 radiated, not falling on the light emitting area 14 light as a light guide with inner
  • Luminous region 14 or another light emitting incident and there converted into secondary light S This increases the luminous efficacy.
  • FIG. 8 shows a sectional side view of a lighting device 31 according to a second embodiment.
  • the transparent potting layer 21 is additionally covered by a transparent glass layer 32. This further increases resistance and luminous efficacy (through enhanced reflection), especially in low light incidence.
  • the use of the glass layer 32 has the further advantage of being optionally used as a filter, e.g. for the
  • Primary light P and / or other spectral ranges is usable.
  • the above figures can also be different
  • Process steps for producing a lighting device 11 and 31 represent. The sequence shown does not need to be adhered to.
  • the at least one electrical connection line 17 may be applied, for example, before or after the phosphor regions 13 to 15 (for example printed on) or before or after the light-emitting diodes 13 to 15.
  • 9 shows in plan view a lighting device 41 according to a third embodiment.
  • phosphor regions 13 to 15 are distributed in a geometrically regular pattern (in this case in a square 12 ⁇ 8 matrix pattern) on the support surface 12 and form together with the associated surface
  • Light emitting diodes 18 groups or clusters, which serve as pixels Bl, B2.
  • the pixels Bl and B2 radiate light of different colors or a different spectrum in the configuration shown, and may thereby carry information when viewed in a near field (preferably at a distance of less than 30 cm to 1 m), e.g. Numbers, symbols, letters, pictures etc., here: the number '110'.
  • the colors of the pixels Bl and B2 mix more and more, so that the light of the pixels Bl and B2 in a far field (preferably greater than about 30 cm to 1 m) to a (far field Mixed light of substantially the same color and then for general lighting without
  • This mixed color of far-field mixed light is preferably white or one
  • a wavelength of the wavelength-converted light is generally not limited, especially not to the colors red, green and / or blue.
  • LEDs 19 and / or 20 may be dispensed with the LEDs 19 and / or 20.

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Abstract

Die Leuchtvorrichtung (11) weist mindestens eine Auflagefläche (12), auf welcher mindestens eine Halbleiterlichtquelle (18-20) und mindestens ein Leuchtstoffbereich (13-15) vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich (13-15) durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle (18) bestrahlbar ist.

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung mit Halbleiterlichtquelle und
Leuchtstoffbereich
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, auf welcher mindestens eine Halbleiterlichtquelle und mindestens ein Leuchtstoffbereich vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich durch die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist. Die Leuchtvorrichtung ist besonders geeignet zur gleichzeitigen Anzeige von
Information und zur Allgemeinbeleuchtung.
US 2008/0144333 AI betrifft eine Lichtleitvorrichtung und ein Herstellungsverfahren, die ein Substrat umfassen, auf welchem eine Anzahl von Leuchtbereichen und eine Anzahl von
Lichtleitern aufgedruckt sind, wobei die Lichtleiter optisch mit den Leuchtbereichen gekoppelt sind. Mit dieser Anordnung wird Licht, das an einem Ende des Lichtleiters eingekoppelt wird, zu den Leuchtbereichen übertragen, wo es dann aus der
Vorrichtung austreten kann. Eine Steuerung des Lichts, das zu den Leuchtbereichen übertragen wird, kann eine Lichtquelle mit Farbwechsel- und -Umschaltmöglichkeiten bereitstellen, die sowohl flexibel als auch für eine Verwendung in einer Vielfalt von statischen und dynamischen Anzeigenanwendungen geeignet sind.
US 5,757,348 betrifft ein System und Verfahren zum Erzeugen von räumlich moduliertem monochromen oder farbigem Licht mit Graustufen während einer vorgegebene Zeitspanne, umfassend einen Modulator für räumliches Licht mit einer
Lichtmodulationsanordnung, die zwischen verschiedenen
Zuständen umschaltbar ist, um unterschiedlich auf Licht zu wirken. Eine Umschaltanordnung schaltet die
Modulationsanordnung während der Zeitspanne auf eine
gesteuerte Weise zwischen verschiedenen Zuständen um. Das System umfasst auch eine Beleuchtungsanordnung zum selektiven und abwechselnden Leiten von Licht konstanter Intensität und variierender Intensität in die Modulationsanordnung während vorbestimmter Teilzeitspannen der Zeitspanne. In einer
Farbversion des Systems leitet die Beleuchtungsanordnung während vorbestimmter Teilzeitspannen der Zeitspanne Licht verschiedener Farben in die Modulationsanordnung, wodurch ein System zum Erzeugen von moduliertem Farblicht mit Farb- Graustufen während einer vorgegebenen Zeitspanne
bereitgestellt wird. In einer Ausführungsform umfassen die vorbestimmten Teilzeitspannen eine erste Vielzahl von
Teilzeitspannen ungleicher Zeitlänge, welche sich, wenn sie in zeitlicher Reihenfolge angeordnet werden, in der Dauer um einen Faktor zwei erhöhen. Die vorbestimmten Teilzeitspannen umfassen ferner eine zweite Vielzahl von Teilzeitspannen, und die Beleuchtungsanordnung leitet Licht unterschiedlicher Intensitäten während jeder der zweiten Vielzahl von
Teilzeitspannen, welche von gleicher Dauer sind, in die
Modulatoranordnung. Jede der unterschiedlichen Intensitäten des Lichts verdoppelt sich von Teilzeitspanne zu
Teilzeitspanne, wenn die Teilzeitspannen von gleicher Länge in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind.
US 5,748,164 betrifft ein System zum Erzeugen von räumlich moduliertem monochromen oder farbigen Licht mit Graustufen, umfassend einen Flüssigkristall -Modulator mit aktiver Matrix für räumliches Licht, aufweisend Lichtmodulationsmittel umfassend (i) eine Schicht eines ferroelektrischen
Flüssigkristallmaterials, das dazu ausgestaltet ist, zwischen einem AN- und einem AUS-Zustand umzuschalten, und (ii) ein aktives Matrixmittel, das eine VLSI -Schaltung umfasst, und zwar zum Trennen der Schicht von Flüssigkristallmaterial in ein Array von einzelnen Flüssigkristall- Bildpunkten und zum Bewirken, dass jedes der Bildpunkte von
Flüssigkristallmaterial einzeln Licht moduliert, und zwar mittels Umschaltens zwischen dem AN- und AUS-Zustand auf eine Weise, die von den Daten abhängt, welche in die VLSI- Schaltung geschrieben werden. Das System umfasst auch
Beleuchtungsmittel mit einer Lichtquelle zum Leiten von Licht von der Quelle in die in Bildpunkte aufgeteilte Schicht von ferroelektrischem Flüssigkristallmaterial auf eine bestimmte Weise. Und schließlich umfasst das System Mittel zum
Schreiben der VLSI -Schaltung mit vorausgewählten Daten gemäß einem bestimmten Datenordnungsschema, so dass die Schaltung als Reaktion auf die geschriebenen Daten bewirkt, dass die Bildpunkte des Flüssigkristallmaterials einzeln zwischen ihren AN- und AUS-Zuständen umschalten und somit Licht von der Quelle auf eine Weise modulieren, welche, abhängig von den Daten, ein bestimmtes Gesamtmuster von Graustufenlicht erzeugt.
US 7,595,588 B2 betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrolumineszenten Vorrichtung, bei dem eine Vielzahl von organischen elektrolumineszenten Bildpunkten auf einem transparenten Substrat erzeugt werden, eine aktive
elektronische Schaltung auf einem zweiten separaten Substrat erzeugt wird und die zwei Substrate zusammengebaut werden, wobei die aktive elektronische Schaltung auf solche Weise auf das transparente Substrat zeigt, dass diskrete elektrische Verbindungen zwischen der aktiven elektronischen Schaltung und den organischen Leuchtdioden-Bildpunkten gebildet werden. Ein isolierendes Matrixmaterial kann dann verwendet werden, um den Raum zwischen den Substraten zu füllen. US 7,601,942 B2 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung, die ein Substrat umfasst, welches ein halbleitendes Material und ein Array von Smart-Bildpunkten aufweist, die an oder in dem Substrat angeordnet sind, wobei jeder Smart-Bildpunkt zumindest eine Schicht eines organischen Leuchtmaterials und eine lichtdurchlässige Elektrode in Kontakt mit der
organischen Schicht auf einer Seite davon entfernt von dem Substrat aufweist. Die Smart-Bildpunkte mögen zu einer oder einer Vielfalt von Funktionen, einschließlich Bilderfassung, -Verarbeitung, -kommunikation und -anzeige, fähig sein.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Leuchtvorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen . „
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung,
aufweisend mindestens eine Auflagefläche, auf welcher
mindestens eine Halbleiterlichtquelle und mindestens ein Leuchtstoffbereich vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich durch mindestens eine
Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist.
Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich sind also insbesondere auf der gleichen oder gemeinsamen Auflagefläche angeordnet oder angebracht und z.B. nicht auf gegenüberliegenden, separaten Auflageflächen .
Unter einem Leuchtstoffbereich kann insbesondere ein Bereich der Auflagefläche verstanden werden, welcher mit einem oder mehreren wellenlängenumwandelnden Leuchtstoffen belegt ist. Unter einem Leuchtstoff wird insbesondere ein Stoff
verstanden, welcher in der Lage ist, auf ihn einfallendes Licht einer (ersten) Primärwellenlänge zumindest teilweise in Licht einer (zweiten) Sekundärwellenlänge umzuwandeln
("Wellenlängenkonversion"). Dabei ist die Sekundärwellenlänge zumeist größer als die Primärwellenlänge ("Down Conversion") . Die Primärwellenlänge kann insbesondere UV-Licht oder
sichtbarem Licht (z.B. blauem Licht) entsprechen. Die
Sekundärwellenlänge kann insbesondere sichtbarem Licht (z.B. blauem, rotem oder grünem Licht) oder Infrarotlicht
entsprechen .
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei
Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere
Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten
(Konversions-LED) . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel -Linse ,
Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen .
Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie einen großflächigen und dabei sehr dünnen Aufbau (geringer Höhe) ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht eine sehr leichte
Leuchtvorrichtung, die einen geringen Materialverbrauch aufweist. Zudem kann so Information unter Beibehaltung einer Beleuchtungsfunktion dargestellt werden.
Es ist grundsätzlich möglich, beispielsweise nach oben abstrahlbare Halbleiterlichtquellen (z.B. sog. Top-LEDs) zu verwenden, deren Hauptabstrahlrichtung parallel zu einer Flächennormalen der Auflagefläche steht und die also ihr Licht senkrecht zu der Auflagefläche abstrahlen. Um das Licht dieser nach oben abstrahlbaren Halbleiterlichtquellen auf mindestens einen Leuchtstoffbereich zu richten (welche hierbei nicht direkt anstrahlbar sind) , kann eine nach oben abstrahlbare Halbleiterlichtquelle mit einer rückstrahlenden Optik ausgerüstet sein, oder der Halbleiterlichtquelle kann mindestens ein optisches Element, z.B. eine reflektierende, insbesondere totalreflektierende, Schicht, nachgeschaltet sein, welche das Licht der Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise auf mindestens einen Leuchtstoffbereich umlenkt. Die Leuchtvorrichtung kann eine oder mehrere Auflageflächen aufweisen, die aneinander angrenzen und/oder voneinander beabstandet sind.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine
Halbleiterquelle mindestens eine seitlich abstrahlende
Halbleiterlichtquelle umfasst. Unter einer seitlich
abstrahlenden Halbleiterlichtquelle kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle verstanden werden, deren
Hauptabstrahlrichtung schräg zu einer Flächennormalen der Auflagefläche steht, insbesondere senkrecht dazu und somit parallel zu der Oberfläche der Auflagefläche (z.B. bei einer sog. "Side-LED") . Dadurch ist es möglich, zumindest einen Teil des von der seitlich abstrahlenden Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichts direkt auf mindestens einen
Leuchtstoffbereich zu richten, was einen Aufbau der
Leuchtvorrichtung vereinfacht und eine Lichtausbeute erhöht .
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass auf der Auflagefläche Halbleiterlichtquellen mit unterschiedlichen
Lichtabstrahlrichtungen angeordnet sind. So kann die
Leuchtvorrichtung besonders vielfältige Lichtmuster oder Bilder erzeugen. Beispielsweise können auf der Auflagefläche sowohl seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquellen als auch nach oben abstrahlende Halbleiterlichtquellen angeordnet sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass Licht mindestens einer der Halbleiterlichtquellen direkt (d.h., ohne in einem
signifikanten Maß auf einen Leuchtstoffbereich zu treffen) aus der Leuchtvorrichtung abgegeben wird, insbesondere von einer nach oben strahlenden Halbleiterlichtquelle. Eine solche Halbleiterlichtquelle ist also keinem
Leuchtstoffbereich zugeordnet und mag insbesondere mindestens eine nach oben abstrahlende und/oder mindestens eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle umfassen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffbereich mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst und jedem Leuchtstoffbereich eine Halbleiterlichtquelle
zugeordnet ist. Dadurch kann eine effektive Beleuchtung der Leuchtstoffbereiche und damit eine hochgradige
Wellenlängenumwandlung sichergestellt werden. Zudem wird so eine individuelle Beleuchtung von Leuchtstoffbereichen und folglich eine variable Lichtabstrahlung von der
Leuchtvorrichtung ermöglicht.
Dass jedem Leuchtstoffbereich eine Halbleiterlichtquelle zugeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass zumindest einem Leuchtstoffbereich genau eine Halbleiterlichtquelle zugewiesen ist, dass zumindest einem Leuchtstoffbereich mehrere Halbleiterlichtquellen zugewiesen sind (also
zumindest ein Leuchtstoffbereich durch mehrere
Halbleiterlichtquellen bestrahlbar ist, insbesondere durch Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Primärwellenlänge, insbesondere falls der Leuchtstoffbereich mehrere
Leuchtstoffe aufweist) und/oder dass mehreren
Leuchtstoffbereichen eine gleiche Halbleiterlichtquelle zugewiesen ist.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine
Leuchtstoffbereich von einer transparenten Schicht,
insbesondere Silikonschicht, bedeckt sind. Dadurch wird erstens ein Schutz der mindestens einen Halbleiterlichtquelle und des mindestens einen Leuchtstoffbereich bereitgestellt, und zweitens kann so ein möglicherweise nicht direkt auf einen Leuchtstoffbereich gerichteter Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichts durch Reflexion, insbesondere interne Totalreflexion (TIR) , an einer Oberfläche der transparenten Schicht auf einen
Leuchtstoffbereich reflektiert werden, was eine Lichtausbeute weiter erhöht. Die innere Totalreflexion kann insbesondere durch eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle ausgenutzt werden. Die transparente Schicht kann insbesondere ein
Vergussmaterial aufweisen oder sein, so dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine
Leuchtstoffbereich von der transparenten Schicht vergossen sind .
Die Verwendung von Silikon als dem Material der transparenten Schicht weist den Vorteil auf, dass Silikon widerstandsfähig ist, als Vergussmaterial verwendbar ist und zudem elastisch verformbar ist, so dass eine Verformung der Auflagefläche von dem darauf befindlichen Silikon mitgemacht werden kann.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die transparente Schicht von einer transparenten Glasschicht abgedeckt ist. Die
Glasschicht (z.B. vorliegend in Form einer dünnen Glasplatte) stellt eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen und chemischen Belastungen bereit. Zudem
ermöglicht die Glasschicht eine besonders wirkungsvolle
Reflexion von schräg abgestrahlten Lichtanteilen der
Halbleiterlichtquellen, insbesondere von seitlich
abstrahlenden Halbleiterlichtquellen.
Alternativ zu der Glasschicht kann aber auch jede andere transparente Schicht verwendet werden, z.B. eine
KunststoffSchicht .
Die transparente Schicht kann insbesondere auch als ein
Filter für bestimmte Spektralanteile von Licht verwendet werden, beispielsweise für Primärlicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls nur wellenlängenumgewandeltes
Sekundärlicht aus der Leuchtvorrichtung austreten soll.
Beispielsweise mag die mindestens eine Halbleiterlichtquelle eine UV-Lichtquelle sein, und die Leuchtstoffbereiche mögen das davon ausgestrahlte UV-Primärlicht in z.B. rotes, grünes bzw. blaues Sekundärlicht umwandeln. Um zu verhindern, dass UV-Licht aus der Leuchtvorrichtung austritt, mag die
transparente Schicht als ein UV-Filter für das UV-Primärlicht dienen .
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffbereich mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst, welche in einem regelmäßigen Muster auf der Auflagefläche verteilt sind. Dadurch wird eine Erzeugung eines
bildpunktartig aufgebauten Bilds durch die Leuchtvorrichtung ermöglicht. Insbesondere können dazu die Leuchtstoffbereiche zumindest teilweise unterschiedliche Leuchtstoffe aufweisen und folglich Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen .
Jedoch mögen die Leuchtstoffbereiche auch unregelmäßig auf der Auflagefläche verteilt sein.
Ein logischer Bildpunkt der Leuchtvorrichtung kann durch eine lokale Gruppe oder Cluster mehrerer Leuchtstoffbereiche mit unterschiedlichen Leuchtstoffen gebildet werden, z.B. durch eng benachbarte Leuchtstoffbereiche , welche Sekundärlicht der Farben rot, grün bzw. blau abstrahlen oder auch weitere
Farben abstrahlen können, z.B. bernsteinfarben ("amber") . Eine Farbe bzw. ein Farbeindruck des von den
Leuchtstoffbereichen eines Bildpunkts erzeugten Mischlichts kann bei einer individuellen Bestrahlung der
Leuchtstoffbereiche durch eine jeweils zugeordnete
Halbleiterlichtquelle beispielsweise mittels einer
Einstellung der Strahlintensitäten der Halbleiterlichtquellen variiert werden.
Um unterschiedliche Anteile am Spektrum des durch einen
Bildpunkt erzeugten Mischlichts einstellen zu können (z.B. um einen Anteil von ca. 5:3:1 für rotes, grünes bzw. blaues
Licht zur Farbmischung zu weißem Licht zu erreichen) , können die Zahl der Leuchtstoffbereiche , Größe der Leuchtstoffbereiche und/oder Dichte des Leuchtstoffs der Leuchtstoffbereiche gezielt eingestellt werden.
Alternativ mag ein logischer Bildpunkt durch einen
Leuchtstoffbereich mit einem Leuchtstoff oder insbesondere mit mehreren Leuchtstoffen gebildet werden, wobei die
mehreren Leuchtstoffe ein multichromes Mischlicht erzeugen. Eine solche Weiterbildung kann besonders eng angeordnet werden, was eine hohe Bildauflösung ergibt.
Die Form der Leuchtstoffbereiche ist nicht beschränkt. Jedoch wird eine regelmäßige Grundform bevorzugt, um eine in alle Richtungen zumindest ungefähr gleichmäßige Auflösung zu ermöglichen. Insbesondere können die Leuchtstoffbereiche kreisförmig, quadratisch, sechseckig oder achteckig
ausgeformt sein. Insbesondere die quadratische, sechseckige oder achteckige Grundform ermöglicht eine hohe
Flächenbedeckung. Jedoch ist die Form der Leuchtstoffbereiche nicht beschränkt (insbesondere nicht auf eine punktartige Grundform) und kann z.B. auch eine linienartige oder
freiförmige Grundform aufweist.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Auflagefläche eine Oberfläche eines Kühlkörpers ist. Dies ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr der Abwärme der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle und der Stokes-Wärme des mindestens einen Leuchtstoffbereichs , und zwar auch dann, wenn die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich von einer Schicht bedeckt sind.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die
Auflagefläche eine Oberfläche einer plastisch verformbaren Platte ist. So kann die Licht abstrahlende Fläche der
Leuchtvorrichtung vielfältig geformt werden, und zwar auch noch bei einer Endmontage. Ferner kann so die Auflagefläche auch noch nach einer Aufbringung der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle und des mindestens einen
Leuchtstoffbereichs verformt werden. Die plattenförmige Leuchtvorrichtung kann einseitig oder beidseitig mit Halbleiterlichtquellen bestückt sein. Jede der Seiten der Platte kann also grundsätzlich als eine
Auflagefläche dienen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Platte eine
Aluminiumplatte ist. Diese weist die Vorteile auf, dass sie eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, leicht verformbar und zudem preiswert ist. Jedoch sind insbesondere auch andere Werkstoffe mit einer guten Wärmeleitfähigkeit (λ > ca. 15 W/(m-K)) einsetzbar, insbesondere Metalle, z.B. Kupfer.
Grundsätzlich sind beliebig geformte Auflageflächen nutzbar, z.B. ringförmig oder ringsektorförmig geformte
Auflageflächen .
Die Platte kann insbesondere als ein Blech, insbesondere als ein Feinblech mit einer Dicke von weniger als 3 mm,
insbesondere als eine Folie mit einer Dicke von 100
Mikrometern oder weniger, ausgebildet sein. Das Blech
ermöglich eine besonders einfache Verformbarkeit sowie ein besonders geringes Gewicht und einen besonders geringen
Materialverbrauch .
Die Platte kann insbesondere einseitig bestückt sein und mit ihrer anderen Seite auf eine Unterlage aufklebbar oder anderweitig befestigbar sein, insbesondere auf eine Unterlage in Form eines Kühlkörpers, insbesondere flächig,
beispielsweise über ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM; "Thermal Interface Material") wie eine Wärmeleitfolie oder eine Wärmeleitpaste.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass alle
Halbleiterlichtquellen Licht der gleichen Farbe abstrahlen.
Dadurch wird ein Hintergrundlicht der gleichen Farbe über die Licht abstrahlende Fläche der Leuchtvorrichtung erzeugt, was einen gleichartigen Farbeindruck über die Fläche unterstützt. Auf der Auflagefläche können auch elektrische Leitungen, insbesondere Leiterbahnen, zur Versorgung der
Halbleiterlichtquelle (n) vorhanden sein. Auch können auf der Auflagefläche elektronische Bauteile vorhanden sein,
insbesondere zum Ansteuern der Halbleiterlichtquelle (n) .
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass sich das Licht der Leuchtvorrichtung in einem Fernfeld zu einem Mischlicht von im Wesentlichen gleicher Farbe mischt. Dadurch kann die Leuchtvorrichtung im Fernfeld zur Allgemeinbeleuchtung mittels des Mischlichts eingesetzt werden und bei einer Betrachtung auf geringerer Nähe Information darstellen.
Folglich lässt sich die Leuchtvorrichtung gleichzeitig zur Allgemeinbeleuchtung und zur Informationsübertragung nutzen.
Die Einstellung, ab wann das Fernfeld beginnt
(Fernfeldgrenze) , kann abhängig von einer gewählten Anwendung sein. Die Fernfeldgrenze mag insbesondere mindestens ca. 30 cm, insbesondere mindestens ca. 50 cm und insbesondere mindestens ca. 1 Meter betragen. Je weiter die Fernfeldgrenze ist, desto gröber oder schärfer kann die Auflösung eines Bilds gewählt werden. Es ist eine Weiterbildung, dass das im Fernfeld wahrgenommene (im wesentliche farblich uniforme) Mischlicht einen
Summenfarbort auf oder nahe der Planck-Kurve aufweist.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das im Fernfeld
wahrgenommene Licht ein weißes (z.B. warm-weißes oder kalt- weißes) Licht ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt in Draufsicht eine Auflagefläche einer
Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform mit darauf angebrachten
Leuchtstoffbereichen ;
Fig.2 zeigt die Anordnung aus Fig.l mit zusätzlich einer elektrischen Versorgungsleitung ;
Fig.3 zeigt die Anordnung aus Fig.2 zusätzlich mit die
Leuchtstoffbereiche beleuchtenden
HalbleiterIichtquellen;:
Fig.4 zeigt die Anordnung aus Fig.3 zusätzlich mit
weiteren HalbleiterIichtquellen;:
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Ausschnitt aus der in Fig.4 gezeigten Anordnung; Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform als Anordnung aus Fig.5 mit einer zusätzlich transparenten Vergussschicht;
Fig.7 zeigt eine Leuchtvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform im Betrieb;
Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform; und
Fig.9 zeigt in Draufsicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform .
Fig.l zeigt in Draufsicht eine Auflagefläche 12 einer
Leuchtvorrichtung 11 gemäß einer ersten Ausführungsform mit darauf angebrachten Leuchtstoffbereichen 13, 14, 15. Die Auflagefläche 12 ist hier eben dargestellt, kann aber z.B. auch gekrümmt sein. Die Auflagefläche 12 wird mittels einer Seite einer als
Kühlkörper oder Wärmespreizkörper dienenden Aluminiumplatte 16 gebildet. Die Aluminiumplatte 16 ist hier so dünn, dass sie manuell oder mit einem nur geringfügigen Werkzeugeinsatz plastisch verformt werden kann. Die Leuchtstoffbereiche 13, 14 und 15 weisen jeweils einen anderen Leuchtstoff auf und emittieren jeweils Licht eines anderen Spektrums,
insbesondere einer anderen Sekundärwellenlänge. Die
Leuchtstoffbereiche 13, 14 und 15 emittieren hier rein beispielhaft blaues Licht, grünes Licht bzw. rotes Licht.
Die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 können grundsätzlich an beliebigen Positionen auf der Auflagefläche 12 angeordnet sein, z.B. in einer ersten Gruppe Gl von geradlinig in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15, in einer zweiten Gruppe G2 von matrixartig angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 und/oder in einer dritten Gruppe G3 von gekrümmt in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15.
Fig . 2 zeigt die Anordnung 13 bis 16 aus Fig.l mit zusätzlich einer elektrischen Versorgungsleitung 17. Die elektrische Versorgungsleitung 17 kann insbesondere als eine metallische Leiterbahn ausgebildet sein, welche zur elektrischen
Isolierung gegen die Aluminiumplatte 16 auf einer elektrisch isolierenden Isolierschicht (o.Abb.) aufgebracht werden kann.
Die Versorgungsleitung 17 verläuft in der Nähe der
Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 und ist endseitig elektrisch kontaktierbar , z.B. durch Kontaktfeider (o.Abb.) .
Fig . 3 zeigt die Anordnung 13 bis 17 aus Fig.2 zusätzlich mit die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 beleuchtenden
Halbleiterlichtquellen in Form von seitlich abstrahlenden Leuchtdioden 18, deren Hauptabstrahlrichtung durch den Pfeil angedeutet ist und auf den jeweils nächstbenachbarten
Leuchtstoffbereich 13 bis 15 gerichtet ist. Folglich wird jeder der Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 zumindest
hauptsächlich durch die nächstbenachbarte, zugeordnete
Leuchtdiode 18 bestrahlt.
Die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 einer Gruppe Gl, G2 oder G3 können jeweils gemeinsam angesteuert werden und bei , _.
15
ausreichender räumlicher Nähe ein Mischlicht aus dem von ihnen wellenlängenumgewandelten Licht erzeugen. Die Gruppen Gl, G2 und/oder G3 können folglich auch als Bildpunkte aufgefasst werden, mittels welchen zumindest in einem Nahfeld Information (ein Bild, Zahlen, Buchstaben, Symbole usw.) übertragbar ist.
Fig.4 zeigt die Anordnung 13 bis 18 aus Fig.3 zusätzlich mit weiteren Halbleiterlichtquellen in Form von seitlich
abstrahlenden Leuchtdioden 19 und nach oben (aus der
Bildebene) abstrahlenden Leuchtdioden 20. Die weiteren
Leuchtdioden 19 und 20 strahlen ihr Licht nicht direkt in erheblichem Maße auf einen der Leuchtstoffbereiche 13 bis 15. Die Leuchtdioden 19 und 20 dienen vielmehr dazu, einen gleichmäßigeren Färb- und/oder Helligkeitseindruck über die Auflagefläche 12, insbesondere in einem Fernfeld der
Leuchtvorrichtung 11, zu erzeugen.
Für einen gleichförmigen Farbeindruck über die Auflagefläche 12, insbesondere in einem Fernfeld der Leuchtvorrichtung 11, kann es vorteilhaft sein, dass die Leuchtdioden 18 bis 20 Licht der gleichen Farbe bzw. des gleichen Spektrums
abstrahlen . Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der in Fig.4 gezeigten Anordnung im Bereich des dort eingezeichneten Ausschnitts A mit einer seitlich abstrahlenden Leuchtdiode 18 und einem zugeordneten
Leuchtstoffbereich 14. Eine solche Leuchtvorrichtung kann bereits eingesetzt werden, z.B. durch Anlegen einer
geeigneten Betriebsspannung an die Enden der
Versorgungsleitung 17, welche die Leuchtdioden 18 z.B.
elektrisch in Reihe geschaltet mit Strom versorgen kann. Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Leuchtvorrichtung 11 gemäß der ersten Ausführungsform als Anordnung aus Fig.5 mit einer zusätzlich transparenten Vergussschicht 21 aus Silikon. Die Vergussschicht 21 dient dazu, die auf der Auflagefläche 12 aufgebrachten Elemente (Leuchtdioden 18 bis 20, Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 usw.) zu schützen, insbesondere vor einer mechanischen und
chemischen Beanspruchung. Die Vergussschicht 21 ermöglicht noch eine Verformung der Leuchtvorrichtung 11 nach ihrer Aufbringung .
Fig.7 zeigt eine Leuchtvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform im Betrieb. Die Leuchtdiode 18 strahlt ihr Primärlicht P seitlich in die Vergussschicht 21 ab, welches teilweise auf den Leuchtstoffbereich 14 trifft. Dort wird das Primärlicht P zumindest teilweise in Sekundärlicht S
umgewandelt, isotrop in die Vergussschicht 21 abgestrahlt und aus der Vergussschicht 21 durch deren freie Oberfläche 22 größtenteils nach außen abgegeben.
Die Vergussschicht 21 wirkt ferner für das von der
Leuchtdiode 18 abgestrahlte, nicht auf den Leuchtbereich 14 fallende Licht wie ein Lichtleiter mit innerer
Totalreflexion. An der freien Oberfläche 22 kann das
Primärlicht P also reflektiert und folgend in den
Leuchtbereich 14 oder einen anderen Leuchtbereich einfallen und dort in Sekundärlicht S umgewandelt werden. So wird eine Lichtausbeute erhöht .
Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 31 gemäß einer zweiten Ausführungsform .
Hierbei ist die transparente Vergussschicht 21 zusätzlich von einer transparenten Glasschicht 32 abgedeckt. Dies erhöht eine Widerstandsfähigkeit und Lichtausbeute (durch verstärkte Reflexion) weiter, insbesondere bei flachem Lichteinfall.
Die Verwendung der Glasschicht 32 weist den weiteren Vorteil auf, dass es optional als ein Filter, z.B. für das
Primärlicht P und/oder andere Spektralbereiche, nutzbar ist. Die obigen Figuren können auch verschiedene
Verfahrensschritte zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung 11 bzw. 31 darstellen. Dabei braucht die gezeigte Reihenfolge nicht eingehalten zu werden. So mag die mindestens eine elektrische Verbindungsleitung 17 beispielsweise vor oder nach den Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 (z.B. aufgedruckt) oder vor oder nach den Leuchtdioden 13 bis 15 aufgebracht werden . Fig.9 zeigt in Draufsicht eine Leuchtvorrichtung 41 gemäß einer dritten Ausführungsform .
Bei der Leuchtvorrichtung 41 sind Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 in einem geometrisch regelmäßigen Muster (hier: in einem quadratischen 12x8 -Matrixmuster) auf der Auflagefläche 12 verteilt und bilden dabei zusammen mit den zugehörigen
Leuchtdioden 18 Gruppen oder Cluster, die als Bildpunkte Bl, B2 dienen. Die Bildpunkte Bl und B2 strahlen in der gezeigten Konfiguration Licht unterschiedlicher Farbe bzw. eines unterschiedlichen Spektrums ab und können dadurch bei einer Betrachtung in einem Nahfeld (bevorzugt in einem Abstand von weniger als 30 cm bis 1 m) Information transportieren, z.B. Zahlen, Symbole, Buchstaben, Bilder usw., hier: die Zahl ' 110 ' .
Mit steigender Entfernung von der Leuchtvorrichtung 41 mischen sich jedoch die Farben der Bildpunkte Bl und B2 immer stärker, so dass sich das Licht der Bildpunkte Bl und B2 in einem Fernfeld (bevorzugt größer als ca. 30 cm bis 1 m) zu einem (Fernfeld- ) Mischlicht von im Wesentlichen gleicher Farbe mischt und dann zur Allgemeinbeleuchtung ohne
Informationswiedergabe zur Verfügung steht. Diese Mischfarbe des Fernfeld-Mischlichts ist bevorzugt weiß oder ein
weißlicher Ton, insbesondere in der Nähe oder auf der Planck- Kurve.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So ist eine Wellenlänge des wellenlängenumgewandelten Lichts allgemein nicht beschränkt, insbesondere nicht auf die Farben rot, grün und/oder blau.
Auch mag auf die Leuchtdioden 19 und/oder 20 verzichtet werden .
Bezugszeichenliste
11 Leuchtvorrichtung
12 Auflagefläche
13 Leuchtstoffbereich
14 Leuchtstoffbereich
15 Leuchtstoffbereich
16 Aluminiumplatte
17 Versorgungsleitung
18 seitlich abstrahlende Leuchtdiode
19 seitlich abstrahlende Leuchtdiode
20 nach oben abstrahlende Leuchtdiode
21 Vergussschicht
22 freie Oberfläche
31 Leuchtvorrichtung
32 Glasschicht
41 Leuchtvorrichtung
Bl Bildpunkt
B2 Bildpunkt
Gl Gruppe von geradlinig in Reihe angeordneten
Leuchtstoffbereichen
G2 Gruppe von matrixartig angeordneten Leuchtstoffbereichen
G3 Gruppe von gekrümmt in Reihe angeordneten
Leuchtstoffbereichen
P Primärlicht
S Sekundärlicht
A Ausschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41), aufweisend mindestens eine Auflagefläche (12) , auf welcher mindestens eine Halbleiterlichtquelle (18-20) und mindestens ein
Leuchtstoffbereich (13-15) vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich (13-15) durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle (18) bestrahlbar ist .
2. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Halbleiterquelle (18-20) mindestens eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle (18, 19) umfasst.
3. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Auflagefläche (12) Halbleiterlichtquellen (18-20) mit
unterschiedlichen Lichtabstrahlrichtungen angeordnet sind .
4. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich (13-15) mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst und jedem Leuchtstoffbereich (13-15) eine
Halbleiterlichtquelle (18) zugeordnet ist.
5. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (18-20) und der mindestens eine Leuchtstoffbereich (13-15) von einer transparenten Schicht (21), insbesondere Silikonschicht, bedeckt sind
Leuchtvorrichtung (31; 41) nach Anspruch 5, wobei die transparente Schicht (21) von einer transparenten
Glasschicht (32) abgedeckt ist.
7. Leuchtvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich (13-15) mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst, welche in einem regelmäßigen Muster auf der Auflagefläche (12) verteilt sind.
8. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflagefläche (12) eine Oberfläche eines Kühlkörpers ist.
9. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflagefläche (12) eine Oberfläche einer plastisch verformbaren Platte (16) ist .
10. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei alle
Halbleiterlichtquellen (18-20) Licht der gleichen Farbe abstrahlen .
11. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Licht der
Leuchtvorrichtung (11; 31; 41) in einem Fernfeld zu einem Mischlicht von im Wesentlichen gleicher Farbe mischt .
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