WO2014170268A1 - Beleuchtungseinrichtung zur hinterleuchtung eines displays oder eines fernsehers, display und fernseher - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung zur hinterleuchtung eines displays oder eines fernsehers, display und fernseher Download PDF

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Ion Stoll
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Definitions

  • Illumination device for backlighting a display or a television, display and television
  • An illumination device for backlighting a display or a television as well as a display and a TV specified.
  • An illumination device is for example in the
  • a lighting device with whose light the largest possible color triangle in the CIE color diagram can be clamped.
  • a lighting device is to be specified, which is suitable for use in a television or as a backlight for a display.
  • a display and a television with such a lighting device should be specified.
  • a lighting device having the features of claim 1 and by a display and a television each having the features of
  • the lighting device sends according to a
  • Embodiment in operation electromagnetic radiation with an overall spectrum The overall spectrum has a first peak, a second peak, and a third peak.
  • peak here means a wavelength range of the total spectrum in which a local
  • the electromagnetic radiation of at least one of the peaks here is preferably generated by means of a conversion element. This means that the conversion element
  • Conversion element the electromagnetic radiation of the first peak or the second peak or the third peak and converts them. For example, that absorbs
  • the conversion element is embodied wavelength-converting in the present case.
  • wavelength-converting is understood to mean in particular the property of radiated electromagnetic radiation of a specific wavelength range in
  • a wavelength converting element absorbs
  • Wavelength range this usually converts by electronic processes at the atomic and / or molecular level in electromagnetic radiation of the other Wavelength range and sends the converted
  • the illumination device furthermore preferably has an absorber material.
  • the absorber material is to
  • the absorber material absorbs a portion of the peak generated by the conversion element, thereby reducing the half width of the peak.
  • the half-width of the peak is reduced by at least 0.5 nanometers due to absorption of the absorber material.
  • the half-width of the first peak is especially
  • the half-width of the peak generated by means of a conversion element is particularly preferably between 50 nm and 120 nm inclusive.
  • the half-width of the peak generated by means of a conversion element is particularly preferably between 50 nm and 120 nm inclusive.
  • the europium ions as Activator typically covers between 50 nanometers and 100 nanometers inclusive.
  • Conversion element which includes cerium ions as an activator, for example, is usually at least 100 nanometers.
  • the absorber material absorbs radiation of a wavelength range of the peak that is free from the peak local maximum intensity.
  • the wavelength range of the absorber material is adjacent
  • the wavelength range absorbed by the absorber material extends at least into one edge of the peak. In this way, the half width of the peak is particularly effectively reduced.
  • the first peak is in blue
  • the half-width of the green peak and / or the red peak is reduced by means of the absorber material.
  • the spectral region of the absorbed by the absorber material is
  • the partial area of the absorbed radiation is particularly preferably not part of the half-width of the peaks.
  • the first peak is blue
  • Absorber material absorbs a given spectral
  • the absorber material is suitable for electromagnetic radiation of the
  • the absorber material absorbs electromagnetic radiation of a wavelength range having a width
  • electromagnetic radiation has an absorption coefficient of at least 30 000 cm _1 / M.
  • a central idea in the present case is to selectively as completely as possible by means of an absorber material electromagnetic radiation from subregions of the entire spectrum
  • the lighting device has a
  • the illumination device comprises a conversion element that transmits the electromagnetic radiation with the first spectrum
  • electromagnetic radiation of a first spectrum which particularly preferably has a first peak in the blue spectral range, may be partially formed by means of a conversion element
  • the conversion element for example, two different
  • Conversion element electromagnetic radiation having a peak in the blue spectral range, which is emitted by the semiconductor body, in electromagnetic radiation with a second peak in the green spectral range and with a third peak in the red spectral range.
  • the illumination device in this case emits mixed-color light with the entire spectrum, the radiation of the first blue peak, radiation of the second green peak and
  • Radiation of the third red peak It is also possible for the mixed-color light to consist of the total spectrum, of radiation of the first blue peak, radiation of the second green peak, and radiation of the third red peak.
  • Lighting device in turn, a semiconductor body which emits in operation electromagnetic radiation having a first spectrum having the first peak.
  • the illumination device includes in this
  • Embodiment another semiconductor body, which in the
  • Operation also emits electromagnetic radiation with the first spectrum having the first peak. Furthermore, in the light path of the further semiconductor body is a
  • Electromagnetic radiation of the second spectrum or into electromagnetic radiation of the third spectrum converts.
  • Lighting device has three semiconductor body, which emits in each case in operation electromagnetic radiation having a first spectrum having the first peak.
  • a semiconductor body In the light path of a semiconductor body is in turn a
  • Conversion element arranged, which transmits the electromagnetic radiation of the first spectrum in electromagnetic
  • Conversion element arranged, which transmits the electromagnetic radiation of the first spectrum in electromagnetic
  • one conversion element converts the blue light of the first spectrum as completely as possible into green light of the second spectrum, while the other conversion element converts the blue light of another
  • the blue light of the third semiconductor body is particularly preferably not converted and leaves the illumination device
  • Lighting device particularly preferably two different absorber materials, wherein the one absorber material reduces the half-width of the second peak by absorbing electromagnetic radiation of the second peak and the other absorber material, the half-width of the third peak by absorbing electromagnetic radiation of the third peak. Furthermore, it is also possible that the one absorber material electromagnetic radiation of a Part of the entire spectrum between the first peak and the second peak and the other absorber material
  • the partial region of the absorbed radiation is preferably not part of the half-width of the peaks.
  • the semiconductor body emit electromagnetic radiation of a first spectrum, the part of the ultraviolet
  • Spectral range is. Send the semiconductor body
  • Ultraviolet light it is particularly preferred to achieve as complete as possible a conversion of the ultraviolet light.
  • a conversion element is arranged in the light path of the one semiconductor body, which converts its ultraviolet radiation as completely as possible into green radiation of the second spectrum, while in the light path of a further semiconductor body
  • Conversion element is arranged, which is the ultraviolet
  • Lighting device particularly preferably three different absorber materials, wherein the one absorber material
  • Absorber material reduces the half-width of the fourth peak by absorbing electromagnetic radiation of the fourth peak.
  • the illumination device preferably also has an additional absorber material which can absorb ultraviolet radiation.
  • Electromagnetic radiation between the first peak and the second peak to absorb and the further absorber material is provided to absorb electromagnetic radiation between the second and the third peak.
  • the absorber material converts the absorbed electromagnetic radiation into heat.
  • nanoparticles, especially nanoparticles, are made of one
  • interference filters are suitable as absorber materials.
  • the interference filter can be in the form of particles or as
  • the interference filter can also be vapor-deposited on a housing in the one
  • Wavelength range converted the absorber material itself can also be any wavelength converted.
  • the absorber material itself can also be any wavelength converted.
  • the illumination device can be formed wavelength converting.
  • inorganic or organic phosphors are used as absorber materials.
  • the appearance of the illumination device can be influenced in a desired manner.
  • organic phosphors acridine dyes, acridinone dyes, anthraquino dyes, anthracene dyes, cyanine dyes, dansyl dyes, squaryllium dyes,
  • Metal complexes diarylmethane dyes, triarylmethane dyes, nitro and nitroso dyes, phthalocyanine dyes, and the metal complexes of phthalocyanines, quinones, azo dyes, indophenol dyes, oxazines, oxazones, thiazines and thiazoles, xanthenes, fluorenes , Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine.
  • inorganic phosphors come for example
  • Transition metals rare earth oxides, sulfides or cyanides in question.
  • the following materials are suitable as inorganic phosphor: rare earth doped garnets, rare earth doped ones
  • the absorber material may also be an inorganic pigment.
  • the absorber material converts the absorbed radiation particularly
  • the half-width of the peak can be reduced particularly effectively.
  • the absorber material is an inorganic material, such as an inorganic phosphor or semiconductor material
  • the absorber material is preferably in the form of particles. inorganic
  • Phosphor particles preferably have a diameter between 1 micron and 50 microns inclusive. Particular preference is given to inorganic
  • Fluorescent particles have a diameter of between 2 microns and 20 microns inclusive.
  • Particles of a semiconductor material preferably have a diameter of between 5 nanometers and 5 micrometers inclusive. Particular preference is given to particles of a
  • Semiconductor material has a diameter of between 5 nanometers and up to and including 50 nanometers.
  • Particles of an inorganic pigment preferably have one
  • the absorber material is introduced into a porous matrix material.
  • the porous one Matrix material is particularly preferably formed inorganic.
  • the absorber material is on a surface of the pores of the inorganic porous
  • Applied matrix material For example, that is
  • Absorber materials may be present as particles and adsorbed on the surface of the pores.
  • phosphors may be adsorbed in molecular form on the surface of the pores.
  • the pores of the inorganic matrix material are usually voids in the inorganic
  • the cavities may be ordered or disordered in the inorganic matrix material.
  • Matrix material has a mean diameter between
  • inorganic materials including 2 nm and up to and including 50 nm.
  • inorganic materials are also referred to as mesoporous inorganic materials.
  • Matrix material has a mean diameter between
  • Such inorganic materials are also referred to as microporous inorganic materials.
  • the inorganic matrix material for example, a zeolite, an A1P04-5 host system or porous ceramics
  • the porous ceramics may comprise, for example, one of the following materials or one of the following consist of the following materials: alumina, titania, zirconia, silica, hafnia.
  • the porous matrix material is formed as a plurality of particles.
  • the particles may have a diameter between 20 microns and 100 microns inclusive.
  • the absorber materials can also be introduced into a glass.
  • the absorber material is introduced into a matrix material, dissolved or covalently bonded to the matrix material.
  • a matrix material can be any suitable material.
  • the matrix material may be a silicone or an epoxide.
  • an organic phosphor can be used which is covalently bonded via a functional group to the matrix material, such as, for example, silicone or epoxide.
  • Matrix material with a covalently bonded or dissolved absorber can, for example, as a volume encapsulation of a
  • Semiconductor body be formed.
  • the absorber material preferably has a concentration of between 0.00001 mol / g inclusive and 0.1 mol / g inclusive in the matrix material.
  • the conversion element may comprise, for example, an organic matrix material, such as epoxy or silicone, in which particles of a phosphor are introduced.
  • Particles of the phosphor give the conversion element in this case the wavelength-converting properties.
  • the conversion element may be formed here as a thin plate.
  • a conversion element is also referred to as resin-based platelets.
  • the conversion element as a casting of a
  • Semiconductor body be formed.
  • the phosphor for the conversion element for example, one of the above-mentioned wavelength-converting
  • Such a ceramic wavelength-converting plate is formed, for example, of a ceramic phosphor.
  • the absorber material is likewise encompassed by the conversion element.
  • the absorber material may be incorporated into the organic matrix material of the conversion element in addition to the phosphor particles.
  • the absorber material can be the conversion element in the light path of the
  • Subordinate semiconductor body In particular, absorber materials incorporated in a particulate porous inorganic matrix material are capable of being incorporated into an organic matrix material.
  • the organic matrix material with the particulate porous matrix material can be processed by printing, for example. In the organic
  • Matrix material can be next to the particles of the porous
  • Matrix material furthermore also phosphor particles
  • the lighting device is in particular as
  • a display or a television therefore preferably has a lighting device described here for backlighting and furthermore a color filter system.
  • the color filter system has a blue filter that blocks the light of the
  • the color filter system has a green filter, which filters the light of the entire spectrum to light of a second transmission spectrum, and a red
  • the color filter system has an additional yellow filter, which filters the light of the total spectrum to light of a fourth yellow transmission spectrum.
  • the first transmission spectrum is particularly preferably in the blue spectral range
  • the second transmission spectrum is particularly preferably in the green spectral range
  • the third transmission spectrum is particularly preferably in the red spectral range.
  • the color filter system thus particularly preferably comprises at least three different filters, namely the green ones
  • the blue filter is particularly preferably only transparent to blue light, in particular to light of the first peak of the entire spectrum.
  • the green filter is particularly preferably only transparent to green light, in particular to light of the second peak of the entire spectrum.
  • the red filter is particularly preferably only transparent to red light, in particular to light of the third peak of the entire spectrum.
  • the color filter system may include a fourth filter that is only transmissive to yellow light.
  • Transmission spectrum corresponding point in the CIE color diagram a color triangle within the CIE standard diagram, which has a coverage of at least 90% with one of the following color triangles: Adobe RGB color triangle, NTSC color triangle, sRGB color triangle.
  • Color triangle in the CIE color chart is usually spanned by a blue dot in the blue area, a green dot in the green area, and a red dot in the red area.
  • the blue dot is usually determined by the peak of the first transmission spectrum with maximum intensity
  • the green dot is usually determined by the peak of the second transmission spectrum with maximum intensity
  • the red dot by the peak of the third transmission spectrum with maximum intensity
  • FIG. 8 shows by way of example and schematically
  • Figure 12 shows the Adobe RGB standard triangle (curve 0
  • dashed line a schematic representation of a color triangle, by a color filter system in conjunction with a conventional
  • Lighting device (curve A, dotted), as well as two color triangles, each by a color filter system in conjunction with a lighting device according to a
  • Embodiment (curve B, dashed / dotted and C, solid) are generated.
  • the illumination device 1 comprises a multiplicity of light-emitting diodes 2, which are applied to a carrier 3.
  • Each LED 2 has In this case, a component housing 4 with a recess. On the bottom of the recess is one each
  • the radiation-emitting semiconductor body 5 mounted.
  • the radiation-emitting semiconductor body 5 is in this case
  • FIG. 2 shows by way of example how a light-emitting diode 2 of FIG.
  • Lighting device 1 according to the figure 1 in detail
  • Light-emitting diode 2 is surrounded by a matrix material 7, which is, for example, a silicone or an epoxide.
  • a matrix material 7 which is, for example, a silicone or an epoxide.
  • a phosphor 8 is introduced, which is suitable, the blue radiation with the first spectrum, which includes the first peak 6, in electromagnetic radiation of a second spectrum
  • the matrix material 7 comprises a further phosphor 8 ', which is suitable for electromagnetic radiation of the
  • the electromagnetic radiation having a third spectrum having the third peak 10 to convert.
  • the third peak 10 is in the red spectral range.
  • the matrix material 7, which serves as encapsulation of the semiconductor body, is thus due to the phosphors 8, 8 'as
  • Conversion element 11 is formed.
  • the conversion element 11 is due to the two phosphors 8, 8 'suitable for the electromagnetic radiation with the first spectrum
  • the light-emitting diode 2 thus emits mixed-colored light, which is composed of electromagnetic radiation with the first spectrum, of electromagnetic radiation with the second spectrum and of electromagnetic radiation with the third
  • the encapsulation in the present case comprises an absorber material 12, which forms part of the radiation of the second peak 9
  • the encapsulation in the present case comprises a further absorber material 12 ', which differs from the first
  • Absorber material 12 is different. The furthermore
  • Absorber material 12 ' is suitable for absorbing electromagnetic radiation of the third peak 10, so that the half-width of the third peak 10 is also reduced.
  • Absorber material 12 is adapted to absorb electromagnetic radiation of the total spectrum
  • Wavelength between the first peak 6 and the second peak 9 is in the cyan spectral range.
  • the first absorber material 12 preferably does not absorb radiation from the wavelength range of the half-width of the first peak 6 and the second peak 9.
  • the second absorber material 12 'in this alternative is furthermore preferably suitable for absorbing radiation of the entire spectrum, the
  • the second absorber material 12 preferably also does not absorb radiation here the wavelength range of the half width of the first peak 6 and the second peak 9.
  • FIGS 3 and 4 show schematic sectional views of two different LEDs 2, as they can be used alternatively in the lighting device 1 according to the figure 1. Particularly preferred are the
  • Illuminating device 1 according to the figure 1 arranged.
  • the light-emitting diode 2 according to the exemplary embodiment of FIG. 3 has a potting comprising a phosphor 8.
  • the potting is thus also formed as a conversion element 11 in the light-emitting diode 2 of Figure 3.
  • the phosphor 8 is suitable for electromagnetic radiation of the first
  • the second spectrum with the second peak 9 lies in the green spectral range.
  • the encapsulation comprises an absorber material 12 'which, for example, absorbs part of the radiation of the green peak 9 and thus reduces its half width.
  • the absorber material 12 'to be suitable for absorbing electromagnetic radiation between the first peak 6 and the second peak 9.
  • the light-emitting diode 2 according to the exemplary embodiment of FIG. 4 has a phosphor 8 'which converts radiation of the first spectrum with the first peak 6 into radiation of the third spectrum with the third peak 10.
  • the third spectrum with the third peak 10 lies in the red spectral range.
  • the encapsulation comprises an absorber material 12 which, for example, absorbs part of the radiation of the red peak 10 and thus reduces its half width.
  • the absorber material 12 may be suitable for absorbing electromagnetic radiation between the second peak 9 and the third peak 10.
  • the illumination device 1 according to the exemplary embodiment of FIG. 5 has a carrier 3 on which a multiplicity of similar semiconductor bodies 5 are applied.
  • Semiconductor bodies 5 are suitable for emitting electromagnetic radiation having a first spectrum which has a first peak 6 in the blue spectral range.
  • One of the semiconductor body 5 is in this case with a
  • Conversion element 11 provided, which is presently designed as a small plate.
  • it may be a
  • the plate is in direct contact with the
  • the converter plate 11 is suitable for the first radiation of the semiconductor body 5 from the blue
  • the second spectrum in this case has a second peak 9, which lies in the green spectral range.
  • the semiconductor body 5 with the converter plate 11 is further surrounded by a potting material, are introduced into the absorber particles 12 '.
  • the absorber particles 12 ' are suitable, for example, to reduce the half-width of the green peak 9 by absorbing part of the radiation of the green peak 9.
  • the conversion element 11 is arranged downstream of the semiconductor body 5 in its light path. Furthermore, that is
  • Another semiconductor body 5 is connected to another
  • Conversion element 11 provided, which is also formed as a plate and in direct contact with the
  • the conversion element 11 is suitable, the
  • the third spectrum has a third peak 10 from the red spectral range.
  • the further semiconductor body 5 is further of a
  • the absorber material 12 is capable of reducing the half-width of the red peak 10 by absorbing a portion of the red peak 10 radiation. Furthermore, it is also possible that the absorber material 12 is suitable for
  • Semiconductor body 5 is free of a conversion element 11 and an absorber material 12, 12 '.
  • the lighting device 1 according to the embodiment of Figure 6 in turn comprises a plurality of Semiconductor bodies 5, 5 '. In this case, however, the semiconductor bodies 5, 5 'differ from each other.
  • the semiconductor bodies 5, 5 ' differ from each other.
  • Semiconductor body 5 is suitable for electromagnetic radiation with a first spectrum from the blue
  • the third spectrum here has a third peak 10 in the red
  • the semiconductor body 5 and the conversion element 11 are surrounded by a potting, are introduced into the absorber particles 12 '.
  • absorber material 12 ' is capable of reducing the half width of the red peak 10 by absorbing a portion of the red peak 10 radiation.
  • the absorber material 12 'to be suitable for absorbing electromagnetic radiation between the second peak 9 and the third peak 10.
  • the conversion element 11 is arranged downstream of the semiconductor body 5 in its light path. Furthermore, that is
  • Semiconductor body 5 first passes through the conversion element 11 and is partially in. From this
  • Another semiconductor body 5 'on the carrier 3 is free of a conversion element 11 and an absorber material 12, 12'.
  • This semiconductor body 5 ' is suitable for operating electromagnetic radiation with a second Emitting spectrum having a second peak 9 in the green spectral range.
  • the illumination device 1 according to FIG. 7 differs from the illumination device 1 according to FIG. 6 in that the semiconductor body 5 which emits blue radiation is free of a conversion element 11 and instead the semiconductor body 5 'which emits electromagnetic radiation out of the green spectral range , is provided with a conversion element 11.
  • the conversion element 11 converts part of the radiation of the second spectrum into radiation having a third spectrum, the third spectrum having a third peak 10 in the red spectral range.
  • the semiconductor body 5 'with the conversion element 11 is further surrounded by a potting material, in which an absorber material 12 is introduced.
  • the absorber material 12 again absorbs part of the red peak 10 so that its half width is reduced.
  • Absorber material 12 ' is suitable for electromagnetic
  • FIG. 8 shows, by way of example, an overall spectrum (curve B, solid line), as it can be emitted by the illumination device 1 according to FIG.
  • the total spectrum is composed of the first spectrum with the first peak 6, the second spectrum with the second peak 9 and the third spectrum with the third peak 10.
  • the third peak 10 is in this case by means of a
  • Conversion element 11 generates, while the first peak 6 and the second peak 9 each originate from a semiconductor body 5, 5 '.
  • the first spectrum with the first peak 6 is in the blue spectral range and has a local maximum at a wavelength ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ of about 450 nanometers.
  • Half-width of the first peak is approximately 20 nanometers.
  • the second spectrum with the second peak 9 is in the green spectral range and has a local maximum at a wavelength ⁇ 2 ⁇ of about 530 nanometers.
  • Half width of the second peak 9 is about 35
  • the third spectrum with the third peak 10 is in the red spectral range and has a local maximum at a wavelength ⁇ 3 ⁇ of about 660 nanometers.
  • Half width of the third peak 10 is about 90
  • FIG. 8 furthermore shows the overall spectrum of a
  • This total spectrum is also composed of the first spectrum with a first peak 6 in the blue spectral range, a second spectrum with a second peak 9 in the green spectral range and a third spectrum with a third peak 10 'in the red spectral range.
  • the third spectrum with the third peak 10 ' differs from the third spectrum with the third peak 10 according to the curve B.
  • the local maximum of the peak 10' is shifted towards shorter wavelengths and lies at a wavelength ⁇ 3 ' ⁇ of about 640
  • Half width of the third peak 10 according to the curve B to widened about 20 nanometers.
  • the use of the absorber material 12, 12 'thus leads in the exemplary embodiment according to FIG. 6 to a narrowing of the third peak 10' of the red radiation of approximately 20 nanometers.
  • FIG. 9 shows an inorganic porous matrix material 13 according to an embodiment which is in the form of particles
  • FIG. 10 shows a schematic
  • Sectional view through the pores 14 of the inorganic porous matrix material 13 represents. On the surface of the pores 14 are spaced apart particles of a
  • the absorber material 12 may be a material that converts absorbed electromagnetic radiation into heat or into light of another wavelength.
  • the display according to FIG. 11 has a
  • Lighting device 1 as has already been described with reference to the figures 1 to 4. Furthermore, this includes
  • Filter 16, green filter 17 and blue filter 18 includes.
  • the blue filters 18, the green filters 17 and the red filters 16 of the color filter system 15 serve to form subpixels of the
  • the filter system 15 is the
  • the blue filter 18 filters the light of the total spectrum to light a first transmission spectrum from the blue
  • the green light and the red light of the total spectrum are preferred here as possible completely absorbed by the blue filter 18.
  • the green filter 17 of the color filter system 15 filters the light of the entire spectrum into light of a second transmission spectrum from the green spectral range.
  • the blue light and the red light of the total spectrum are preferably absorbed as completely as possible by the green filter 17. If the light of the entire spectrum passes through the red filter 16, the red filter 16 filters the entire electromagnetic radiation with the entire spectrum into light of a third one
  • the display according to FIG. 11 can also be used as a television
  • FIG. 12 shows different color triangles, which by means of
  • FIG. 12 also shows for comparison the Adobe RGB standard triangle (curve 0).
  • the lighting device whose electromagnetic radiation in conjunction with a color filter system 15 a
  • Color filter system 15 spans a color triangle according to curve B, has a low concentration of absorber material 12, 12 ', while the lighting device 1, whose

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Abstract

Es wird eine Beleuchtungseinrichtung (1) zur Hinterleuchtung eines Displays oder eines Fernsehers angegeben. Die Beleuchtungseinrichtung (1) sendet im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem Gesamtspektrum aus, das einen ersten Peak (6), einen zweiten Peak (9) und einen dritten Peak (10) aufweist, wobei - zumindest die elektromagnetische Strahlung einer der Peaks (6, 9, 10) mittels eines Konversionselements (11) erzeugt ist, und - die Beleuchtungseinrichtung ein Absorbermaterial (12, 12') aufweist, das einen vorgegeben spektralen Bereich des Gesamtspektrums absorbiert. Weiterhin werden ein Display und ein Fernseher angegeben.

Description

Beschreibung
Beleuchtungseinrichtung zur Hinterleuchtung eines Displays oder eines Fernsehers, Display und Fernseher
Es werden eine Beleuchtungseinrichtung zur Hinterleuchtung eines Displays oder eines Fernsehers sowie ein Display und ein Fernseher angegeben. Eine Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der
Druckschrift US 6,513,949 offenbart.
Es soll eine Beleuchtungseinrichtung angegeben werden, mit deren Licht ein möglichst großes Farbdreieck im CIE- Farbdiagramm aufgespannt werden kann. Insbesondere soll eine Beleuchtungseinrichtung angegeben werden, die zur Verwendung in einem Fernseher oder als Hinterleuchtung für ein Display geeignet ist. Weiterhin sollen ein Display und ein Fernseher mit einer derartigen Beleuchtungseinrichtung angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Display und einen Fernseher jeweils mit den Merkmalen des
Patentanspruches 19 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sowie Ausführungsformen der Beleuchtungseinrichtung sowie der Hinterleuchtung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Beleuchtungseinrichtung sendet gemäß einer
Ausführungsform im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem Gesamtspektrum aus. Das Gesamtspektrum weist einen ersten Peak, einen zweiten Peak und einen dritten Peak auf.
Mit dem Begriff "Peak" ist hierbei ein Wellenlängenbereich des Gesamtspektrums gemeint, in dem sich ein lokales
Intensitätsmaximum befindet.
Die elektromagnetische Strahlung zumindest einer der Peaks ist hierbei bevorzugt mittels eines Konversionselementes erzeugt. Dies bedeutet, dass das Konversionselement
elektromagnetische Strahlung absorbiert und in
elektromagnetische Strahlung mit dem jeweiligen Peak
umwandelt. Besonders bevorzugt absorbiert das
Konversionselement die elektromagnetische Strahlung des ersten Peaks oder des zweiten Peaks oder des dritten Peaks und wandelt diese um. Beispielsweise absorbiert das
Konversionselement elektromagnetische Strahlung des ersten Peaks und wandelt diese zumindest teilweise in
elektromagnetische Strahlung des zweiten Peaks und/oder in elektromagnetische Strahlung des dritten Peaks um.
Mit anderen Worten ist das Konversionselement vorliegend wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Unter dem Begriff "wellenlängenkonvertierend" wird hierbei insbesondere die Eigenschaft verstanden, eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs in
elektromagnetische Strahlung eines anderen, bevorzugt längerwelligen Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Insbesondere absorbiert ein wellenlängenkonvertierendes Element
elektromagnetische Strahlung eines eingestrahlten
Wellenlängenbereiches, wandelt diese in der Regel durch elektronische Vorgänge auf atomarer und/oder molekularer Ebene in elektromagnetische Strahlung des anderen Wellenlängenbereiches um und sendet die umgewandelte
Strahlung wieder aus. Insbesondere ist eine reine Streuung oder eine reine Absorption von elektromagnetischer Strahlung vorliegend nicht mit dem Begriff "wellenlängenkonvertierend" gemeint.
Die Beleuchtungseinrichtung weist weiterhin bevorzugt ein Absorbermaterial auf. Das Absorbermaterial ist dazu
vorgesehen, einen vorgegeben spektralen Bereich des
Gesamtspektrums zu absorbieren.
Gemäß einer Ausführungsform absorbiert das Absorbermaterial einen Teil des Peaks, der durch das Konversionselement erzeugt ist, und verringert dadurch die Halbwertsbreite des Peaks.
Unter der mittleren Halbwertsbreite ("Füll Width Half
Maximum", kurz FWHM) eines Peaks wird vorliegend die Breite des Peaks verstanden, bei der die Hälfte des
Intensitätsmaximums erreicht ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Halbwertsbreite des Peaks durch die Absorption des Absorbermaterials um mindestens 0,5 Nanometer verringert.
Die Halbwertsbreite des ersten Peaks liegt besonders
bevorzugt zwischen einschließlich 15 Nanometer und
einschließlich 30 Nanometer. Die Halbwertsbreite des Peaks, der mittels eines Konversionselements erzeugt ist, liegt besonders bevorzugt zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 120 Nanometer. Beispielsweise liegt die
Halbwertsbreite eines Peaks, der mittels eines
Konversionselements erzeugt ist, das Europiumionen als Aktivator umfasst, in der Regel zwischen einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 100 Nanometer. Die
Halbwertsbreite eines Peaks, der mittels eines
Konversionselements erzeugt ist, das Cerionen als Aktivator umfasst, beträgt beispielsweise in der Regel mindestens 100 Nanometer .
Beispielsweise absorbiert das Absorbermaterial Strahlung eines Wellenlängenbereichs des Peaks, der frei ist von dem lokalen Intensitätsmaximum des Peaks. Beispielsweise grenzt der Wellenlängenbereich, der von dem Absorbermaterial
absorbiert wird, an das lokale Intensitätsmaximum an.
Besonders bevorzugt erstreckt sich der Wellenlängenbereich, der von dem Absorbermaterial absorbiert wird, zumindest bis in eine Flanke des Peaks. Auf diese Art und Weise wird die Halbwertsbreite des Peaks besonders effektiv verringert.
Beispielsweise liegen der erste Peak im blauen
Spektralbereich, der zweite Peak im grünen Spektralbereich und der dritte Peak im roten Spektralbereich.
Besonders bevorzugt werden hierbei die elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Peak und/oder die
elektromagnetische Strahlung mit dem dritten Peak mit Hilfe eines Konversionselementes erzeugt. Beispielsweise ist dabei die Halbwertsbreite des grünen Peaks und/oder des roten Peaks mittels des Absorbermaterials verringert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der durch das Absorbermaterial absorbierte spektrale Bereich des
Gesamtspektrums zwischen zwei direkt benachbarten Peaks.
Beispielsweise liegt der durch das Absorbermaterial
absorbierte spektrale Bereich zwischen dem ersten Peak und dem zweiten Peak oder zwischen dem zweiten Peak und dem dritten Peak. Besonders bevorzugt ist der Teilbereich der absorbierten Strahlung hierbei nicht Teil der Halbwertsbreite der Peaks .
Beispielsweise liegt der erste Peak im blauen
Spektralbereich, der zweite Peak im grünen Spektralbereich und der dritte Peak im roten Spektralbereich und das
Absorbermaterial absorbiert einen vorgegeben spektralen
Bereich zwischen dem ersten Peak und dem zweiten Peak aus dem cyanfarbenen Spektralbereich oder einen vorgegeben spektralen Bereich zwischen dem zweiten Peak und dem dritten Peak aus dem gelben Spektralbereich. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des
Gesamtspektrums aus dem ultravioletten Spektralbereich zu absorbieren, die das menschliche Auge schädigen kann. Bevorzugt absorbiert das Absorbermaterial elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs, der eine Breite
zwischen 15 Nanometer und 80 Nanometer aufweist. Besonders bevorzugt weist das Absorbermaterial für diese
elektromagnetische Strahlung einen Absorptionskoeffizienten von mindestens 30 000 cm_1/M auf.
Eine zentrale Idee ist es vorliegend, elektromagnetische Strahlung aus Teilbereichen des Gesamtspektrums gezielt möglichst vollständig durch ein Absorbermaterial zu
absorbieren und so eine Vergrößerung des Farbdreiecks zu erreichen, das mit dem Gesamtspektrum aufgespannt werden kann. Beispielsweise kann ein Peak der elektromagnetischen Strahlung, die mittels des Konversionselementes erzeugt wird, mit Hilfe eines Absorbermaterials verschmälert werden. Eine Verschmälerung der Peaks, die das Farbdreieck aufspannen, führt in der Regel mit Vorteil zu einer Vergrößerung des Farbdreiecks. Weiterhin kann auch elektromagnetische
Strahlung zwischen den Intensitätsmaxima der einzelnen Peaks außerhalb deren Halbwertsbreite durch das Absorbermaterial absorbiert werden. Auch dies führt in der Regel mit Vorteil zu einer Vergrößerung des Farbdreiecks.
Beispielsweise weist die Beleuchtungseinrichtung einen
Halbleiterkörper auf, der im Betrieb elektromagnetische
Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak aufweist. Weiterhin umfasst die Beleuchtungseinrichtung bei dieser Ausführungsform ein Konversionselement, das die elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum
teilweise in elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Spektrum, das den zweiten Peak aufweist, umwandelt und weiterhin einen weiteren Teil der elektromagnetischen
Strahlung mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische
Strahlung mit einem dritten Spektrum umwandelt, das den dritten Peak aufweist.
Mit anderen Worten wird hierbei bevorzugt elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrum, das besonders bevorzugt einen ersten Peak im blauen Spektralbereich aufweist, mit Hilfe eines Konversionselementes teilweise in
elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum und mit einem zweiten Spektrum umgewandelt. Hierzu weist das Konversionselement beispielsweise zwei verschiedene
Leuchtstoffe auf. Besonders bevorzugt wandelt das
Konversionselement elektromagnetische Strahlung mit einem Peak im blauen Spektralbereich, die von dem Halbleiterkörper ausgesandt wird, in elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Peak im grünen Spektralbereich und mit einem dritten Peak im roten Spektralbereich um.
Die Beleuchtungseinrichtung sendet hierbei mischfarbiges Licht mit dem Gesamtspektrum aus, das Strahlung des ersten blauen Peaks, Strahlung des zweiten grünen Peaks und
Strahlung des dritten roten Peaks umfasst. Es ist auch möglich, dass das mischfarbige Licht mit dem Gesamtspektrum, aus Strahlung des ersten blauen Peaks, Strahlung des zweiten grünen Peaks und Strahlung des dritten roten Peaks besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung wiederum einen Halbleiterkörper, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak aufweist. Außerdem umfasst die Beleuchtungseinrichtung bei dieser
Ausführungsform einen weiteren Halbleiterkörper, der im
Betrieb ebenfalls elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak aufweist. Weiterhin ist in dem Lichtweg des weiteren Halbleiterkörpers ein
Konversionselement angeordnet, das die elektromagnetische Strahlung des weiteren Halbleiterkörpers teilweise in
elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums oder in elektromagnetische Strahlung des dritten Spektrums umwandelt.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die
Beleuchtungseinrichtung drei Halbleiterkörper aufweist, die jeweils im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak aufweist. Im Lichtweg des einen Halbleiterkörpers ist wiederum ein
Konversionselement angeordnet, das die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in elektromagnetische
Strahlung des zweiten Spektrums umwandelt. Im Lichtweg eines anderen Halbleiterkörpers ist ebenfalls ein weiteres
Konversionselement angeordnet, das die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in elektromagnetische
Strahlung des dritten Spektrums umwandelt.
Besonders bevorzugt ist hierbei eine möglichst vollständige Umwandlung der elektromagnetischen Strahlung des ersten
Spektrums in elektromagnetische Strahlung des zweiten
Spektrums angestrebt. Ebenso ist besonders bevorzugt eine möglichst vollständige Umwandlung der elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums in elektromagnetische
Strahlung des dritten Spektrums angestrebt.
Senden die Halbleiterkörper hierbei blaues Licht aus, so wandelt das eine Konversionselement das blaue Licht des ersten Spektrums beispielsweise möglichst vollständig in grünes Licht des zweiten Spektrums um, während das andere Konversionselement das blaue Licht eines weiteren
Halbleiterkörpers möglichst vollständig in rotes Licht des dritten Spektrums umwandelt. Das blaue Licht des dritten Halbleiterkörpers wird hierbei besonders bevorzugt nicht konvertiert und verlässt die Beleuchtungseinrichtung
unkonvertiert . Bei dieser Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung besonders bevorzugt zwei verschiedene Absorbermaterialien, wobei das eine Absorbermaterial die Halbwertsbreite des zweiten Peaks durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Peaks und das andere Absorbermaterial die Halbwertsbreite des dritten Peaks durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung des dritten Peaks verringert. Weiterhin ist es auch möglich, dass das eine Absorbermaterial elektromagnetische Strahlung eines Teilbereiches des Gesamtspektrums zwischen dem ersten Peak und dem zweiten Peak und das andere Absorbermaterial
elektromagnetische Strahlung eines Teilbereiches des
Gesamtspektrums zwischen dem zweiten Peak und dem dritten Peak absorbiert. Der Teilbereich der absorbierten Strahlung ist hierbei bevorzugt nicht Teil der Halbwertsbreite der Peaks .
Bei dieser Ausführungsform ist es weiterhin möglich, dass die Halbleiterkörper elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrums aussenden, das Teil des ultravioletten
Spektralbereichs ist. Senden die Halbleiterkörper
ultraviolettes Licht aus, so ist besonders bevorzugt eine möglichst vollständige Umwandlung des ultravioletten Lichts angestrebt. Besonders bevorzugt ist in dem Lichtweg des einen Halbleiterkörpers ein Konversionselement angeordnet, das dessen ultraviolette Strahlung möglichst vollständig in grüne Strahlung des zweiten Spektrums umwandelt, während in dem Lichtweg eines weiteren Halbleiterkörpers ein
Konversionselement angeordnet ist, das dessen ultraviolette
Strahlung möglichst vollständig in rote Strahlung des dritten Spektrums umwandelt. In dem Lichtweg des dritten
Halbleiterkörpers ist schließlich ein weiteres
Konversionselement angeordnet, das dessen ultraviolette
Strahlung möglichst vollständig in blaue Strahlung eines vierten Spektrums umwandelt.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung besonders bevorzugt drei verschiedene Absorbermaterialien, wobei das eine Absorbermaterial
beispielsweise die Halbwertsbreite des zweiten Peaks durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Peaks, ein weiteres Absorbermaterial die Halbwertsbreite des dritten Peaks durch Absorption von elektromagnetischer
Strahlung des dritten Peaks und noch ein weiteres
Absorbermaterial die Halbwertsbreite des vierten Peaks durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung des vierten Peaks verringert. Weiterhin weist die Beleuchtungseinrichtung bevorzugt noch ein zusätzliches Absorbermaterial auf, das ultraviolette Strahlung absorbieren kann.
Weiterhin ist es bei dieser Ausführungsform auch möglich, dass das eine Absorbermaterial dazu vorgesehen ist,
elektromagnetische Strahlung zwischen dem ersten Peak und dem zweiten Peak zu absorbieren und das weitere Absorbermaterial dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung zwischen dem zweiten und dem dritten Peak zu absorbieren.
Beispielsweise wandelt das Absorbermaterial die absorbierte elektromagnetische Strahlung in Wärme um. Beispielweise sind Nanopartikel , insbesondere Nanopartikel , die aus einem
Halbleitermaterial bestehen oder ein Halbleitermaterial aufweisen, als Absorbermaterialien geeignet. Weiterhin sind auch Interferenzfilter als Absorbermaterialien geeignet. Der Interferenzfilter kann in Form von Partikeln oder als
Plättchen vorliegen. Weiterhin kann der Interferenzfilter auch auf ein Gehäuse aufgedampft sein, in den ein
Halbleiterkörper eingebracht ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial die absorbierte elektromagnetische Strahlung in
elektromagnetische Strahlung eines anderen
Wellenlängenbereiches konvertiert. Mit anderen Worten kann das Absorbermaterial selber ebenfalls
wellenlängenkonvertierend ausgebildet sein. Beispielsweise sind als Absorbermaterialien anorganische oder organische Leuchtstoffe verwendet. Insbesondere, wenn als Absorbermaterial ein Leuchtstoff verwendet ist, kann das Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung auf gewünschte Art und Weise beeinflusst werden.
Als organische Leuchtstoffe können die folgenden Materialien verwendet werden: Acridin-Farbstoffe, Acridinon-Farbstoffe, Anthrachino-Farbstoffe, Anthracen-Farbstoffe, Cyanin- Farbstoffe, Dansyl-Farbstoffe, Squaryllium-Farbstoffe,
Spiropyrane, Boron-dipyrromethene (BODIPY) , Perylene, Pyrene, Naphthalene, Flavine, Pyrrole, Porphyrine und deren
Metallkomplexe, Diarylmethan-Farbstoffe, Triarylmethan- Farbstoffe, Nitro- und Nitroso-Farbstoffe, Phthalocyanin- Farbstoffe, und die Metall-Komplexe von Phthalocyaninen, Quinone, Azo-Farbstoffe, Indophenol-Farbstoffe, Oxazine, Oxazone, Thiazine und Thiazole, Xanthene, Fluorene, Flurone, Pyronine, Rhodamine, Coumarine. Als anorganische Leuchtstoffe kommen zum Beispiel
Übergangsmetalle, Oxide der seltenen Erden, Sulfide oder Cyanide in Frage. Auch die folgenden Materialien sind als anorganischer Leuchtstoff geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte
Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte
Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte
Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Sialone. Weiterhin kann es sich bei dem Absorbermaterial auch um ein anorganisches Pigment handeln.
Handelt es sich bei dem Absorbermaterial um ein
wellenlängenkonvertierendes Absorbermaterial, wie einen organischen oder anorganischen Leuchtstoff, so wandelt das Absorbermaterial die absorbierte Strahlung besonders
bevorzugt in Strahlung eines Wellenlängenbereichs um, der näher an dem lokalen Intensitätsmaximum des Peaks liegt, als der Wellenlängenbereich der absorbierten Strahlung. Auf diese Art und Weise kann die Halbwertsbreite des Peaks besonders effektiv verringert werden.
Handelt es sich bei dem Absorbermaterial um ein anorganisches Material, wie beispielsweise einen anorganischen Leuchtstoff oder um Halbleitermaterial, so liegt das Absorbermaterial bevorzugt in Form von Partikeln vor. Anorganische
Leuchtstoffpartikel weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 50 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weisen anorganische
Leuchtstoffpartikel einen Durchmesser zwischen einschließlich 2 Mikrometer und einschließlich 20 Mikrometer auf. Partikel eines Halbleitermaterials weisen bevorzugt einen Durchmesser zwischen einschließlich 5 Nanometer und einschließlich 5 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weisen Partikel eines
Halbleitermaterials einen Durchmesser zwischen einschließlich 5 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer auf. Partikel eines anorganische Pigments weisen bevorzugt einen
Durchmesser zwischen einschließlich 20 Nanometer und
einschließlich 20 Mikrometer auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial in ein poröses Matrixmaterial eingebracht ist. Das poröse Matrixmaterial ist besonders bevorzugt anorganisch ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Absorbermaterial auf einer Oberfläche der Poren des anorganischen porösen
Matrixmaterials aufgebracht. Beispielsweise ist das
Absorbermaterial in Form von Partikeln auf der Oberfläche der Poren aufgebracht. Insbesondere anorganische
Absorbermaterialien können als Partikel vorliegen und auf die Oberfläche der Poren adsorbiert sein. Organische
Absorbermaterialien, wie beispielsweise organische
Leuchtstoffe, können beispielsweise in molekularer Form auf der Oberfläche der Poren adsorbiert sein.
Bei den Poren des anorganischen Matrixmaterials handelt es sich in der Regel um Hohlräume in dem anorganischen
Matrixmaterial. Die Hohlräume können geordnet oder ungeordnet in dem anorganischen Matrixmaterial ausgebildet sein.
Beispielsweise weisen die Poren des anorganischen
Matrixmaterials einen mittleren Durchmesser zwischen
einschließlich 2 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer auf. Derartige anorganische Materialien werden auch als mesoporöse anorganische Materialien bezeichnet. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Poren des anorganischen
Matrixmaterials einen mittleren Durchmesser zwischen
einschließlich 50 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer aufweisen. Derartige anorganische Materialien werden auch als mikroporöse anorganische Materialien bezeichnet.
Als anorganisches Matrixmaterial kann beispielsweise ein Zeolith, ein A1P04-5 Wirtsystem oder poröse Keramiken
verwendet sein. Die porösen Keramiken können beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumoxid, Hafniumoxid.
Gemäß einer Ausführungsform ist das poröse Matrixmaterial als eine Vielzahl an Partikeln ausgebildet. Die Partikel können beispielsweise einen Durchmesser zwischen einschließlich 20 Mikrometer und einschließlich 100 Mikrometer aufweisen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass der Durchmesser der
Partikel des anorganischen Matrixmaterials zwischen
einschließlich 20 Nanometer und zwischen einschließlich 50 Nanometer liegt.
Weiterhin können die Absorbermaterialien auch in ein Glas eingebracht sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Absorbermaterial in ein Matrixmaterial eingebracht, gelöst oder kovalent an das Matrixmaterial gebunden. Als Matrixmaterial kann
beispielsweise ein Polymer verwendet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Matrixmaterial um ein Silikon oder ein Epoxid handeln. Beispielsweise kann als Absorbermaterial ein organischer Leuchtstoff verwendet werden, der über eine funktionale Gruppe an das Matrixmaterial, wie beispielsweise Silikon oder Epoxid, kovalent gebunden ist. Ein
Matrixmaterial mit einem kovalent gebundenen oder gelösten Absorber kann beispielsweise als Volumenverguss eines
Halbleiterkörpers ausgebildet sein.
Das Absorbermaterial weist bevorzugt eine Konzentration zwischen einschließlich 0,00001 mol/g und einschließlich 0,1 mol/g in dem Matrixmaterial auf. Das Konversionselement kann beispielsweise ein organisches Matrixmaterial aufweisen, wie etwa Epoxid oder Silikon, in das Partikel eines Leuchtstoffs eingebracht sind. Die
Partikel des Leuchtstoffes verleihen dem Konversionselement hierbei die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften.
Beispielsweise kann das Konversionselement hierbei als dünnes Plättchen ausgebildet sein. Ein derartiges Konversionselement wird auch als harzbasiertes Plättchen bezeichnet. Weiterhin kann das Konversionselement auch als Verguss eines
Halbleiterkörpers ausgebildet sein.
Als Leuchtstoff für das Konversionselement ist beispielsweise eines der oben genannten wellenlängenkonvertierenden
Absorbermaterialien geeignet.
Weiterhin ist es auch möglich, dass ein
wellenlängenkonvertierendes keramisches Plättchen als
Konversionselement verwendet ist. Ein derartiges keramisches wellenlängenkonvertierendes Plättchen ist beispielsweise aus einem keramischen Leuchtstoff gebildet.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial ebenfalls von dem Konversionselement umfasst ist.
Beispielsweise kann das Absorbermaterial in das organische Matrixmaterial des Konversionselementes zusätzlich zu den LeuchtstoffPartikeln eingebracht sein. Alternativ kann das Absorbermaterial dem Konversionselement im Lichtweg des
Halbleiterkörpers nachgeordnet sein. Insbesondere Absorbermaterialien, die in ein partikelförmiges poröses anorganisches Matrixmaterial eingebracht sind, sind dazu geeignet, in ein organisches Matrixmaterial eingebracht zu werden. Das organische Matrixmaterial mit dem partikelförmigen porösen Matrixmaterial kann beispielsweise durch Drucken verarbeitet werden. In das organische
Matrixmaterial können neben den Partikeln des porösen
Matrixmaterials weiterhin auch Leuchtstoffpartikel
eingebracht sein.
Die Beleuchtungseinrichtung ist insbesondere als
Hinterleuchtung für ein Display oder einen Fernseher
geeignet .
Ein Display oder ein Fernseher weist daher bevorzugt eine hier beschriebene Beleuchtungseinrichtung zur Hinterleuchtung und weiterhin ein Farbfiltersystem auf. Das Farbfiltersystem weist einen blauen Filter auf, der das Licht des
Gesamtspektrums zu Licht eines ersten Transmissionsspektrums filtert. Weiterhin weist das Farbfiltersystem einen grünen Filter auf, der das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines zweiten Transmissionsspektrums filtert, und einen roten
Filter, der das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines dritten Transmissionsspektrums filtert. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Farbfiltersystem einen zusätzlichen gelben Filter aufweist, der das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines vierten gelben Transmissionsspektrums filtert. Das erste Transmissionsspektrum liegt besonders bevorzugt im blauen Spektralbereich, das zweite Transmissionsspektrum liegt besonders bevorzugt im grünen Spektralbereich und das dritte Transmissionsspektrum liegt besonders bevorzugt im roten Spektralbereich.
Das Farbfiltersystem umfasst somit besonders bevorzugt mindesten drei verschiedene Filter, nämlich den grünen
Filter, den roten Filter und den blauen Filter. Der blaue Filter ist besonders bevorzugt lediglich durchlässig für blaues Licht, insbesondere für Licht des ersten Peaks des Gesamtspektrums. Der grüne Filter ist besonders bevorzugt lediglich durchlässig für grünes Licht, insbesondere für Licht des zweiten Peaks des Gesamtspektrums. Der rote Filter ist besonders bevorzugt lediglich durchlässig für rotes Licht, insbesondere für Licht des dritten Peaks des Gesamtspektrums. Optional kann das Farbfiltersystem einen vierten Filter aufweisen, der lediglich durchlässig ist für gelbes Licht.
Gemäß einer Ausführungsform spannen ein zu dem Farbeindruck des ersten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE-Farbdiagramm, ein zu dem Farbeindruck des zweiten
Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm und ein zu dem Farbeindruck des dritten
Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm ein Farbdreieck innerhalb des CIE-Normdiagramms auf, das einen Überdeckungsgrad von mindestens 90 % mit einem der folgenden Farbdreiecke aufweist: Adobe RGB-Farbdreieck, NTSC-Farbdreieck, sRGB-Farbdreieck .
Als Adobe RGB-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck
innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die folgenden Punkte aufgespannt wird: (0,640; 0,330),
(0,210; 0,710) und (0,150; 0,060).
Als NTSC-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die
folgenden Punkte aufgespannt wird: (0,670; 0,330), (0,210; 0,710) und (0,140; 0,080) . Als sRGB-Farbdreieck wird vorliegend das Dreieck innerhalb des CIE-Farbdiagramms 1931 bezeichnet, das durch die
folgenden Punkte aufgespannt wird: (0,640; 0,330), (0,300; 0, 600) und (0,150; 0, 60) .
Das von den drei Transmissionsspektren aufgespannte
Farbdreieck im CIE-Farbdiagramm wird in der Regel durch einen blauen Punkt im blauen Bereich, durch einen grünen Punkt im grünen Bereich und durch einen roten Punkt im roten Bereich aufgespannt. Der blaue Punkt wird hierbei in der Regel durch den Peak des ersten Transmissionsspektrums mit maximaler Intensität festgelegt, während der grüne Punkt in der Regel durch den Peak des zweiten Transmissionsspektrums mit maximaler Intensität festgelegt wird und der rote Punkt durch den Peak des dritten Transmissionsspektrums mit maximaler Intensität .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 4 werden zwei Ausführungsbeispiele einer
Beleuchtungseinrichtung beschrieben .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 5 bis 7 wird jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung beschrieben.
Figur 8 zeigt exemplarisch und schematisch ein
Gesamtspektrum, wie es von einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung (Kurve A, gepunktet) und einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel (Kurve B, durchgezogene Linie) ausgesandt wird.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 9 und 10 wird ein Ausführungsbeispiel eines Absorbermaterials beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figur 11 wird ein Display oder ein Fernseher gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Figur 12 zeigt das Adobe RGB-Standard-Dreieck (Kurve 0,
gestrichelt) , eine schematische Darstellung eines Farbdreieckes, das durch ein Farbfiltersystem in Verbindung mit einer herkömmlichen
Beleuchtungseinrichtung (Kurve A, gepunktet) , sowie zwei Farbdreiecke, die jeweils durch ein Farbfiltersystem in Verbindung mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel (Kurve B, gestrichelt/gepunktet und C, durchgezogen) erzeugt werden.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst eine Vielzahl an Leuchtdioden 2, die auf einen Träger 3 aufgebracht sind. Jede Leuchtdiode 2 weist hierbei ein Bauelementgehäuse 4 mit einer Ausnehmung auf. Auf dem Boden der Ausnehmung ist jeweils ein
strahlungsemittierender Halbleiterkörper 5 montiert. Der Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 5 ist hierbei
vorliegend dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum auszusenden, das einen ersten Peak 6 aus dem blauen Spektralbereich aufweist.
Figur 2 zeigt exemplarisch, wie eine Leuchtdiode 2 der
Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 1 im Detail
ausgestaltet sein kann. Der Halbleiterkörper 5 der
Leuchtdiode 2 ist von einem Matrixmaterial 7 umgeben, bei dem es sich beispielsweise um ein Silikon oder um ein Epoxid handelt. In das Matrixmaterial 7 ist ein Leuchtstoff 8 eingebracht, der dazu geeignet ist, die blaue Strahlung mit dem ersten Spektrum, das den ersten Peak 6 umfasst, in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Spektrums
umzuwandeln, das den zweiten Peak 9 aufweist. Der zweite Peak 9 liegt hierbei im grünen Spektralbereich. Zudem umfasst das Matrixmaterial 7 einen weiteren Leuchtstoff 8', der dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des
Halbleiterkörpers 5 mit dem ersten Spektrum in
elektromagnetische Strahlung mit einem dritten Spektrum, das den dritten Peak 10 aufweist, umzuwandeln. Der dritte Peak 10 liegt hierbei im roten Spektralbereich.
Das Matrixmaterial 7, das als Verguss des Halbleiterkörpers dient, ist somit aufgrund der Leuchtstoffe 8, 8' als
Konversionselement 11 ausgebildet. Das Konversionselement 11 ist aufgrund der beiden Leuchtstoffe 8, 8' dazu geeignet, die elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum
teilweise in elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum und teilweise in elektromagnetische Strahlung mit dem dritten Spektrum umzuwandeln. Ein gewisser Teil der
Strahlung des ersten Spektrums, die von dem Halbleiterkörper 5 ausgesandt wird, durchläuft den Verguss unkonvertiert . Die Leuchtdiode 2 sendet somit mischfarbiges Licht aus, das sich aus elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum, aus elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum und aus elektromagnetischer Strahlung mit dem dritten
Spektrum zusammensetzt. Weiterhin umfasst der Verguss vorliegend ein Absorbermaterial 12, das einen Teil der Strahlung des zweiten Peaks 9
absorbiert und so die Halbwertsbreite des zweiten Peaks 9 verringert. Zusätzlich umfasst der Verguss vorliegend ein weiteres Absorbermaterial 12 ' , das von dem ersten
Absorbermaterial 12 verschieden ist. Das weitere
Absorbermaterial 12' ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des dritten Peaks 10 zu absorbieren, sodass auch die Halbwertsbreite des dritten Peaks 10 verringert ist. Alternativ ist es auch möglich, dass das erste
Absorbermaterial 12 dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des Gesamtspektrums zu absorbieren, deren
Wellenlänge zwischen dem ersten Peak 6 und dem zweiten Peak 9 im cyanfarbenen Spektralbereich liegt. Bevorzugt absorbiert das erste Absorbermaterial 12 hierbei keine Strahlung aus dem Wellenlängenbereich der Halbwertsbreite des ersten Peaks 6 und des zweiten Peaks 9. Das zweite Absorbermaterial 12' ist bei dieser Alternative weiterhin bevorzugt dazu geeignet, Strahlung des Gesamtspektrums zu absorbieren, deren
Wellenlänge zwischen dem zweiten Peak 9 und dem dritten Peak 10 im gelben Spektralbereich liegt. Bevorzugt absorbiert auch das zweite Absorbermaterial 12' hierbei keine Strahlung aus dem Wellenlängenbereich der Halbwertsbreite des ersten Peaks 6 und des zweiten Peaks 9.
Die Figuren 3 und 4 zeigen schematische Schnittdarstellungen zweier verschiedener Leuchtdioden 2, wie sie alternativ bei der Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 1 verwendet werden können. Besonders bevorzugt sind hierbei die
Leuchtdioden 2 gemäß der Figur 3 und die Leuchtdioden 2 gemäß der Figur 4 alternierend auf dem Träger 3 der
Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 1 angeordnet.
Die Leuchtdiode 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 weist einen Verguss auf, der einen Leuchtstoff 8 umfasst. Der Verguss ist bei der Leuchtdiode 2 der Figur 3 somit ebenfalls als Konversionselement 11 ausgebildet. Der Leuchtstoff 8 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten
Spektrums mit dem ersten Peak 6 teilweise in
elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums mit dem zweiten Peak 9 umzuwandeln. Das zweite Spektrum mit dem zweiten Peak 9 liegt hierbei im grünen Spektralbereich.
Weiterhin umfasst der Verguss ein Absorbermaterial 12', das beispielsweise einen Teil der Strahlung des grünen Peaks 9 absorbiert und so dessen Halbwertsbreite verringert.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial 12' dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zwischen dem ersten Peak 6 und dem zweiten Peak 9 zu absorbieren.
Die Leuchtdiode 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist im Unterschied zu der Leuchtdiode 2 gemäß der Figur 3 einen Leuchtstoff 8' auf, der Strahlung des ersten Spektrums mit dem ersten Peak 6 in Strahlung des dritten Spektrums mit dem dritten Peak 10 umwandelt. Das dritte Spektrum mit dem dritten Peak 10 liegt hierbei im roten Spektralbereich. Weiterhin umfasst der Verguss ein Absorbermaterial 12, das beispielsweise einen Teil der Strahlung des roten Peaks 10 absorbiert und so dessen Halbwertsbreite verringert.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial 12 dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zwischen dem zweiten Peak 9 und dem dritten Peak 10 zu absorbieren.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist einen Träger 3 auf, auf dem eine Vielzahl gleichartiger Halbleiterkörper 5 aufgebracht ist. Die
Halbleiterkörper 5 sind dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum auszusenden, das einen ersten Peak 6 im blauen Spektralbereich aufweist. Einer der Halbleiterkörper 5 ist hierbei mit einem
Konversionselement 11 versehen, das vorliegend als Plättchen ausgebildet ist. Beispielsweise kann es sich um ein
harzbasiertes Plättchen oder um ein Keramikplättchen handeln. Das Plättchen ist in direktem Kontakt auf die
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers 5
aufgebracht. Das Konverterplättchen 11 ist dazu geeignet, die erste Strahlung des Halbleiterkörpers 5 aus dem blauen
Spektralbereich möglichst vollständig in elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum umzuwandeln. Das zweite Spektrum weist hierbei einen zweiten Peak 9 auf, der im grünen Spektralbereich liegt. Der Halbleiterkörper 5 mit dem Konverterplättchen 11 ist weiterhin von einem Vergussmaterial umgeben, in das Absorberpartikel 12' eingebracht sind. Die Absorberpartikel 12' sind beispielsweise dazu geeignet, die Halbwertsbreite des grünen Peaks 9 zu verringern, indem sie einen Teil der Strahlung des grünen Peaks 9 absorbieren. Das Konversionselement 11 ist dem Halbleiterkörper 5 in dessen Lichtweg nachgeordnet. Weiterhin ist das
Absorbermaterial 12' dem Konversionselement 11 im Lichtweg des Halbleiterkörpers 5 nachgeordnet. Das Licht des
Halbleiterkörpers durchläuft mit anderen Worten zuerst das Konversionselement 11 und wird von diesem möglichst
vollständig in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs konvertiert. Danach durchläuft die konvertierte Strahlung das Absorbermaterial 12.
Ein weiterer Halbleiterkörper 5 ist mit einem weiteren
Konversionselement 11 versehen, das ebenfalls als Plättchen ausgebildet ist und in direktem Kontakt auf die
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers 5 aufgebracht ist. Das Konversionselement 11 ist dazu geeignet, die
Strahlung des Halbleiterkörpers 5 mit dem ersten Spektrum möglichst vollständig in elektromagnetische Strahlung mit dem dritten Spektrum umzuwandeln. Das dritte Spektrum weist einen dritten Peak 10 aus dem roten Spektralbereich auf. Der weitere Halbleiterkörper 5 ist weiterhin von einem
Vergussmaterial umgeben, in das Absorbermaterial 12 in
Partikelform eingebracht ist. Das Absorbermaterial 12 ist beispielsweise dazu geeignet, die Halbwertsbreite des roten Peaks 10 zu verringern, indem es einen Teil der Strahlung des roten Peaks 10 absorbiert. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial 12 dazu geeignet ist,
elektromagnetische Strahlung zwischen dem zweiten Peak 9 und dem dritten Peak 10 zu absorbieren. Ein weiterer
Halbleiterkörper 5 ist frei von einem Konversionselement 11 und einem Absorbermaterial 12, 12'.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 umfasst wiederum eine Vielzahl an Halbleiterkörpern 5, 5'. Hierbei unterscheiden sich jedoch die Halbleiterkörper 5, 5' voneinander. Einer der
Halbleiterkörper 5 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aus dem blauen
Spektralbereich auszusenden. Auf der
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers 5 ist ein Konversionselement 11 aufgebracht, das einen Teil der
Strahlung mit dem ersten Spektrum in elektromagnetische Strahlung mit dem dritten Spektrum umwandelt. Das dritte Spektrum weist hierbei einen dritten Peak 10 im roten
Spektralbereich auf. Weiterhin sind der Halbleiterkörper 5 und das Konversionselement 11 von einem Verguss umgeben, in den Absorberpartikel 12' eingebracht sind. Das
Absorbermaterial 12' ist beispielsweise dazu geeignet, die Halbwertsbreite des roten Peaks 10 zu verringern, in dem es einen Teil der Strahlung des roten Peaks 10 absorbiert.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Absorbermaterial 12' dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zwischen dem zweiten Peak 9 und dem dritten Peak 10 zu absorbieren.
Das Konversionselement 11 ist dem Halbleiterkörper 5 in dessen Lichtweg nachgeordnet. Weiterhin ist das
Absorbermaterial 12' dem Konversionselement 11 im Lichtweg des Halbleiterkörpers 5 nachgeordnet. Das Licht des
Halbleiterkörpers 5 durchläuft mit anderen Worten zuerst das Konversionselement 11 und wird von diesem teilweise in
Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs konvertiert. Danach durchläuft die konvertierte Strahlung und die
unkonvertierte das Absorbermaterial 12. Ein weiterer Halbleiterkörper 5' auf dem Träger 3 ist frei von einem Konversionselement 11 und einem Absorbermaterial 12, 12'. Dieser Halbleiterkörper 5' ist dazu geeignet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Spektrum auszusenden, das einen zweiten Peak 9 im grünen Spektralbereich aufweist.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 7 unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 6 dadurch, dass der Halbleiterkörper 5, der blaue Strahlung emittiert, frei ist von einem Konversionselement 11 und stattdessen der Halbleiterkörper 5', der elektromagnetische Strahlung aus dem grünen Spektralbereich aussendet, mit einem Konversionselement 11 versehen ist. Das Konversionselement 11 wandelt einen Teil der Strahlung des zweiten Spektrums in Strahlung mit einem dritten Spektrum um, wobei das dritte Spektrum einen dritten Peak 10 im roten Spektralbereich aufweist. Der Halbleiterkörper 5' mit dem Konversionselement 11 ist weiterhin von einem Vergussmaterial umgeben, in das ein Absorbermaterial 12 eingebracht ist. Das Absorbermaterial 12 absorbiert beispielsweise wiederum einen Teil des roten Peaks 10, sodass dessen Halbwertsbreite verringert ist.
Weiterhin ist es wiederum auch möglich, dass das
Absorbermaterial 12' dazu geeignet ist, elektromagnetische
Strahlung zwischen dem zweiten Peak 9 und dem dritten Peak 10 zu absorbieren.
Figur 8 zeigt beispielhaft ein Gesamtspektrum (Kurve B, durchgezogene Linie) , wie es von der Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß der Figur 6 ausgesandt werden kann. Das
Gesamtspektrum setzt sich aus dem ersten Spektrum mit dem ersten Peak 6, dem zweiten Spektrum mit dem zweiten Peak 9 und dem dritten Spektrum mit dem dritten Peak 10 zusammen. Der dritte Peak 10 ist hierbei mittels eines
Konversionselementes 11 erzeugt, während der erste Peak 6 und der zweite Peak 9 jeweils von einem Halbleiterkörper 5, 5' stammen . Das erste Spektrum mit dem ersten Peak 6 liegt im blauen Spektralbereich und weist ein lokales Maximum bei einer Wellenlänge λ1ιη3χ von cirka 450 Nanometer auf. Die
Halbwertsbreite des ersten Peaks beträgt cirka 20 Nanometer.
Das zweite Spektrum mit dem zweiten Peak 9 liegt im grünen Spektralbereich und weist ein lokales Maximum bei einer Wellenlänge λ2ιηειχ von cirka 530 Nanometer auf. Die
Halbwertsbreite des zweiten Peaks 9 beträgt cirka 35
Nanometer.
Das dritte Spektrum mit dem dritten Peak 10 liegt im roten Spektralbereich und weist ein lokales Maximum bei einer Wellenlänge λ3ιηειχ von cirka 660 Nanometer auf. Die
Halbwertsbreite des dritten Peaks 10 beträgt cirka 90
Nanometer. Die Halbwertsbreite des dritten Peaks 10 ist aufgrund des Absorbermaterials 12 verringert.
In Figur 8 ist weiterhin das Gesamtspektrum einer
herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung ohne Absorbermaterial 12, 12' dargestellt (Kurve A) . Auch dieses Gesamtsspektrum setzt sich aus dem ersten Spektrum mit einem ersten Peak 6 im blauen Spektralbereich, einem zweiten Spektrum mit einem zweiten Peak 9 im grünen Spektralbereich und einem dritten Spektrum mit einem dritten Peak 10' im roten Spektralbereich zusammen. Insbesondere das dritte Spektrum mit dem dritten Peak 10' unterscheidet sich hierbei von dem dritten Spektrum mit dem dritten Peak 10 gemäß der Kurve B. So ist das lokale Maximum des Peaks 10' hin zu kürzeren Wellenlängen verschoben und liegt bei einer Wellenlänge λ3'ιηειχ von cirka 640
Nanometer. Insbesondere ist jedoch die Halbwertsbreite des dritten Peaks 10' gemäß der Kurve A gegenüber der
Halbwertsbreite des dritten Peaks 10 gemäß der Kurve B um cirka 20 Nanometer verbreitert. Die Verwendung des Absorbermaterials 12, 12' führt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 somit zu einer Verschmälerung des dritten Peaks 10' der roten Strahlung von cirka 20 Nanometer.
Figur 9 zeigt ein anorganisches poröses Matrixmaterial 13 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das in Form von Partikeln vorliegt, während Figur 10 eine schematische
Schnittdarstellung durch die Poren 14 des anorganischen porösen Matrixmaterials 13 darstellt. Auf die Oberfläche der Poren 14 sind beabstandet voneinander Partikel eines
Absorbermaterials 12 aufgebracht. Bei dem Absorbermaterial 12 kann es sich beispielsweise um ein Material handeln, das absorbierte elektromagnetische Strahlung in Wärme oder in Licht einer anderen Wellenlänge umwandelt.
Das Display gemäß der Figur 11 weist eine
Beleuchtungseinrichtung 1 auf, wie sie anhand der Figuren 1 bis 4 bereits beschrieben wurde. Weiterhin umfasst das
Display gemäß der Figur 11 ein Filtersystem 15, das rote
Filter 16, grüne Filter 17 und blaue Filter 18 umfasst. Die blauen Filter 18, die grünen Filter 17 und die roten Filter 16 des Farbfiltersystems 15 dienen dazu, Subpixel des
Displays zu definieren. Das Filtersystem 15 ist den
Halbleiterkörpern 5 in deren Abstrahlrichtung nachgeordnet. Die gesamte elektromagnetische Strahlung, die sich aus
Strahlung des ersten Spektrums, aus Strahlung des zweiten Spektrums und aus Strahlung des dritten Spektrums
zusammensetzt, durchläuft das Farbfiltersystem 15. Der blaue Filter 18 filtert das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines ersten Transmissionsspektrums aus dem blauen
Spektralbereich. Das grüne Licht und das rote Licht des Gesamtspektrums werden hierbei bevorzugt möglichst vollständig von dem blauen Filter 18 absorbiert. Der grüne Filter 17 des Farbfiltersystems 15 filtert das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines zweiten Transmissionsspektrums aus dem grünen Spektralbereich. Das blaue Licht und das rote Licht des Gesamtspektrums werden hierbei bevorzugt möglichst vollständig von dem grünen Filter 17 absorbiert. Durchläuft das Licht des Gesamtspektrums den roten Filter 16, so filtert der rote Filter 16 die gesamte elektromagnetische Strahlung mit dem Gesamtspektrum zu Licht eines dritten
Transmissionsspektrums aus dem roten Spektralbereich. Das blaue Licht und das grüne Licht des Gesamtspektrums werden hierbei bevorzugt möglichst vollständig von dem roten Filter 16 absorbiert. Das Display gemäß Figur 11 kann auch als Fernseher
ausgebildet sein.
Figur 12 zeigt verschiedene Farbdreiecke, die mittels
verschiedener Transmissionsspektren aufgespannt werden
(Kurven A, B, C) . Die Transmissionsspektren sind hierbei durch verschiedene Beleuchtungseinrichtungen 1 mit
unterschiedlichen Gesamtspektren erzeugt. Figur 12 zeigt weiterhin zum Vergleich das Adobe RGB-Standarddreieck (Kurve 0) . Bei der Beleuchtungseinrichtung, deren elektromagnetische Strahlung in Verbindung mit einem Farbfiltersystem 15 ein
Farbdreieck gemäß Kurve A aufspannt, handelt es sich um eine herkömmliche Beleuchtungseinrichtung ohne Absorbermaterial 12, 12'. Die Beleuchtungseinrichtung 1, deren
elektromagnetische Strahlung in Verbindung mit einem
Farbfiltersystem 15 ein Farbdreieck gemäß Kurve B aufspannt, weist eine geringe Konzentration Absorbermaterial 12, 12' auf, während die Beleuchtungseinrichtung 1, deren
elektromagnetische Strahlung in Verbindung mit einem Farbfiltersystem 15 ein Farbdreieck gemäß Kurve C aufspannt, eine hohe Konzentration an Absorbermaterial 12, 12' enthält. Die Konzentration der Partikel des Absorbermaterial 12, 12' im Verguss der Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß Kurve B ist um ungefähr einen Faktor 10 kleiner als die Konzentration der Partikel des Absorbermaterial 12, 12' im Verguss der Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß Kurve C. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102013103984.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungseinrichtung (1) zur Hinterleuchtung eines Displays oder eines Fernsehers, wobei die
Beleuchtungseinrichtung (1) im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit einem Gesamtspektrum aussendet, das einen ersten Peak (6), einen zweiten Peak (9) und einen dritten Peak (10) aufweist, wobei
- zumindest die elektromagnetische Strahlung einer der Peaks (6, 9, 10) mittels eines Konversionselements (11) erzeugt ist, und
- die Beleuchtungseinrichtung ein Absorbermaterial (12, 12') aufweist, das einen vorgegeben spektralen Bereich des
Gesamtspektrums absorbiert.
2. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei dem der vorgegeben spektrale Bereich Teil des Peaks (6, 9, 10) ist, der mittels des Konversionselements (11) erzeugt ist und eine Halbwertsbreite dieses Peaks (6, 9, 10), dadurch verringert, dass das Absorbermaterial (12, 12') einen Teil der Strahlung des Peaks (6, 9, 10) absorbiert.
3. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei der die Halbwertsbreite des Peaks (6, 9, 10) durch die Absorption des Absorbermaterials (12, 12') um mindestens 0,5 Nanometer verringert ist.
4. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche,
bei der der erste Peak (6) im blauen Spektralbereich, der zweite Peak (9) im grünen Spektralbereich und der dritte Peak (10) im roten Spektralbereich liegen und die Halbwertsbreite des grünen Peaks (9) und/oder des roten Peaks (10) mittels des Absorbermaterials (12, 12') verringert ist.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der
der durch das Absorbermaterial (12, 12') absorbierte
spektrale Bereich des Gesamtspektrums zwischen zwei direkt benachbarten Peaks (6, 9, 10) liegt.
6. Beleuchtungseinrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der
der erste Peak (6) im blauen Spektralbereich, der zweite Peak (9) im grünen Spektralbereich und der dritte Peak (10) im roten Spektralbereich liegen und das Absorbermaterial einen vorgegeben spektralen Bereich zwischen dem ersten Peak (6) und dem zweiten Peak (9) aus dem cyanfarbenen Spektralbereich oder einen vorgegeben spektralen Bereich zwischen dem zweiten (9) Peak und dem dritten Peak (10) aus dem gelben
Spektralbereich absorbiert.
7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche, mit:
- einem Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist,
- einem Konversionselement (11), das die elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum teilweise in
elektromagnetische Strahlung mit einem zweiten Spektrum, das den zweiten Peak (9) aufweist, und teilweise in
elektromagnetische Strahlung mit einem dritten Spektrum, das den dritten Peak (10) aufweist, umwandelt.
8. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit:
- einem Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist,
- einem weiteren Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum
aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist, wobei in dem Lichtweg des weiteren Halbleiterkörpers (5, 5') ein
Konversionselement (11) angeordnet ist, das die
elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums des
weiteren Halbleiterkörpers (5, 5') teilweise in
elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums oder in elektromagnetische Strahlung des dritten Spektrums umwandelt.
9. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit:
- einem Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb
elektromagnetische Strahlung mit einem ersten Spektrum aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist,
- einem weiteren Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum
aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist, wobei in dem Lichtweg des weiteren Halbleiterkörpers (5, 5') ein
Konversionselement (11) angeordnet ist, das die
elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in
elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums umwandelt, und
- einem weiteren Halbleiterkörper (5, 5'), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung mit dem ersten Spektrum
aussendet, das den ersten Peak (6) aufweist, wobei in dem Lichtweg des weiteren Halbleiterkörpers (5, 5') ein weiteres Konversionselement (11) angeordnet ist, das die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in
elektromagnetische Strahlung des dritten Spektrums umwandelt.
10. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche,
bei dem das Absorbermaterial (12, 12') die absorbierte elektromagnetische Strahlung in Wärme umwandelt.
11. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei der als Absorbermaterial (12, 12') Nanopartikel oder
Interferenzfilter verwendet sind.
12. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei der das Absorbermaterial (12, 12') die absorbierte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs konvertiert.
13. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche,
bei der das Absorbermaterial (12, 12') in ein anorganisches poröses Matrixmaterial (13) eingebracht ist.
14. Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei der das anorganische poröse Matrixmaterial (13) als eine
Vielzahl an Partikeln ausgebildet ist.
15. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
bei der das Absorbermaterial (12, 12') in einem
Matrixmaterial (7) gelöst ist oder kovalent an das
Matrixmaterial (7) gebunden ist.
16. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche,
bei der das Konversionselement (11) ein organisches
Matrixmaterial (7) aufweist, in das Partikel eines
Leuchtstoffes (8, 8') eingebracht sind.
17. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
bei der ein wellenlängenkonvertierendes keramisches Plättchen als Konversionselement (11) verwendet ist.
18. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen
Ansprüche,
bei der das Absorbermaterial (12, 12') von dem
Konversionselement (11) umfasst ist.
19. Display oder Fernseher mit:
- einer Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der obigen Ansprüche, und
- Farbfiltersystem (15) umfassend einen blauen Filter (18), der das Licht des Gesamtspektrums, zu Licht eines ersten Transmissionsspektrums filtert, einen grünen Filter (17), der das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines zweiten
Transmissionsspektrums filtert und einen roten Filter (16), der das Licht des Gesamtspektrums zu Licht eines dritten Transmissionsspektrums filtert.
20. Display oder Fernseher nach dem vorherigen Anspruch, bei dem ein zu dem Farbeindruck des ersten
Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm, ein zu dem Farbeindruck des zweiten
Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm und ein zu dem Farbeindruck des dritten Transmissionsspektrums korrespondierender Punkt im CIE- Farbdiagramm ein Farbdreieck innerhalb des CIE-Normdiagramms aufspannt, das einen Überdeckungsgrad von mindestens 90 % mit einem der folgenden Farbdreiecke aufweist: Adobe RGB- Farbdreieck, NTSC-Farbdreieck, sRGB-Farbdreieck .
PCT/EP2014/057525 2013-04-19 2014-04-14 Beleuchtungseinrichtung zur hinterleuchtung eines displays oder eines fernsehers, display und fernseher Ceased WO2014170268A1 (de)

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