WO2019145165A1 - Optoelectronic component and component composite thereof - Google Patents

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WO2019145165A1
WO2019145165A1 PCT/EP2019/050671 EP2019050671W WO2019145165A1 WO 2019145165 A1 WO2019145165 A1 WO 2019145165A1 EP 2019050671 W EP2019050671 W EP 2019050671W WO 2019145165 A1 WO2019145165 A1 WO 2019145165A1
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WO
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lens
optoelectronic
component
light source
semiconductor light
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PCT/EP2019/050671
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Tobias Schmidt
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Osram Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/08Refractors for light sources producing an asymmetric light distribution
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • GPHYSICS
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    • G02B19/0061Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component and a composite component.
  • Horticulture lighting for the rearing of useful and ornamental plants have long been known in the art, ranging from simple light bulbs on Metalldampflam pen up to the modern optoelectronic lighting systems lighting systems of light-emitting diodes (LEDs) on Hableiterbasis and based on organic LEDs (OLEDs ).
  • LEDs light-emitting diodes
  • OLEDs organic LEDs
  • the most well-known examples are the greenhouses made of glass or, in the meantime, transparent plastics which, especially in the winter months, require additional and controlled lighting.
  • the optoelectronic components of the present invention and a component composite produced therefrom are suitable - without being limited thereto - especially for the so-called "indoor horticulture.”
  • indoor horticulture a component composite produced therefrom.
  • plant growth chambers such as those offered by Agrilution. These cabinets can be installed in private homes, shops or restaurants and are becoming more and more important, as modern lighting technology, eg based on LEDs, has high luminous efficiencies and low power consumption at the same time, so that such indoor farming energetically became attractive only in recent times.
  • Indoor lighting devices for plant irradiation may include a variety of functional components, in particular light sources (LED, laser, OLED), light source control gear, control devices for the light source control gear, sensors, feedback devices, control devices, day and night specific lighting scenarios, summer- and winter-specific lighting scenarios, air movement measuring equipment, measuring and analysis equipment, air humidity measuring equipment, temperature measuring equipment systems, such as self-propelled lighting, AGV (auto-guided vehicles), databases, cloud connection and thus Internet of Things (IoT) )
  • Ability machine-learning connection, data analytics, integration into ecological energy supply circuits, integration in supply-on-demand and user interfaces, as well as optoelectronic devices such as lenses, mirrors, filters, phosphors and the like.
  • a light source can emit radiant power in the ultraviolet and / or visible and / or infrared spectral range.
  • the control device acquires input quantities of, for example, measurement sensors (such as temperature and humidity) and selected light recipes, and controls the intensity and / or color and / or operation mode of the light sources. As a result, optimal lighting can be provided depending on the growth phase and the degree of maturity of the plants.
  • plants is intended to mean all types of cultivation products or Agricultural crops include, for example, vegetables (salads), nuts, fruits, mushrooms, flowers, cannabis, medicinal or medicinal plants and herbs, hydroponic plants, tropical plants, algae, aquatic plants, seagrass, seedlings, seeds, grass, ornamental trees , It is known that the plants or plants, depending on the growth and maturation phase, require optimal radiation of suitable wavelength distribution and intensity. This is also referred to as growth-related light recipes.
  • Phytochrome activity controls different reactions such as leaf elongation, neighbor perception, shadow avoidance, stem elongation, seed germination and flower induction.
  • Color adjustability (spectral emission characteristic, spectral range increase or decrease of a spectral range)
  • lamps opticalelectronic components
  • optics which are arranged centrally along a longitudinal axis of a lekssge stretched (linear) lamp and have a symmetrical shape with respect to the longitudinal axis.
  • LED lights of the prior art as described for example in DE 202017002850 Ul, have linear sym metric lenses.
  • these have the disadvantage that they lead to ei ner light distribution in a plant lighting device, in which it comes in the outer areas to a shadowing of the more external plants. This leads to uneven plants growing in the illuminated unit. In particular, the plants grow faster in the field of better lighting and where the lighting is weaker or the shading larger, the plants grow slower, resulting in uneven growth or different maturity of the individual plants.
  • symmetrical optics can be designed so that they abstract an extremely wide beam of light, and thus also light up the peripheral plants. However, the cone of light is then widened so far that a large part of the light leaves the planted area, making these optics inefficient.
  • Optics with strong refraction can also have a chromatic aberration and Fresnel reflection aufwei sen. The Fresnel reflection reduces the efficiency of the luminaire, the chromatic aberration leads to color inhomogeneities.
  • the present invention relates to an opto-electronic device with
  • the invention further relates to a component network having a plurality of optoelectronic components according to the invention, wherein the optoelectronic components of the component network are spaced apart by two rows and the asymmetric lenses of the optoelectronic components of a component network are placed so that they are in relation to the longitudinal center line between the optoelectronic Components of a composite component are arranged symmetrically.
  • the asymmetric lenses are placed in mirror image, that is, for example, the 'thick sides' of the lenses to each other.
  • the term "optoelectronic component” is understood to mean, for example, a luminaire which typically has a plurality of light sources, in particular semiconductor light sources, The plurality of light sources can be combined in a modular fashion become.
  • One or more such inventive asymmetric lens preferably cover / cover all light sources of a row of light sources, in particular a linear row.
  • a series of light sources may in particular be a series of light sources of a first optoelectronic component, which may be part of a first series of components. It can then, as stated above, optoelectronic construction elements arranged in two rows.
  • Another asym metric lens or several other asymmetric Lin sen, which is arranged in mirror image to the lens or the lenses of the first set of components is / covers, then preferably covers a number of light sources of a building element of the second series of opto electronic components ,
  • component network is understood to mean a combination of such lamps (optoelectronic components)
  • two lamps are required to illuminate a target area for indoor farming in accordance with the above-mentioned requirements.
  • the inventive optoelectronic Bauelemen te and in particular by the use of an asymmet rical lens formed cover body which is disposed over the semiconductor light sources, at the same time results in a high efficiency of the construction elements used, a very homogeneous irradiance in the required wavelength range and / or the best possible Color homogeneity with minimal shading of external plants.
  • linear component composites can be arranged over a preferably rectangular plant tray so that the irradiation of each longitudinal side of the plant shell is largely in the direction of the opposite side of the plant husk and on the respective side nä a steep Waste of irradiation has strength, so that only a small fraction of the radiation outside the nearer edge of Pflan zenschale passes at the same time minimized shadow formation on the nearer edge side.
  • the optoelectronic component according to the invention with asymmetric lens is simple and without much technical effort to produce.
  • To calculate the lens shape one may use the method of tailoring or the method of geometric construction Textbooks dealing with these topics are, for example, "Introduction to nonimaging optics” by Julio Chavez and “Nonimaging Opics” by Roland Winston, Juan C. Minano and Pablo Benitez, in one embodiment, it may be noted that the light rays in a transverse plane of the lens undergo an approximately equal refraction when entering and exiting the lens, if the refraction were at a plane of the lens or the lens body (coupling or decoupling surface) significantly larger, then this could lead to increased chromatic aberration.
  • the refraction of the source of the semiconductor light can be emitted electromagnetic radiation in the lens substantially split between a coupling surface of the lens and a decoupling surface of the lens split up.
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor light source can change its direction when entering the lens via one or the coupling surface, in particular essentially to the same angle, such as when exiting the lens via one or the decoupling surface.
  • Another aspect is the reduction of Fresnel reflections. The larger the angle at which a light beam strikes an interface, the more light is reflected. If one avoids a structure where one angle is significantly larger than the second one, since the entrance and exit angles are equal, then one reduces the Fresnel reflections and increases the efficiency of the optical design.
  • the lens itself can be made simply by injection molding, linear extrusion or embossing.
  • the lens itself can be made of plastic, silicone or glass.
  • lighting installations for Pflan zenbau robust in relation to a caused by the plant growth change the source-target distance, which may be in the range of 300 mm to 450 mm, for example.
  • the optoelectronic components, in particular equipped with LEDs or OLEDs, are ideally suited to the requirements of large-scale indoor farming, in particular vertical farming, city farming, urban farming, as well as for smaller (built-in) Units for homes or apartments.
  • one LED or several LEDs can be used, wherein the LED or one of the plurality of LEDs emits radiation with one of the following colors or one of the following wavelength ranges: UV, blue, green, red, IR.
  • the at least one LED may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED).
  • the phosphor or another phosphor can be arranged remotely from the light-emitting diode ("remote phosphor").
  • the LED may be in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one light emitting diode having one or more LED chips.
  • inorganic LEDs for example based on AlInGaN or InGaN or AlInGaP
  • OLEDs organic LEDs
  • IR-emitted Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) can also be used.
  • OLED luminous layer or several OLED luminous layers or an OLED luminous area.
  • the emission wavelengths of the light-emitting components may be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range.
  • the respective light sources can be equipped with a primary optics for beam shaping.
  • the direction is be distinguished, in which the vector center of gravity of the light intensity weighted propagation directions of the emit oriented radiation (primary radiation and secondary radiation) is located.
  • the optoelectronic components according to the invention can also be used in headlamps for vehicle lighting, effect lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting or lighting for aquatic sports and animal breeding.
  • the lens with respect to a perpendicular to the carrier plane or plat tenförmigen or planar carrier body standing plane, wel che is parallel to the longitudinal direction of the lens, be designed asymmetically.
  • the elongated and / or cup-shaped and / or - seen in cross-section - U-shaped or si-shaped lens in cross-section seen asymmetrically designed. It is also conceivable to design the lens cylindric. Further preferably, an inner Surface or coupling surface of the lens, which can point towards Trä gerenia, concave and an outer surface or outcoupling surface of the lens designed convex.
  • the coupling-in surface and the coupling-out surface of the lens each extend along an arc or a curve.
  • the Einkoppelflä surface and the decoupling surface can thereby - seen in cross-section - in a direction of extension first of the, in particular plate-shaped, carrier body away and extend from a certain extension path back to the carrier body.
  • In cross-section and in the direction of extension of the surfaces - starting from a first end portion of the surfaces towards a two-th end portion - seen is preferably a distance between the coupling surface and the decoupling surface respec ßer, which in a simple manner, a desired asymmetry of the lens can be formed.
  • the lens in cross section can be seen transversely to the longitudinal axis, in particular approximately, have an arcuate shape.
  • the thickness of the lens may increase along the arc shape from side to side, especially steadily.
  • the lens may further comprise two holding portions or flange portions, between which the coupling surface and a coupling-out surface extend.
  • the lens can be attached to the carrier body.
  • the flange portions he preferably extend in a plane.
  • a homogeneity of the irradiance on a target level by an arrangement of optoelectronic components according to the invention is preferably between 0.25 to 0.50, preferably between 0.35 to 0.50, wherein the homogeneity is the ratio of minimum irradiation strength to maximum irradiance can.
  • the Minim least one semiconductor light source by means of a Steuerein direction in its intensity and / or color and / or ih rem operating mode be changeable.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of an optoelectronic device according to the invention according to an imple mentation form
  • FIG. 2a and b show a schematic positioning of a lighting according to the prior art (FIG. 2a) and a lighting using the optoelectronic components according to the invention along the longitudinal sides of a plant tray (FIG. 2b);
  • Fig. 3 is a schematic representation of the irradiation characteristic of the optoelectronic device according to the invention, which is positioned at a longitudinal side of a plant tray; 4 shows diagrams with irradiance distributions of a two-row component network as a function of the source-target distance;
  • Figure 5 is a schematic representation of a erfindungsge MAESSEN component network over a target plane
  • FIG. 6 shows diagrams with irradiance distributions of a gapless, double-row component network as a function of the source-target distance
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of the present invention AF 1.
  • An optoelectronic component 1 provides a support body 2, on the light sources or semiconductor light sources 3 are mounted. With suitable electrical supply, the semiconductor light sources 3 emit light as primary radiation, for example blue or red light.
  • a primary radiation preferably an ultraviolet or blue primary radiation, but also by means of a wavelength conversion element (phosphor) in light of a certain wavelength (conversion light, for example, yellow light), at least partially konver benefits, in which case, for example, the mixture of unconverted blue primary radiation and yellow convergence radiation produces white useful light.
  • OSRAM OSLON® and OSRAM Duris® LEDs are preferably used as light sources, for example in Deep Blue (460 nm, GD DASPA1.14), Deep Blue (460 nm, LD CQAR), Deep Blue (460 nm, LD CQDP). , Blue (470 nm, GB DASPA1.13), Red (625 nm, GR DASPA1.23), Red (625 nm, LR CP7P), Far Red (660 nm, GH CSHPM 1.24), Hyper Red (730 nm, Oslon Square Hyper Red), White (4000K, OSRAM OSLON® Square GW CSSRM1.BM).
  • Deep Blue 460 nm, GD DASPA1.14
  • Deep Blue 460 nm, LD CQAR
  • Deep Blue 460 nm, LD CQDP
  • Blue 470 nm, GB DASPA1.13
  • the optoelectronic component 1 for example, exclusively as semiconductor light sources 3 directly emit animal LEDs of the same color, or from finally phosphor-converted LEDs the same color temperature.
  • the optoelectronic component 1 can have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only two different types of LEDs, for example red and blue. Other combinations can be: Deep Blue and Hyper Red, White and Red (660 nm), Red (625 nm) and Hyper Red (730 nm), etc.
  • the optoelectronic component 1 may have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only three different types of LEDs, for example red and blue and white.
  • the optoelectronic component 1 may, for example, have an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only four different LED types, for example blue, white, red (625 nm) and Far Red (720 nm).
  • the optoelectronic component 1 can have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only five different LED types, for example deep blue (460 nm) blue (470 nm), white (4000 k), red (625 nm) and Far Red (720 nm).
  • the light sources of different colors can be placed in groups, or alternately divided into groups and single LEDs, or uniformly distributed, or stochastically distributed.
  • a particularly preferred arrangement for an optoelectronic cal component 1 is (hereinafter referred to as arrangement 1 be distinguished): Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red , Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Far Red.
  • Anord statement 2 Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red. All or part of the above-mentioned light sources may have a primary lens.
  • growth-specific lighting scenarios can be provided as plant-specific lighting recipes. These can then be stored in a database and called up and activated by control programs.
  • light control systems can be used, as described for example in EP 2829160 Al, EP 2774459 Al, US 2010301773 and US 2010295482 Al.
  • an asymmetrical lens 4 is mounted over the semiconductor light sources 3.
  • the asymmetrical lens 4 has a plane 5, in which a main radiation direction A of the semiconductor light sources 3 is located, and which is parallel to the longitudinal direction of the optoelectronic component, so that the lens 4 has no mirror symmetry with respect to the plane 5.
  • the lens 4 is replaced by an asymmetry which causes the light sources emerging from the semiconductor sources 3 to emerge differently strongly in different directions.
  • the cover body or the asymmetrical lens 4 extends perpendicular to the plane of the drawing, in particular cylindric. The longitudinal extent can range from a few centimeters to a few meters.
  • the lens is in this case shaped so that the electromagnetic radiation changes its direction when entering the lens 4 at the coupling surface 6 substantially at the same angle as when exiting the lens 4 at the decoupling surface 7.
  • the refraction of light is thus uniform. distributed on the coupling and decoupling surface in order to provide good homogeneity with regard to illuminance and / or color on the irradiation plane and an asymmetric beam profile with good efficiency.
  • the radiation detected by the lens in the sectional plane or seen in cross section covers an angular range of about +/- 80 °.
  • the asymmetric lens 4 in particular their location-dependent curvatures, can be calculated by the skilled person from well-known methods from the general lens optics for the desired radiation intensity distribution and refraction.
  • the outer lens surface is convex and the inner lens surface is concave, wherein the Di cke of the lens in the sectional plane shown in Fig. 1 from one side to the other (not necessarily mono ton) increases and the facilitatornkurvenzug is constantly diffe renzierbar.
  • Such a lens may also be characterized as an isol lens be.
  • a tool can be produced, with which the lens 4 can be made for example of a thermoplastic material.
  • Fig. 1 AF 1 of an opto-electronic device 1 has in conjunction with another device la (see Fig. 2b, 4 and 5) in a composite component 8 a greatly improved homogeneity of the irradiance on the irradiation level.
  • Example 2 The optoelectronic components 1, 1 a, see FIGS. 2 b, 4 and 5, are arranged to form a composite component 8.
  • the target is in each case one in plant shells in the usual industrial scale rectangular target plane in example with dimensions of 1200 mm X 3000 mm.
  • the source-target distance D, see Figure 5, in this example is 300 mm, 375 mm and 450 mm.
  • the arrows represent the outer irradiation boundary lines, for example, determined by a Be radiation intensity decrease of 1 / e 2 of the maximum of the emitted light beam from the lamp. Shadow formation means that as the plants grow taller, the less radiated power is transmitted to the outside, as the more inward ones absorb them due to the shallow irradiation. This situation is particularly pronounced with the shorter source-target distance.
  • the arrow denoted by the reference numeral 9 denotes the "shadow for short intervals”. stand “and the arrow designated by the reference numeral 10, the" radiation outlet for long distance ".
  • FIG. 2b Shown in FIG. 2b is the shadowing as well as the effective light emission for two optoelectronic components 1 and 1a of a composite component 8, which are equipped with LEDs having asymmetric lenses according to the invention.
  • the asymmetrical lenses of the two optoelectronic components mirror image arranged. It is also conceivable to arrange one or more optoelectronic components with symmetrical lens in the middle between the two optoelectronic components 1 and 1 a.
  • the arrow designated by the reference numeral 11 denotes a "low-level shadow"
  • the arrow designated by the reference numeral 12 denotes a "small radiation exit".
  • each of the optoelectronic components 1 and 1 a emits an asymmetric radiation distribution to the target plane (the arrows have the same meaning as in FIG. 2 a).
  • a source-target distance D see Figure 5
  • 450 mm bottom line
  • 300 mm upper line
  • the efficiency for a device according to the invention ie the fraction of the radiant power generated by the light sources that reaches the target surface (depending on the distance between the light sources and the target surface) is in the range from 50% to 80%, preferably from 65% to 80%. when the distance between the sources and the target surface is in the frame from 300mm to 450mm described above. This applies to the described target area with 1200mm width and 3000mm length.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the Bestrah strength distribution of an optoelectron ronic device 1 according to the invention over the target level as a function of speed from place, where according to FIG. 3 "Z" stands for target irradiation and "0" for location. Shown is the target irradiance.
  • the arrows have the same meaning as already explained in Figure 2a, 2b.
  • the asymmetrical characteristic of an optoelectronic component is clearly visible.
  • the advantages of the inventions to the invention optoelectronic component 1 result th in the interaction of two spaced Bauelemen th 1, la with mirror-image arranged asymmetric lenses (higher overall homogeneity and steeper limbaab case), see also the explanations to Fig. 7.
  • the irradiance AF1 is shown for three different source-target distances.
  • the illustration shows a view from above onto the irradiation surface.
  • the homogeneity of the illumination defined as the minimum irradiance divided by the maximum irradiance, is in the range of 0.25-0.5, preferably in the range of 0.35-0.5, depending on the source-target distance.
  • the homogeneity for different spectral ranges, in particular the photobiologically significant spectral ranges 400 to 500 nm (range 1), 500 to 600 nm (range 2), 600 to 700 nm (range 3), 700 to 800 nm (area 4) has the same bandwidth.
  • Fig. 5 shows again in a schematic representation of a composite element 8 for plant lighting, this time with two times five longitudinally arranged gapless optoelectronic devices 1, la above the target plane, which are equipped according to arrangement 1 and / or arrangement 2, each with four color channels.
  • Fig. 6 shows the irradiance distributions for un ferent source-target distances, resulting in the use of a composite component 8 as shown in FIG. 5 (each with five optoelectronic devices 1, la). 6 shows "B" for the irradiance There is a good homogeneous lighting situation for each distance, in particular in the range +/- 1350 mm, which is illuminated by the component network, so that the inventions to the invention optoelectronic devices 1, la out is suitable for the lighting of plants in the context of indoor farming.
  • 7 shows the lighting situation of a two-membered component network 8 according to FIG. 5, when only one of the two rows of optoelectronic components 1, 1 a emits light (here the components 1 a;) The illumination with the components 1 would be mirror-image to the longitudinal axis ). 7 shows "B" for the irradiance If all the optoelectronic components 1, 1a of the component network 8 are in operation, then conditions in terms of efficiency, homogeneity of the lighting strength and color homogeneity good conditions for plant cultivation. With the arrow denoted by reference numeral 13, a gentle slope is marked and with the arrow designated by reference numeral 14, a steep slope is indicated.
  • Carrier body 2 semiconductor light source 3

Abstract

The present invention relates to optoelectronic components (1) for horticulture, comprising a carrier body (2), at least one semiconductor light source (3) and a covering body which is formed as an asymmetrical lens (4) and is arranged above the at least one semiconductor light source (3). The invention also relates to a component composite thereof.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT SOWIE BAUELEMENTVERBUND DARAUS OPTOELECTRONIC COMPONENT AND COMPONENT CONNECTOR THEREOF
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie einen Bauelementverbund . The present invention relates to an optoelectronic component and a composite component.
Gartenbaubeleuchtungen zur Aufzucht von Nutz- und Zier pflanzen sind im Stand der Technik schon lange bekannt, angefangen von einfachen Glühbirnen über Metalldampflam pen bis hin zu den modernen optoelektronischen Beleuch tungssystemen der Licht emittierenden Dioden (LEDs) auf Hableiterbasis sowie auf Basis von organischen LEDs (OLEDs) . Die bekanntesten Beispiele sind die Gewächshäu ser (engl. Greenhouses) aus Glas oder mittlerweile trans parenten Kunststoffen, die insbesondere in den Wintermo naten eine zusätzliche und kontrollierte Beleuchtung be nötigen . Horticulture lighting for the rearing of useful and ornamental plants have long been known in the art, ranging from simple light bulbs on Metalldampflam pen up to the modern optoelectronic lighting systems lighting systems of light-emitting diodes (LEDs) on Hableiterbasis and based on organic LEDs (OLEDs ). The most well-known examples are the greenhouses made of glass or, in the meantime, transparent plastics which, especially in the winter months, require additional and controlled lighting.
Die optoelektronischen Bauelemente der vorliegenden Er findung und ein daraus hergestellter Bauelementverbund eignen sich - ohne hierauf beschränkt zu sein - besonders für den sogenannten „Indoor-Gartenbau" . Hierunter ver steht man den (großtechnischen) Anbau von Nutz- und Zier pflanzen im Inneren eines Gebäudes, um die Pflanzen ganz jährig unabhängig von irgendwelchen Wetter- und Lichtbe dingungen unter kontrollierten Umgebungsbedingungen zu kultivieren und dann für ihre bestimmungsgemäße Verwen dung abzuernten (auch bezeichnet als Horticulture- Beleuchtung) . The optoelectronic components of the present invention and a component composite produced therefrom are suitable - without being limited thereto - especially for the so-called "indoor horticulture." Below this, one stands for the (large-scale) cultivation of useful and ornamental plants inside a building to cultivate the plants throughout the year irrespective of any weather and light conditions under controlled environmental conditions and then harvest them for their intended use (also referred to as horticulture lighting).
Ambitioniertere Pflanzenanbauprojekte in der heutigen Zeit beschäftigen sich jedoch mit viel komplexeren Formen des Indoor-Anbaus, nämlich mit großen und hohen Hallen, die zum Teil oder gänzlich vom Tageslicht abgeschirmt sind, in welchen die Pflanzen in einzelnen Pflanzkisten oder Pflanzenschalen dreidimensional bis zu Gebäudehöhen von über 30 m gestapelt werden und ähnlich einem Lager system über Rollen und Transportbänder vollautomatisch positioniert werden können und ihr Licht von jeweiligen Beleuchtungseinrichtungen beziehen. Derartige hocheffizi ente Pflanzenaufwuchs-Systeme, auch als Vertical Farming bezeichnet, kommen beispielsweise beim sogenannten „City Farming" oder „Urban Farming" zur Anwendung. However, more ambitious crop cultivation projects today are dealing with much more complex forms of indoor cultivation, namely with large and high halls, which are partially or completely shielded from daylight, in which the plants are stacked in individual planters or plant shells three-dimensional up to building heights of over 30 m and similar to a storage system on rollers and conveyor belts can be fully automatically positioned and get their light from respective lighting devices. Such highly efficient plant growth systems, also referred to as vertical farming, are used, for example, in so-called "city farming" or "urban farming".
Ein weiteres Beispiel von Indoor- Beleuchtungseinrichtungen für Pflanzenbestrahlung sind Pflanzenwachstumsschränke, wie sie beispielsweise von der Firma Agrilution angeboten werden. Diese Schränke können in Privatwohnungen, Geschäften oder Restaurants aufge stellt werden und nehmen in ihrer Bedeutung immer mehr zu, da die moderne Beleuchtungstechnik, z.B. auf Basis von LEDs, über hohe Lichtausbeuten bei gleichzeitig nied riger Leistungsaufnahme verfügt, so dass derartiges In- door-Farming energetisch erst in jüngerer Zeit attraktiv wurde. Indoor-Beleuchtungseinrichtungen für Pflanzenbe strahlung können eine Vielzahl von funktionellen Kompo nenten umfassen, insbesondere Lichtquellen (LED, Laser, OLED ) , Lichtquellen-Betriebsgeräte, Steuereinrichtungen für die Lichtquellen-Betriebsgeräte, Sensorik, Rückkopp lungseinrichtungen, Kontrollgeräte, tag- und nachtspezi fische Beleuchtungsszenarien, sommer- und winterspezifi sche Beleuchtungsszenarien, Luftbewegungs- Messeinrichtungen, Mess- und Analyse-Einrichtungen, Luft feuchtigkeitsmesseinrichtungen, Temperaturmesseinrichtun- gen, Kommunikationseinrichtungen zu Rechen- und Auswerte systemen, Robotersysteme, wie selbstfahrende Beleuch- tungs-, Mess- und Ernte-Einrichtungen (AGV = auto-guided vehicles) , Datenbanken, Cloud-Anbindung und damit Inter- net-of-Things (IoT) Fähigkeit, Machine-Learning Anbin dung, Data Analytics, Einbindung in ökologische Energie- Versorgungskreisläufe, Einbindung in Vorratsplanung ( Supply-on-Demand) und User-Interfaces, sowie optoelekt ronische Einrichtungen wie Linsen, Spiegel, Filter, Leuchtstoffe und dergleichen. Eine Lichtquelle kann dabei Strahlungsleistung im ultravioletten und/oder sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich emittieren. Die Steu ereinrichtung bezieht Inputgrößen von beispielsweise Messsensoren (wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit) und von ausgewählten Lichtrezepten, und steuert die Intensi tät und/oder Farbe und/oder Betriebsmodus der Lichtquel len. Dadurch kann je nach Wachstumsphase und Reifegrad der Pflanzen eine optimale Beleuchtung bereitgestellt werden . Another example of indoor plant irradiation illumination devices are plant growth chambers, such as those offered by Agrilution. These cabinets can be installed in private homes, shops or restaurants and are becoming more and more important, as modern lighting technology, eg based on LEDs, has high luminous efficiencies and low power consumption at the same time, so that such indoor farming energetically became attractive only in recent times. Indoor lighting devices for plant irradiation may include a variety of functional components, in particular light sources (LED, laser, OLED), light source control gear, control devices for the light source control gear, sensors, feedback devices, control devices, day and night specific lighting scenarios, summer- and winter-specific lighting scenarios, air movement measuring equipment, measuring and analysis equipment, air humidity measuring equipment, temperature measuring equipment systems, such as self-propelled lighting, AGV (auto-guided vehicles), databases, cloud connection and thus Internet of Things (IoT) ) Ability, machine-learning connection, data analytics, integration into ecological energy supply circuits, integration in supply-on-demand and user interfaces, as well as optoelectronic devices such as lenses, mirrors, filters, phosphors and the like. A light source can emit radiant power in the ultraviolet and / or visible and / or infrared spectral range. The control device acquires input quantities of, for example, measurement sensors (such as temperature and humidity) and selected light recipes, and controls the intensity and / or color and / or operation mode of the light sources. As a result, optimal lighting can be provided depending on the growth phase and the degree of maturity of the plants.
Gerade für solche Indoor-Gartenbau-Anlagen sind für eine erfolgreiche Aufzucht von Pflanzen jedoch besonders hohe Anforderungen an die Beleuchtungsinstallation zu stellen, insbesondere in Bezug auf strahlungstechnische Eigen schaften der Lichtquellen wie spektrale Intensität, Ab strahlcharakteristik, Farbort, Variation der spektralen Einzelintensitäten und damit Einstellung des Farborts so wie einer pflanzenwachstums-spezifischen Bestrahlungs stärke und LichtSpektrum, Lichtsteuerung durch Modulation (Pulsweitenmodulation, Pulsbetrieb) und die photo- morphogenetische Beeinflussung von Pflanzen. Dabei soll der Begriff Pflanzen alle Arten von Anbau-Produkten oder Nutzpflanzen umfassen, wie bspw. Gemüse (Salate), Nüsse, Früchte, Pilze, Blumen, Cannabis, Arzneipflanzen oder me dizinische Pflanzen und Kräuter, hydropone Gewächse, tro pische Pflanzen, Algen, Wasserpflanzen, Seegras, Setzlin ge, Saatgut, Gras, Zierbäume. Es ist bekannt, dass die Pflanzen bzw. Gewächse je nach Wachstums- und Reifephase eine optimale Strahlung geeigneter Wellenlängenverteilung und Intensität benötigen. Dies wird auch als wachstumsbe zogene Lichtrezepte bezeichnet. Especially for such indoor horticultural systems, however, particularly high demands are placed on the lighting installation for a successful rearing of plants, in particular with respect to radiation properties of the light sources such as spectral intensity, radiation characteristics, color location, variation of the spectral individual intensities and thus adjustment the color locus such as a plant growth-specific irradiance and light spectrum, light control by modulation (pulse width modulation, pulse operation) and the photimorphogenetic influence of plants. The term plants is intended to mean all types of cultivation products or Agricultural crops include, for example, vegetables (salads), nuts, fruits, mushrooms, flowers, cannabis, medicinal or medicinal plants and herbs, hydroponic plants, tropical plants, algae, aquatic plants, seagrass, seedlings, seeds, grass, ornamental trees , It is known that the plants or plants, depending on the growth and maturation phase, require optimal radiation of suitable wavelength distribution and intensity. This is also referred to as growth-related light recipes.
Um die Schwierigkeit der Beleuchtungsproblematik zu ver stehen, muss man bedenken, dass Pflanzen mit Hilfe von Licht CO2 und H2O im Rahmen der Photosynthese in Kohlen hydrate umwandeln und daraus ihre Stoffwechselprozesse energetisch versorgen und die Biosynthese von Materialien bewirken, die das Wachstum der Pflanzen ausmachen. Dies schließt beispielsweise eine Stammverlängerung, Vergröße rung der Blattflächen, Blütenbildung, Fruchtbildung usw. ein . To understand the difficulty of the illumination problem, one must remember that plants use light to convert CO2 and H2O into carbohydrates during photosynthesis, energetically feed their metabolic processes and biosynthesize materials that make up the growth of plants. This includes, for example, a stem extension, magnification tion of the leaf surfaces, flower formation, fruiting, etc. a.
Es ist aus der allgemeinen Pflanzenphysiologie bekannt, z.B. zusammengefasst dargestellt in EP 2 934 089 Bl, dass die meisten höheren Pflanzen das natürliche Sonnenlicht mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 300 nm und 800 nm benötigen. Hierbei haben sich zwei Absorptionsspitzen der grünen Blattfarbstoffe Chlorophyll a und Chlorophyll b, die sich in den roten und blauen Bereichen von 625-675 nm bzw. von 425-475 nm befinden, als besonders wichtig für die Pflanzenbeleuchtung herausgestellt. Hinzu kommt, dass es in UV-Nähe im Bereich von 300-400 nm noch weitere Absorptionspeaks gibt. Darüber hinaus liegen noch weitere Peaks im IR-Bereich von 700-800 nm. Ein weiteres photoaktives System in Pflanzen ist das so genannte Phytochrom-System. Dieses beinhaltet zwei Kompo nenten deren Absorptionsspitzenwerte im Rotbereich bei 660 nm bzw. im Fernrotbereich bei 730 nm liegen. Phy- tochrom-Aktivität steuert unterschiedliche Reaktionen wie beispielsweise Blattdehnung, Nachbarwahrnehmung, Schat tenvermeidung, Stammelongation, Samenkeimung und Blüten induktion . It is known from general plant physiology, for example summarized in EP 2 934 089 B1, that most higher plants need natural sunlight with a wavelength in the range between 300 nm and 800 nm. Here, two absorption peaks of the green leaf pigments chlorophyll a and chlorophyll b, which are located in the red and blue regions of 625-675 nm and 425-475 nm respectively, have been found to be particularly important for plant illumination. In addition, there are other absorption peaks in the UV range in the range of 300-400 nm. In addition, there are other peaks in the IR range of 700-800 nm. Another photoactive system in plants is the so-called phytochrome system. This includes two components whose absorption peak values are in the red range at 660 nm and in the far red range at 730 nm. Phytochrome activity controls different reactions such as leaf elongation, neighbor perception, shadow avoidance, stem elongation, seed germination and flower induction.
Aus diesem pflanzenphysiologischen Vorspann ist es er sichtlich, wie komplex - neben der erforderlichen Wirt schaftlichkeit - das Problem einer artifiziellen Beleuch tung von Pflanzen bei einem groß angelegten Indoor- Gartenanbau tatsächlich ist. From this phytophysiological credo, it is clear how complex - in addition to the required economic efficiency - the problem of artificial lighting of plants in a large-scale indoor gardening is actually.
Neben den oben erwähnten Wellenlängenbereichen, die mit einer Beleuchtungsvorrichtung abzudecken sind, müssen un ter anderem noch folgende weitere Beleuchtungsanforderun gen beachtet werden: In addition to the above-mentioned wavelength ranges which are to be covered by a lighting device, the following additional lighting requirements must be observed, inter alia:
- Wirkungsgrad der verwendeten Leuchtmittel bzw. der ver wendeten Optiken, - efficiency of the lamps used or of the optics used,
- Homogenität der Beleuchtungsstärke auf der Zielebene, - homogeneity of illuminance at the target level,
- Farbhomogenität bei fester Lichtfarbe als auch bei va riabel einstellbarer Lichtfarbe, - Color homogeneity with a fixed light color as well as with a variably adjustable light color,
- Farbeinstellbarkeit (spektrale Abstrahlcharakteristik, spektralbereichsweise Erhöhung oder Erniedrigung eines Spektralbereiches) , Color adjustability (spectral emission characteristic, spectral range increase or decrease of a spectral range),
- geringe Abschattung außen liegender Pflanzen und - low shading of external plants and
- Geringe seitliche Überstrahlung der Zielfläche. Bislang sind im Stand der Technik eine Reihe von Beleuch tungssystemen und Leuchtmitteln im Pflanzenbau zum Ein satz gekommen. Eine Vielzahl davon setzt LEDs ohne zu sätzliche Optik ein, so dass die Abstrahlcharakteristik lediglich vom Aufbau bzw. von der Anordnung der einzelnen LEDs abhängt. - Low lateral overexposure of the target area. So far, a number of lighting systems and lighting in the crop have come to a set in the art. A large number of them use LEDs without additional optics, so that the emission characteristic only depends on the structure or on the arrangement of the individual LEDs.
Andere Leuchten (optoelektronische Bauelemente) weisen Optiken auf, die entlang einer Längsachse einer längsge streckten (linearen) Leuchte mittig angeordnet sind und eine in Bezug auf die Längsachse symmetrische Form auf weisen . Other lamps (optoelectronic components) have optics, which are arranged centrally along a longitudinal axis of a längsge stretched (linear) lamp and have a symmetrical shape with respect to the longitudinal axis.
LED-Leuchten des Standes der Technik, wie zum Beispiel in der DE 202017002850 Ul beschrieben, weisen lineare sym metrische Linsen auf. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie in einer Pflanzenbeleuchtungseinrichtung zu ei ner Lichtverteilung führen, bei welcher es in den Außen bereichen zu einer Abschattung der weiter außen liegenden Pflanzen kommt. Dies führt zu ungleichmäßigem Pflanzen wuchs in der beleuchteten Einheit. Insbesondere wachsen die Pflanzen im Bereich der besseren Beleuchtung schnel ler und dort, wo die Beleuchtung schwächer ist bzw. die Abschattung größer, wachsen die Pflanzen langsamer, was zu einem ungleichmäßigen Wachstum bzw. unterschiedlicher Reife der einzelnen Pflanzen führt. LED lights of the prior art, as described for example in DE 202017002850 Ul, have linear sym metric lenses. However, these have the disadvantage that they lead to ei ner light distribution in a plant lighting device, in which it comes in the outer areas to a shadowing of the more external plants. This leads to uneven plants growing in the illuminated unit. In particular, the plants grow faster in the field of better lighting and where the lighting is weaker or the shading larger, the plants grow slower, resulting in uneven growth or different maturity of the individual plants.
Andererseits können symmetrische Optiken so ausgebildet sein, dass sie einen extrem breiten Lichtkegel abstrah len, und somit auch die am Rande gelegenen Pflanzen aus leuchten. Allerdings ist der Lichtkegel dann so weit auf geweitet, dass ein großer Teil des Lichts den bepflanzten Bereich verlässt, womit diese Optiken ineffizient sind. Optiken mit starker Lichtbrechung können außerdem eine chromatische Aberration sowie Fresnel-Reflexion aufwei sen. Die Fresnel-Reflexion reduziert die Effizienz der Leuchte, die chromatische Aberration führt zu Farbinhomo- genitäten . On the other hand, symmetrical optics can be designed so that they abstract an extremely wide beam of light, and thus also light up the peripheral plants. However, the cone of light is then widened so far that a large part of the light leaves the planted area, making these optics inefficient. Optics with strong refraction can also have a chromatic aberration and Fresnel reflection aufwei sen. The Fresnel reflection reduces the efficiency of the luminaire, the chromatic aberration leads to color inhomogeneities.
Ausgehend vom Stand der Technik der LED-Leuchten mit li nearen symmetrischen Linsen ist es daher Aufgabe der vor liegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement zur Verfügung zu stellen, mit welchem Beleuchtungsinstal lationen für den modernen Pflanzenbau realisiert werden können, welche eine möglichst hohe Homogenität der Be leuchtungsstärke und/oder der Lichtfarbe auf einer Be strahlungsebene aufweisen, sowie eine möglichste kleine Abschattung in den Außenbereichen einer Pflanzenanordnung aufweisen . Based on the state of the art of LED lights with li near symmetrical lenses, it is therefore an object of the present invention to provide an optoelectronic device available, with which Beleuchtungsinstal can be realized for modern crop farming, which has the highest possible homogeneity of Be Have luminous intensity and / or the light color on a loading irradiation plane, as well as have a possible small shading in the outer areas of a plant arrangement.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1 sowie einen Bauelementverbund gemäß Anspruch 11. This object is achieved by an optoelectronic component according to claim 1 and a composite component according to claim 11.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein opto elektronisches Bauelement mit In particular, the present invention relates to an opto-electronic device with
- einem Trägerkörper; a carrier body;
- mindestens einer Halbleiterlichtquelle oder Lichtquel le; - At least one semiconductor light source or Lichtquel le;
- und einem als asymmetrische Linse ausgebildeten sich linear oder länglich in eine Längsrichtung erstreckenden Abdeckkörper, der vor der mindestens einen Halbleiter lichtquelle angeordnet ist, - wobei die Linse in Bezug auf eine Ebene, in welcher ei ne Hauptabstrahlrichtung A der Lichtquelle liegt und wel che Ebene zur Längsrichtung parallel ist, keine Spiegel symmetrie aufweist. - And designed as an asymmetric lens extending linearly or longitudinally in a longitudinal direction cover body, which is arranged in front of the at least one semiconductor light source, - Wherein the lens with respect to a plane in which ei ne main emission direction A of the light source and wel che plane is parallel to the longitudinal direction, no mirror has symmetry.
Die Erfindung betrifft ferner einen Bauelementverbund mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementen, wobei die optoelektronischen Bauelemente des Bauelementverbundes mit Abstand zweireihig angeordnet sind und die asymmetrischen Linsen der optoelektronischen Bauelemente eines Bauelementverbunds so platziert sind, dass sie in Bezug auf die Längs-Mittenlinie zwischen den optoelektronischen Bauelementen eines Bauelementverbundes symmetrisch angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die asymmetrischen Linsen spiegelbildlich platziert, weisen also beispielsweise die , dicken Seiten' der Linsen auf einander zu. The invention further relates to a component network having a plurality of optoelectronic components according to the invention, wherein the optoelectronic components of the component network are spaced apart by two rows and the asymmetric lenses of the optoelectronic components of a component network are placed so that they are in relation to the longitudinal center line between the optoelectronic Components of a composite component are arranged symmetrically. In other words, the asymmetric lenses are placed in mirror image, that is, for example, the 'thick sides' of the lenses to each other.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „optoelektronisches Bauelement" beispielsweise eine Leuchte verstanden, welche typischerweise eine Mehr zahl von Lichtquellen, insbesondere Halbleiterlichtquel len, aufweist. Die Mehrzahl von Lichtquellen kann dabei modulartig zusammengefasst sein. Ein solches Modul kann beispielsweise individuell angesteuert werden. For the purposes of the present invention, the term "optoelectronic component" is understood to mean, for example, a luminaire which typically has a plurality of light sources, in particular semiconductor light sources, The plurality of light sources can be combined in a modular fashion become.
Eine oder mehrere solche/r erfindungsgemäße/n asymmetri- sche/n Linse/n überdeckt/überdecken vorzugsweise dabei alle Lichtquellen einer Reihe von Lichtquellen, insbeson dere einer linearen Reihe. Eine solche Reihe von Licht quellen kann insbesondere eine Reihe von Lichtquellen ei nes ersten optoelektronischen Bauelementes sein, welches Teil einer ersten Reihe von Bauelementen sein kann. Es können dann, wie oben ausgeführt, optoelektronische Bau elemente zweireihig angeordnet sein. Eine weitere asym metrische Linse oder mehrere weitere asymmetrische Lin sen, die spiegelbildlich zu der Linse oder den Linsen der ersten Reihe von Bauelementen angeordnet ist/ sind, über deckt/Überdecken dann vorzugsweise eine Reihe von Licht quellen eines Baulementes der zweiten Reihe von opto elektronischen Bauelementen. One or more such inventive asymmetric lens (s) preferably cover / cover all light sources of a row of light sources, in particular a linear row. Such a series of light sources may in particular be a series of light sources of a first optoelectronic component, which may be part of a first series of components. It can then, as stated above, optoelectronic construction elements arranged in two rows. Another asym metric lens or several other asymmetric Lin sen, which is arranged in mirror image to the lens or the lenses of the first set of components is / covers, then preferably covers a number of light sources of a building element of the second series of opto electronic components ,
Unter dem Begriff „Bauelementverbund" wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ein Verbund aus solchen Leuch ten (optoelektronischen Bauelementen) verstanden. Bei spielsweise werden zwei Leuchten benötigt, um eine Ziel fläche zum Indoor-Farming gemäß den oben genannten Anfor derungen auszuleuchten. For the purposes of the present invention, the term "component network" is understood to mean a combination of such lamps (optoelectronic components) For example, two lamps are required to illuminate a target area for indoor farming in accordance with the above-mentioned requirements.
Durch die erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelemen te und insbesondere durch den Einsatz eines als asymmet rische Linse ausgebildeten Abdeckkörpers, der über den Halbleiterlichtquellen angeordnet ist, ergibt sich gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Bau elemente, eine möglichst homogene Bestrahlungsstärke im geforderten Wellenlängenbereich und/oder eine möglichst gute Farbhomogenität bei möglichst geringer Abschattung von außenliegenden Pflanzen. The inventive optoelectronic Bauelemen te and in particular by the use of an asymmet rical lens formed cover body which is disposed over the semiconductor light sources, at the same time results in a high efficiency of the construction elements used, a very homogeneous irradiance in the required wavelength range and / or the best possible Color homogeneity with minimal shading of external plants.
Durch den Einsatz asymmetrischer Linsen wird erreicht, dass lineare Bauelementverbunde über einer vorzugsweise rechteckigen Pflanzenschale so angeordnet werden können, dass die Bestrahlung von jeder Längsseite der Pflanzen schale zum großen Teil in Richtung der gegenüberliegenden Seite der Pflanzenschale erfolgt und auf der jeweils nä herliegenden Seite einen steilen Abfall der Bestrahlungs- stärke aufweist, so dass nur ein kleiner Bruchteil der Strahlung außerhalb des näherliegenden Randes der Pflan zenschale gelangt bei gleichzeitig minimierter Schatten bildung an der näherliegenden Randseite. Der Bauelement verbund auf der gegenüberliegenden Seite bestrahlt die Pflanzenschale in analoger Weise, so dass für einen gege benen Ort zwischen beiden Bauelementverbunden die Ab schwächung der Bestrahlung des einen Bauelementverbundes durch die dort intensivere Bestrahlung des anderen gegen überliegenden Bauelementverbundes ausgeglichen wird. Hierdurch ergibt sich eine über die Zielfläche homogen verteilte Bestrahlungsstärke, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich und/oder im nahen ultravioletten (UV-A, 300-380 nm) und/oder im nahen infraroten Bereich (800 - 1000 nm) . Through the use of asymmetric lenses is achieved that linear component composites can be arranged over a preferably rectangular plant tray so that the irradiation of each longitudinal side of the plant shell is largely in the direction of the opposite side of the plant husk and on the respective side nä a steep Waste of irradiation has strength, so that only a small fraction of the radiation outside the nearer edge of Pflan zenschale passes at the same time minimized shadow formation on the nearer edge side. The component verbund on the opposite side of the plant bowl irradiated in an analogous manner, so that for a gege enclosed place between the two component composites from the attenuation of the irradiation of a component composite is compensated by there more intense irradiation of the other against overlying component network. This results in a uniformly distributed irradiation intensity over the target area, in particular in the visible spectral range and / or in the near ultraviolet (UV-A, 300-380 nm) and / or in the near infrared range (800-1000 nm).
Das erfindungsgemäße optoelektronische Bauelement mit asymmetrischer Linse ist einfach und ohne großen techni schen Aufwand herzustellen. Zur Berechnung der Linsenform kann man das Verfahren des „Tailoring" oder das Verfahren der geometrischen Konstruktion benutzen. Lehrbücher, die sich mit diesen Themen beschäftigen, sind zum Beispiel „Introduction to nonimaging optics" von Julio Chavez und „Nonimaging Opics" von Roland Winston, Juan C. Minano und Pablo Benitez. Hierbei kann in einer Ausgestaltungsform beachtet werden, dass die Lichtstrahlen in einer Quer schnittsebene der Linse bei Eintritt in die Linse und beim Austritt aus dieser eine etwa gleich große Brechung erfahren. Wäre die Brechung an einer Ebene der Linse oder des Linsenkörpers (Einkoppel- oder Auskoppelfläche) deut lich größer, dann könnte dies zu vermehrter chromatischer Aberration führen. Der hier gewählt Ansatz der gleich- starken Brechung verbessert also die Farbhomogenität . Mit Vorteil kann die Brechung der von der Halbleiterlicht quelle emittierbaren elektromagnetischen Strahlung in der Linse im Wesentlichen zwischen einer Einkoppelfläche der Linse und einer Auskoppelfläche der Linse gleich aufge spalten sein. Beispielsweise kann die von der Halbleiter lichtquelle emittierte elektromagnetische Strahlung ihre Richtung beim Eintritt in die Linse über eine oder die Einkoppelfläche, insbesondere im Wesentlichen, um densel ben Winkel ändern, wie beim Austreten aus der Linse über eine oder die Auskoppelfläche. Ein weiterer Aspekt ist die Reduktion von Fresnel-Reflexionen. Je größer der Win kel ist, unter dem ein Lichtstrahl auf eine Grenzfläche trifft, desto mehr Licht wird reflektiert. Vermeidet man einen Aufbau, wo ein Winkel deutlich größer ist als der zweite, da der Eintritts- und Austrittswinkel gleich groß sind, dann reduziert man die Fresnel-Reflexionen und er höht die Effizienz des optischen Aufbaus. The optoelectronic component according to the invention with asymmetric lens is simple and without much technical effort to produce. To calculate the lens shape, one may use the method of tailoring or the method of geometric construction Textbooks dealing with these topics are, for example, "Introduction to nonimaging optics" by Julio Chavez and "Nonimaging Opics" by Roland Winston, Juan C. Minano and Pablo Benitez, in one embodiment, it may be noted that the light rays in a transverse plane of the lens undergo an approximately equal refraction when entering and exiting the lens, if the refraction were at a plane of the lens or the lens body (coupling or decoupling surface) significantly larger, then this could lead to increased chromatic aberration. strong refraction thus improves the color homogeneity. Advantageously, the refraction of the source of the semiconductor light can be emitted electromagnetic radiation in the lens substantially split between a coupling surface of the lens and a decoupling surface of the lens split up. For example, the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor light source can change its direction when entering the lens via one or the coupling surface, in particular essentially to the same angle, such as when exiting the lens via one or the decoupling surface. Another aspect is the reduction of Fresnel reflections. The larger the angle at which a light beam strikes an interface, the more light is reflected. If one avoids a structure where one angle is significantly larger than the second one, since the entrance and exit angles are equal, then one reduces the Fresnel reflections and increases the efficiency of the optical design.
Die Linse selber kann einfach durch Spritzguss, lineare Extrusion oder Prägung hergestellt sein. Die Linse selber kann aus Kunststoff, Silikon oder Glas gefertigt sein. The lens itself can be made simply by injection molding, linear extrusion or embossing. The lens itself can be made of plastic, silicone or glass.
Mit den erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementen lassen sich beispielsweise Pflanzenleuchten für recht eckige Pflanzenschalen realisieren, welche eine deutlich homogenere Ausleuchtung der Pflanzenschalen ermöglichen. By means of the optoelectronic components according to the invention, it is possible, for example, to realize plant lights for rectangular cooking shells, which enable a much more homogeneous illumination of the plant shells.
Ferner sind die mit den erfindungsgemäßen Bauelementen ausgestatteten Beleuchtungsinstallationen für den Pflan zenbau robust in Bezug auf eine durch den Pflanzenwuchs verursachte Änderung des Quelle-Ziel-Abstandes , der bei spielsweise im Bereich von 300 mm bis 450 mm liegen kann. Die optoelektronischen Bauelemente, insbesondere ausge rüstet mit LEDs oder OLEDs, sind aufgrund der oben ge zeigten Eigenschaften bestens geeignet, um den Anforde rungen des großtechnischen Indoor-Farmings , insbesondere vertical Farming, City Farming, Urban Farming, wie auch für kleinere (Einbau-) Einheiten für Eigenheime oder Woh nungen zu entsprechen. Furthermore, equipped with the devices according to the invention lighting installations for Pflan zenbau robust in relation to a caused by the plant growth change the source-target distance, which may be in the range of 300 mm to 450 mm, for example. The optoelectronic components, in particular equipped with LEDs or OLEDs, are ideally suited to the requirements of large-scale indoor farming, in particular vertical farming, city farming, urban farming, as well as for smaller (built-in) Units for homes or apartments.
Als Lichtquelle kann eine LED oder können mehrere LEDs eingesetzt werden, wobei die LED oder eine der mehreren LEDs Strahlung mit einer der folgenden Farben bzw. einem der folgenden Wellenlängenbereiche emittiert: UV, blau, grün, rot, IR. Die mindestens eine LED kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED) . Der Leuchtstoff oder ein weiterer Leuchtstoff kann entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor") . Die LED kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens einer Leuchtdiode, die einen oder mehrere LED-Chips aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemein samen Substrat ("Submount") montiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf ei ner Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein ("CoB" = Chip on Board) . Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine Laserdiode o- der eine Laserdiodenanordnung sein, insbesondere eine LARP-Lichtquelle (LARP = Laser Activated Remote Phos phor) . Auch IR-emittierede VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser) können verwendet werden. Denkbar ist auch eine OLED-LeuchtSchicht oder mehrere OLED- Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Kompo nenten können im ultravioletten, sichtbaren oder infraro ten Spektralbereich liegen. Die jeweiligen Lichtquellen können mit einer Primäroptik zur Strahlformung ausgestat tet sein. As the light source, one LED or several LEDs can be used, wherein the LED or one of the plurality of LEDs emits radiation with one of the following colors or one of the following wavelength ranges: UV, blue, green, red, IR. The at least one LED may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED). The phosphor or another phosphor can be arranged remotely from the light-emitting diode ("remote phosphor"). The LED may be in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one light emitting diode having one or more LED chips. It can be mounted on a common substrate ("Submount") multiple LED chips and form an LED or individually or together, for example, on egg ner board (eg FR4, metal core board, etc.) be attached ("CoB" = chip on board ). Instead of or in addition to inorganic LEDs, for example based on AlInGaN or InGaN or AlInGaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs). Alternatively, the light-emitting component may be a laser diode or a laser diode arrangement, in particular a LARP light source (LARP = laser-activated remote phosphor). IR-emitted Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) can also be used. Conceivable It is also necessary to provide an OLED luminous layer or several OLED luminous layers or an OLED luminous area. The emission wavelengths of the light-emitting components may be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. The respective light sources can be equipped with a primary optics for beam shaping.
Als eine Hauptabstrahlrichtung einer Lichtquelle, die ei ne Primäroptik einschließen kann, wird die Richtung be zeichnet, in welcher der Vektor-Schwerpunkt der nach Lichtstärke gewichteten Ausbreitungsrichtungen der emit tierten Strahlung (Primärstrahlung und Sekundärstrahlung) liegt . As a main radiation direction of a light source, which may include ei ne primary optics, the direction is be distinguished, in which the vector center of gravity of the light intensity weighted propagation directions of the emit oriented radiation (primary radiation and secondary radiation) is located.
Zusätzlich oder alternativ zur Pflanzenbeleuchtung können die erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelemente auch in Scheinwerfern für Fahrzeugbeleuchtungen, Effektlicht beleuchtungen, Entertainmentbeleuchtungen, Architainment- beleuchtungen, Allgemeinbeleuchtung, medizinischer und therapeutischer Beleuchtung oder Beleuchtungen für Aqua rien und Tierzucht Verwendung finden. In addition or as an alternative to plant illumination, the optoelectronic components according to the invention can also be used in headlamps for vehicle lighting, effect lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting or lighting for aquatic sports and animal breeding.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Linse in Bezug auf eine senkrecht zur Trägerebene oder zum plat tenförmigen oder ebenen Trägerkörper stehende Ebene, wel che parallel zur Längsrichtung der Linse ist, asymmet risch ausgestaltet sein. In a further embodiment of the invention, the lens with respect to a perpendicular to the carrier plane or plat tenförmigen or planar carrier body standing plane, wel che is parallel to the longitudinal direction of the lens, be designed asymmetically.
Vorzugsweise ist die längliche und/oder schalenförmige und/oder - im Querschnitt gesehen - u-förmige oder si chelförmige Linse im Querschnitt gesehen asymmetrisch ausgestaltet. Es ist weiter denkbar, die Linse zylind risch auszugestalten. Weiter vorzugsweise ist eine innere Fläche oder Einkoppelfläche der Linse, die hin zum Trä gerkörper weisen kann, konkav und eine äußere Fläche oder Auskoppelfläche der Linse konvex ausgestaltet. Preferably, the elongated and / or cup-shaped and / or - seen in cross-section - U-shaped or si-shaped lens in cross-section seen asymmetrically designed. It is also conceivable to design the lens cylindric. Further preferably, an inner Surface or coupling surface of the lens, which can point towards Trä gerkörper, concave and an outer surface or outcoupling surface of the lens designed convex.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Einkoppelfläche und die Auskoppelfläche der Linse jeweils entlang eines Bogens oder einer Kurve. Die Einkoppelflä che und die Auskoppelfläche können sich dabei - im Quer schnitt gesehen - in einer Erstreckungsrichtung zunächst von dem, insbesondere plattenförmigen, Trägerkörper weg erstrecken und sich ab einem bestimmten Erstreckungsweg wieder hin zum Trägerkörper erstrecken. Im Querschnitt und in Erstreckungsrichtung der Flächen - ausgehend von einem ersten Endabschnitt der Flächen hin zu einem zwei ten Endabschnitt - gesehen wird vorzugsweise ein Abstand zwischen der Einkoppelfläche und der Auskoppelfläche grö ßer, womit auf einfache Weise eine gewünschte Asymmetrie der Linse ausgebildet werden kann. Mit anderen Worten kann die Linse im Querschnitt quer zur Längsachse gese hen, insbesondere etwa, eine Bogenform aufweisen. Die Di cke der Linse kann entlang der Bogenform von einer Seite zur anderen Seite, insbesondere stetig, zunehmen. Vor zugsweise ist der Flächenkurvenzug des Linsenquerschnitts an der Einkoppelfläche und der Auskoppelfläche stetig differenzierbar . In a preferred embodiment, the coupling-in surface and the coupling-out surface of the lens each extend along an arc or a curve. The Einkoppelflä surface and the decoupling surface can thereby - seen in cross-section - in a direction of extension first of the, in particular plate-shaped, carrier body away and extend from a certain extension path back to the carrier body. In cross-section and in the direction of extension of the surfaces - starting from a first end portion of the surfaces towards a two-th end portion - seen is preferably a distance between the coupling surface and the decoupling surface respec ßer, which in a simple manner, a desired asymmetry of the lens can be formed. In other words, the lens in cross section can be seen transversely to the longitudinal axis, in particular approximately, have an arcuate shape. The thickness of the lens may increase along the arc shape from side to side, especially steadily. Before preferably the Flächenkurvenzug the lens cross section at the coupling surface and the decoupling surface is continuously differentiable.
Die Linse kann des Weiteren zwei Halteabschnitte oder Flanschabschnitte aufweisen, zwischen denen sich die Ein koppelfläche und Auskoppelfläche erstrecken. Über die Flanschabschnitte, die sich etwa parallel zum Trägerkör per und voneinander weg erstrecken, kann die Linse am Trägerkörper befestigt werden. Die Flanschabschnitte er strecken sich vorzugsweise in einer Ebene. Eine Homogenität der Bestrahlungsstärke auf einer Ziel ebene durch eine Anordnung von erfindungsgemäßen opto elektronischen Bauelementen liegt vorzugsweise zwischen 0,25 bis 0,50, bevorzugt zwischen 0,35 bis 0,50, wobei die Homogenität das Verhältnis von minimaler Bestrah lungsstärke zu maximaler Bestrahlungsstärke sein kann. The lens may further comprise two holding portions or flange portions, between which the coupling surface and a coupling-out surface extend. About the flange portions which extend approximately parallel to the Trägerkör by and away from each other, the lens can be attached to the carrier body. The flange portions he preferably extend in a plane. A homogeneity of the irradiance on a target level by an arrangement of optoelectronic components according to the invention is preferably between 0.25 to 0.50, preferably between 0.35 to 0.50, wherein the homogeneity is the ratio of minimum irradiation strength to maximum irradiance can.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die mindes tens eine Halbleiterlichtquelle mittels einer Steuerein richtung in ihrer Intensität und/oder Farbe und/oder ih rem Betriebsmodus veränderbar sein. In a further embodiment of the invention, the Minim least one semiconductor light source by means of a Steuerein direction in its intensity and / or color and / or ih rem operating mode be changeable.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Further particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail based on examples of execution. The figures show:
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementes gemäß einer Aus führungsform; Fig. 1 is a cross-sectional view of an optoelectronic device according to the invention according to an imple mentation form;
Fig . 2a und b eine schematische Positionierung einer Be leuchtung nach dem Stand der Technik (Fig. 2a) und eine Beleuchtung unter Verwendung der erfindungs gemäßen optoelektronischen Bauelemente entlang den Längsseiten einer Pflanzenschale (Fig. 2b); Fig. 2a and b show a schematic positioning of a lighting according to the prior art (FIG. 2a) and a lighting using the optoelectronic components according to the invention along the longitudinal sides of a plant tray (FIG. 2b);
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bestrahlungscha rakteristik des erfindungsgemäßen optoelektroni schen Bauelements, welches bei einer Längsseite einer Pflanzenschale positioniert ist; Fig. 4 Diagramme mit Bestrahlungsstärkeverteilungen eines zweireihigen Bauelementverbundes in Abhängigkeit vom Quelle-Ziel-Abstand; Fig. 3 is a schematic representation of the irradiation characteristic of the optoelectronic device according to the invention, which is positioned at a longitudinal side of a plant tray; 4 shows diagrams with irradiance distributions of a two-row component network as a function of the source-target distance;
Fig 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen Bauelementverbundes über einer Zielebene; Figure 5 is a schematic representation of a erfindungsge MAESSEN component network over a target plane;
Fig. 6 Diagramme mit Bestrahlungsstärkeverteilungen eines lückenlosen, zweireihigen Bauelementverbundes in Abhängigkeit vom Quelle-Ziel-Abstand; und 6 shows diagrams with irradiance distributions of a gapless, double-row component network as a function of the source-target distance; and
Fig 7 ein Diagramm einer Bestrahlungsstärkeverteilung, wenn lediglich einer der beiden Bauelementverbunde Licht emittiert. 7 shows a diagram of an irradiation intensity distribution when only one of the two component composites emits light.
Ausführungsbeispiele embodiments
Beispiel 1 example 1
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste bei- spielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung AF 1. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of the present invention AF 1.
Ein optoelektronisches Bauelement 1 sieht einen Träger körper 2 vor, auf dem Lichtquellen oder Halbleiterlicht quellen 3 angebracht sind. Die Halbleiterlichtquellen 3 emittieren bei geeigneter elektrischer Versorgung Licht als Primärstrahlung, beispielsweise blaues oder rotes Licht. Eine Primärstrahlung, bevorzugt eine ultraviolette oder blaue Primärstrahlung, kann aber auch mittels eines Wellenlängenumwandlungselements (Leuchtstoff) in Licht einer bestimmten Wellenlänge (Konversionslicht, bei spielsweise gelbes Licht) , zumindest teilweise konver tiert werden, wobei dann beispielsweise die Mischung aus unkonvertierter blauer Primärstrahlung und gelber Konver- sionsstrahlung weißes Nutzlicht ergibt. Als Lichtquellen werden bevorzugt OSRAM OSLON® und OSRAM Duris® LEDs ver wendet, beispielsweise in den Farben Deep Blue (460 nm, GD DASPA1.14), Deep Blue (460 nm, LD CQAR) , Deep Blue (460 nm, LD CQDP), Blau (470 nm, GB DASPA1.13), Rot (625 nm, GR DASPA1.23), Rot (625 nm, LR CP7P ) , Far Red (660 nm, GH CSHPM1.24), Hyper Red (730 nm, Oslon Square Hyper Red), Weiß (4000 K, OSRAM OSLON® Square GW CSSRM1.BM). An optoelectronic component 1 provides a support body 2, on the light sources or semiconductor light sources 3 are mounted. With suitable electrical supply, the semiconductor light sources 3 emit light as primary radiation, for example blue or red light. A primary radiation, preferably an ultraviolet or blue primary radiation, but also by means of a wavelength conversion element (phosphor) in light of a certain wavelength (conversion light, for example, yellow light), at least partially konver benefits, in which case, for example, the mixture of unconverted blue primary radiation and yellow convergence radiation produces white useful light. OSRAM OSLON® and OSRAM Duris® LEDs are preferably used as light sources, for example in Deep Blue (460 nm, GD DASPA1.14), Deep Blue (460 nm, LD CQAR), Deep Blue (460 nm, LD CQDP). , Blue (470 nm, GB DASPA1.13), Red (625 nm, GR DASPA1.23), Red (625 nm, LR CP7P), Far Red (660 nm, GH CSHPM 1.24), Hyper Red (730 nm, Oslon Square Hyper Red), White (4000K, OSRAM OSLON® Square GW CSSRM1.BM).
Das optoelektronische Bauelement 1 kann beispielsweise ausschließlich als Halbleiterlichtquellen 3 direkt emit tierende LEDs der gleichen Farbe aufweisen, oder aus schließlich phosphor-konvertierte LEDs derselben Farbtem peratur . The optoelectronic component 1, for example, exclusively as semiconductor light sources 3 directly emit animal LEDs of the same color, or from finally phosphor-converted LEDs the same color temperature.
Das optoelektronische Bauelement 1 kann beispielsweise eine Anordnung von Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs aufweisen, die ausschließlich zwei unterschiedliche LED-Typen aufweist, beispielsweise Rot und Blau. Andere Kombinationen können sein: Deep Blue und Hyper Red, Weiss und Rot (660 nm) , Rot (625 nm) und Hyper-Red (730 nm) , usw . The optoelectronic component 1 can have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only two different types of LEDs, for example red and blue. Other combinations can be: Deep Blue and Hyper Red, White and Red (660 nm), Red (625 nm) and Hyper Red (730 nm), etc.
Das optoelektronische Bauelement 1 kann beispielsweise eine Anordnung von Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs aufweisen, die ausschließlich drei unterschiedliche LED-Typen aufweist, beispielsweise Rot und Blau und Weiß. The optoelectronic component 1 may have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only three different types of LEDs, for example red and blue and white.
Das optoelektronische Bauelement 1 kann beispielsweise eine Anordnung von Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs aufweisen, die ausschließlich vier unterschiedliche LED-Typen aufweist, beispielsweise Blau, Weiß, Rot (625 nm) und Far Red (720 nm) . Das optoelektronische Bauelement 1 kann beispielsweise eine Anordnung von Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs aufweisen, die ausschließlich fünf unterschiedliche LED-Typen aufweist, beispielsweise Deep Blue (460 nm) Blau (470 nm) , Weiß (4000 K) , Rot (625 nm) und Far Red (720 nm) . The optoelectronic component 1 may, for example, have an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only four different LED types, for example blue, white, red (625 nm) and Far Red (720 nm). The optoelectronic component 1 can have, for example, an arrangement of semiconductor light sources in the form of LEDs which has only five different LED types, for example deep blue (460 nm) blue (470 nm), white (4000 k), red (625 nm) and Far Red (720 nm).
Weitere Varianten ergeben sich aus der Kombination von Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs, die sichtbares Licht emittieren, mit solchen, die unsichtbares Licht (UV, IR) emittieren. Auch sind Kombinationen mit einer größeren Anzahl unterschiedlicher LEDs denkbar. Other variants result from the combination of semiconductor light sources in the form of LEDs that emit visible light with those that emit invisible light (UV, IR). Also, combinations with a larger number of different LEDs are conceivable.
Bezüglich der Anordnung der verschiedenfarbigen Licht quellen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. So kön nen die Lichtquellen verschiedener Farbe gruppenweise platziert werden, oder abwechselnd in Gruppen und Einzel LEDs, oder gleichförmig verteilt, oder stochastisch ver teilt. With regard to the arrangement of different colored light sources, there are a variety of ways. Thus, the light sources of different colors can be placed in groups, or alternately divided into groups and single LEDs, or uniformly distributed, or stochastically distributed.
Eine besonders bevorzugte Anordung für ein optoelektroni sches Bauelement 1 ist (im Folgenden als Anordnung 1 be zeichnet) : Deep Blue, Weiss, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, Weiss, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, Weiss, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, Weiss, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, Weiss, Hyper Red, Far Red. A particularly preferred arrangement for an optoelectronic cal component 1 is (hereinafter referred to as arrangement 1 be distinguished): Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red , Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red, Deep Blue, White, Hyper Red, Far Red.
Eine weitere besonders bevorzugte Anordung für ein opto elektronisches Bauelement 1 ist (im Folgenden als Anord nung 2 bezeichnet) : Deep Blue, Far Red, Weiss, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, Weiss, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, Weiss, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, Weiss, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, Weiss, Hyper Red. Alle oder ein Teil der oben genannten Lichtquellen können eine Primärlinse aufweisen. Another particularly preferred arrangement for an optoelectronic device 1 is (hereinafter referred to as Anord statement 2): Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red, Deep Blue, Far Red, White, Hyper Red. All or part of the above-mentioned light sources may have a primary lens.
Durch die Verwendung einer Vielzahl von Lichtquellen kön nen wachstumsspezifische Beleuchtungsszenarien (Farbe, Intensität, Konstantlicht , gepulstes Licht) als pflanzen spezifische Lichtrezepte bereitgestellt werden. Diese können dann in einer Datenbank abgespeichert und von Steuerungsprogrammen aufgerufen und aktiviert werden. Da zu können LichtSteuersysteme verwendet werden, wie sie beispielsweise in EP 2829160 Al, EP 2774459 Al, US 2010301773 und US 2010295482 Al beschrieben sind. By using a variety of light sources, growth-specific lighting scenarios (color, intensity, constant light, pulsed light) can be provided as plant-specific lighting recipes. These can then be stored in a database and called up and activated by control programs. As to light control systems can be used, as described for example in EP 2829160 Al, EP 2774459 Al, US 2010301773 and US 2010295482 Al.
Als Abdeckkörper wird eine asymmetrische Linse 4 über den Halbleiterlichtquellen 3 angebracht. Die asymmetrische Linse 4 weist eine Ebene 5 auf, in welcher eine Hauptab- strahlrichtung A der Halbleiterlichtquellen 3 liegt, und die zur Längsrichtung des optoelektronischen Bauelements parallel ist, so dass die Linse 4 keine Spiegelsymmetrie in Bezug auf die Ebene 5 aufweist. Hierdurch erhält die Linse 4 eine Asymmetrie, welche die aus den Halbleiter lichtquellen 3 austretendende Strahlung unterschiedlich stark in unterschiedliche Richtungen austreten lässt. Der Abdeckkörper bzw. die asymmetrische Linse 4 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene, insbesondere zylind risch. Die Längserstreckung kann im Bereich von wenigen Zentimetern bis zu einigen Metern liegen. As a cover body, an asymmetrical lens 4 is mounted over the semiconductor light sources 3. The asymmetrical lens 4 has a plane 5, in which a main radiation direction A of the semiconductor light sources 3 is located, and which is parallel to the longitudinal direction of the optoelectronic component, so that the lens 4 has no mirror symmetry with respect to the plane 5. As a result, the lens 4 is replaced by an asymmetry which causes the light sources emerging from the semiconductor sources 3 to emerge differently strongly in different directions. The cover body or the asymmetrical lens 4 extends perpendicular to the plane of the drawing, in particular cylindric. The longitudinal extent can range from a few centimeters to a few meters.
Die Linse ist hierbei so geformt, dass die elektromagne tische Strahlung ihre Richtung beim Eintritt in die Linse 4 an der Einkoppelfläche 6 im Wesentlichen um denselben Winkel ändert, wie beim Austreten aus der Linse 4 an der Auskoppelfläche 7. Die Lichtbrechung wird also gleichmä- ßig auf die Einkoppel- und Auskoppelfläche verteilt, um mit guter Effizienz eine hohe Homogenität im Hinblick auf die Beleuchtungsstärke und/oder die Farbe auf der Be strahlungsebene und ein asymmetrisches Strahlprofil be reitzustellen. Die von der Linse erfasste Abstrahlung in der Schnittebene bzw. im Querschnitt gesehen überdeckt einen Winkelbereich von ca. +/- 80°. The lens is in this case shaped so that the electromagnetic radiation changes its direction when entering the lens 4 at the coupling surface 6 substantially at the same angle as when exiting the lens 4 at the decoupling surface 7. The refraction of light is thus uniform. distributed on the coupling and decoupling surface in order to provide good homogeneity with regard to illuminance and / or color on the irradiation plane and an asymmetric beam profile with good efficiency. The radiation detected by the lens in the sectional plane or seen in cross section covers an angular range of about +/- 80 °.
Die asymmetrische Linse 4, insbesondere deren ortsabhän gige Krümmungen, lassen sich durch dem Fachmann wohlbe kannte Verfahren aus der allgemeinen Linsenoptik für die erwünschte Strahlungsintensitätsverteilung und Refraktion berechnen. Dabei ist die äußere Linsenfläche konvex und die innere Linsenfläche konkav ausgeführt, wobei die Di cke der Linse in der in Fig. 1 dargestellten Schnittebene von einer Seite zur andern (nicht notwendigerweise mono ton) zunimmt und wobei der Flächenkurvenzug stetig diffe renzierbar ist. So eine Linse kann auch als Isolinse be zeichnet werden. The asymmetric lens 4, in particular their location-dependent curvatures, can be calculated by the skilled person from well-known methods from the general lens optics for the desired radiation intensity distribution and refraction. In this case, the outer lens surface is convex and the inner lens surface is concave, wherein the Di cke of the lens in the sectional plane shown in Fig. 1 from one side to the other (not necessarily mono ton) increases and the Flächenkurvenzug is constantly diffe renzierbar. Such a lens may also be characterized as an isol lens be.
Mit der vorab berechneten Geometrie der asymmetrischen Linse 4 lässt sich ein Werkzeug hersteilen, mit welchem die Linse 4 beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt werden kann. With the previously calculated geometry of the asymmetrical lens 4, a tool can be produced, with which the lens 4 can be made for example of a thermoplastic material.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform AF 1 eines opto elektronischen Bauelementes 1 weist im Zusammenspiel mit einer weiteren Vorrichtung la (siehe Fig. 2b, 4 und 5) in einem Bauelementverbund 8 eine stark verbesserte Homoge nität der Bestrahlungsstärke auf der Bestrahlungsebene auf . The embodiment shown in Fig. 1 AF 1 of an opto-electronic device 1 has in conjunction with another device la (see Fig. 2b, 4 and 5) in a composite component 8 a greatly improved homogeneity of the irradiance on the irradiation level.
Beispiel 2 Die optoelektronischen Bauelemente 1,1a, siehe Figur 2b, 4 und 5 werden zu einem Bauelementverbund 8 angeordnet. Als Ziel dient jeweils eine bei Pflanzenschalen im in dustriellen Maßstab übliche rechteckige Zielebene bei spielsweise mit Abmessungen von 1200 mm X 3000 mm. Der Quelle-Ziel-Abstand D, siehe Figur 5, beträgt in diesem Beispiel 300 mm, 375 mm und 450 mm. Example 2 The optoelectronic components 1, 1 a, see FIGS. 2 b, 4 and 5, are arranged to form a composite component 8. The target is in each case one in plant shells in the usual industrial scale rectangular target plane in example with dimensions of 1200 mm X 3000 mm. The source-target distance D, see Figure 5, in this example is 300 mm, 375 mm and 450 mm.
Fig. 2a zeigt für eine Leuchte des Standes der Technik mit linear symmetrischen Linsen in schematischer Darstel lung die Schattenbildung und den für den Pflanzenwuchs ineffektiven Lichtaustritt jeweils für den kürzesten Ab stand Dl = 300 mm (obere Linie) und den größten Abstand D2 = 450 mm (untere Linie) . Die eingezeichneten Pfeile repräsentieren die äußeren Bestrahlungs- Begrenzungslinien, zum Beispiel ermittelt durch einen Be strahlungsstärkeabfall von 1 / e2 des Maximums des von der Leuchte emittierten Strahlenbündels. Eine Schatten bildung bedeutet, dass beim Hochwachsen der Pflanzen die weiter außen liegenden weniger Strahlungsleistung erhal ten, da die weiter innen liegenden diese aufgrund der flachen Einstrahlung absorbieren. Dieser Sachverhalt ist beim kürzeren Quelle-Ziel-Abstand besonders ausgeprägt. Beim größeren Quelle-Ziel-Abstand ist die Strahlungsver teilung hingegen zu breit, so dass Strahlung seitlich un genutzt an der Bestrahlungsfläche vorbei geht. Selbst wenn zwei Leuchten des Standes der Technik mit linear symmetrischen Linsen voneinander beabstandet platziert würden, würde das die beschriebene Problematik nicht be heben. Gemäß Fig. 2a kennzeichnet der mit dem Bezugszei chen 9 bezeichnete Pfeil den „Schatten für kurzen Ab- stand" und der mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Pfeil den „Strahlungsaustritt für großen Abstand". Fig. 2a shows a luminaire of the prior art with linear symmetrical lenses in a schematic presen- tation, the shadowing and the ineffective for plant growth light exit respectively for the shortest distance from Dl = 300 mm (upper line) and the largest distance D2 = 450 mm (lower line). The arrows represent the outer irradiation boundary lines, for example, determined by a Be radiation intensity decrease of 1 / e 2 of the maximum of the emitted light beam from the lamp. Shadow formation means that as the plants grow taller, the less radiated power is transmitted to the outside, as the more inward ones absorb them due to the shallow irradiation. This situation is particularly pronounced with the shorter source-target distance. On the other hand, at the larger source-target distance, the radiation distribution is too wide, so that radiation is used unused past the irradiation surface. Even if two prior art lights were placed spaced apart from each other with linearly symmetrical lenses, that would not eliminate the problems described. According to FIG. 2 a, the arrow denoted by the reference numeral 9 denotes the "shadow for short intervals". stand "and the arrow designated by the reference numeral 10, the" radiation outlet for long distance ".
In der Fig. 2b ist die Schattenbildung sowie der effekti ve Lichtaustritt für zwei optoelektronische Bauelemente 1 und la eines Bauelementverbundes 8 gezeigt, welche mit LEDs mit erfindungsgemäßen asymmetrischen Linsen bestückt sind. Dabei sind, wie oben ausgeführt, die asymmetrischen Linsen der beiden optoelektronischen Bauelemente spiegel bildlich angeordnet. Es ist auch denkbar, mittig zwischen den beiden optoelektronischen Bauelementen 1 und la ein oder mehrere optoelektronische Bauelemente mit symmetri scher Linse anzuordnen. Gemäß Fig. 2b kennzeichnet der mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnete Pfeil einen „gerin gen Schatten" und der mit dem Bezugszeichen 12 bezeichne te Pfeil einen „geringen Strahlungsaustritt". Shown in FIG. 2b is the shadowing as well as the effective light emission for two optoelectronic components 1 and 1a of a composite component 8, which are equipped with LEDs having asymmetric lenses according to the invention. In this case, as stated above, the asymmetrical lenses of the two optoelectronic components mirror image arranged. It is also conceivable to arrange one or more optoelectronic components with symmetrical lens in the middle between the two optoelectronic components 1 and 1 a. According to FIG. 2b, the arrow designated by the reference numeral 11 denotes a "low-level shadow" and the arrow designated by the reference numeral 12 denotes a "small radiation exit".
Hierbei ist erkennbar, dass jedes der optoelektronischen Bauelemente 1 und la eine asymmetrische Strahlungsvertei lung zur Zielebene abgibt (die Pfeile haben dieselbe Be deutung wie in Fig. 2a) . Sowohl für einen Quelle-Ziel- Abstand D, siehe Figur 5, von 450 mm (untere Linie) als auch von 300 mm (obere Linie) ergibt sich aufgrund des steileren Lichteinfalls ein deutlich geringerer Abschat tungseffekt der äußeren Pflanzen sowie ein geringerer die Zielebene verfehlender Strahlungsaustritt. It can be seen here that each of the optoelectronic components 1 and 1 a emits an asymmetric radiation distribution to the target plane (the arrows have the same meaning as in FIG. 2 a). Both for a source-target distance D, see Figure 5, of 450 mm (bottom line) and of 300 mm (upper line) is due to the steeper light incidence significantly less Abschat processing effect of the outer plants and a lesser missed the target level radiation exit.
Im Zusammenwirken beider optoelektronischer Bauelemente 1, la wird eine homogene Beleuchtungsstärke in einer Ebe ne über der Ziel-Fläche erreicht, wobei die Entfernung der Ebene zur Lichtquelle um etwa ein Drittel kleiner ist als der Abstand von Lichtquelle und Ziel-Fläche. Mit an deren Worten ist die Ebene mit der homogenen Beleuch- tungsstärke l/3*Gesamtabstand von der Ziel-Fläche beab- standet, wobei als Gesamtabstand der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Ziel-Fläche angesehen wird. Zugleich kommt es nicht zu einem erhöhten Lichtverlust, der auf- treten würde, wenn man den Lichtkegel aufweiten würde, um den gesamten Bereich homogen auszuleuchten. Die Effizienz für ein erfindungsgemäßes Bauelement, also der Bruchteil der von den Lichtquellen erzeugten Strahlungsleistung, der die Zielfläche erreicht, liegt (abhängig vom Abstand zwischen den Lichtquellen und der Zielfläche) im Bereich von 50% bis 80%, bevorzugt von 65% bis 80%, wenn der Ab stand zwischen Quellen und Zielfläche sich in dem oben beschriebenen Rahmen von 300mm bis 450mm befindet. Dies gilt für die beschriebene Zielfläche mit 1200mm Breite und 3000mm Länge. In the interaction of both optoelectronic components 1, la a homogeneous illuminance is achieved in a Ebe ne over the target area, wherein the distance of the plane to the light source is about one third smaller than the distance from the light source and target area. With other words, the plane with the homogeneous illumination The total distance from the target area is given by the total distance, which is the distance between the light source and the target area. At the same time, there is no increased loss of light which would occur if the light cone were widened in order to illuminate the entire area homogeneously. The efficiency for a device according to the invention, ie the fraction of the radiant power generated by the light sources that reaches the target surface (depending on the distance between the light sources and the target surface) is in the range from 50% to 80%, preferably from 65% to 80%. when the distance between the sources and the target surface is in the frame from 300mm to 450mm described above. This applies to the described target area with 1200mm width and 3000mm length.
Es ist auch denkbar, mehrere optoelektronische Bauelemen te 1 nebeneinander anzuordnen (also in der Zeichenebene lateral versetzt), beispielsweise als 2er oder 3er Ver bund, sowie mehrere optoelektronische Bauelemente la in gleicher Weise nebeneinander anzuordnen, so dass die Ge samtanordnung symmetrisch zu einer Mittellinie ist. It is also conceivable to arrange several optoelectronic Bauelemen te 1 side by side (ie laterally offset in the plane), for example, as a 2 or 3 Ver bund, and several optoelectronic devices la in the same way next to each other, so that the Ge samtanordnung is symmetrical to a center line ,
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Bestrah lungsstärkeverteilung eines erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Bauelementes 1 über der Zielebene in Abhängig keit vom Ort, wobei gemäß Fig. 3 „Z" für Zielbestrahlung und „0" für Ort steht. Dargestellt ist die Ziel- Bestrahlungsstärke. Die Pfeile haben dieselbe Bedeutung wie bereits in Fig 2a, 2b erläutert. Hierbei ist die asymmetrische Charakteristik eines optoelektronischen Bauelementes deutlich erkennbar. Die Vorteile des erfin dungsgemäßen optoelektronischen Bauelementes 1 ergeben sich im Zusammenwirken von zwei beabstandeten Bauelemen ten 1, la mit spiegelbildlich angeordneten asymmetrischen Linsen (höhere Gesamt-Homogenität und steilerer Außenab fall) , siehe dazu auch die Erklärungen zu Fig. 7. Fig. 3 shows a schematic representation of the Bestrah strength distribution of an optoelectron ronic device 1 according to the invention over the target level as a function of speed from place, where according to FIG. 3 "Z" stands for target irradiation and "0" for location. Shown is the target irradiance. The arrows have the same meaning as already explained in Figure 2a, 2b. Here, the asymmetrical characteristic of an optoelectronic component is clearly visible. The advantages of the inventions to the invention optoelectronic component 1 result th in the interaction of two spaced Bauelemen th 1, la with mirror-image arranged asymmetric lenses (higher overall homogeneity and steeper Außenab case), see also the explanations to Fig. 7.
In Fig. 4 sind die Simulationsergebnisse der Bestrah lungsstärkeverteilung eines Bauelementverbundes 8 aus je weils fünf optoelektronischen Bauelementen 1 und la, je weils bei den Quelle-Ziel-Abständen D = 300 mm, D = 375 mm und D = 450 mm gezeigt. Mit anderen Worten ist die Be strahlungsstärke AF1 für drei unterschiedliche Quelle- Ziel-Abstände gezeigt. Die Darstellung zeigt einen Blick von oben auf die Bestrahlungsfläche. Die fünf optoelekt ronischen Bauelemente 1 sind, ebenso wie die fünf Bauele mente la, bezüglich der Längsachse der dargestellten Be strahlungsfläche translationssymmetrisch angeordnet, wo bei sie voneinander um ca. 300 mm beabstandet sind, und die äußeren optoelektronischen Bauelemente jeweils in Translationsrichtung einen Abstand zur jeweiligen Außen kante der Bestrahlungsfläche von ca. 150 mm aufweisen. In Fig. 4, the simulation results of Bestrah strength distribution of a composite component 8 from each case five optoelectronic devices 1 and la, depending Weil at the source-target distances D = 300 mm, D = 375 mm and D = 450 mm shown. In other words, the irradiance AF1 is shown for three different source-target distances. The illustration shows a view from above onto the irradiation surface. The five optoelectron ronic components 1, as well as the five compo elements La, arranged with respect to the longitudinal axis of the illustrated Be radiation surface translationally symmetrical, where they are spaced from each other by about 300 mm, and the outer optoelectronic devices each in the translation direction a distance from the respective Outside edge of the irradiation surface of about 150 mm.
Die unterschiedlichen Bestrahlungsstärken sind durch un terschiedliche Schraffierungen gekennzeichnet. Selbst bei kürzestem Abstand von D = 300 mm ergibt sich noch eine gute homogene Verteilung. Die Homogenität der Beleuch tung, definiert als minimale Bestrahlungsstärke geteilt durch die maximale Bestrahlungsstärke, liegt, abhängig vom Quelle-Ziel-Abstand, im Bereich 0,25 - 0,5, bevorzugt im Bereich 0,35 - 0,5. Die Homogenität für unterschiedli che Spektralbereiche, insbesondere der photobiologisch bedeutsamen Spektralbereiche 400 bis 500 nm (Bereich 1), 500 bis 600 nm (Bereich 2), 600 bis 700 nm (Bereich 3), 700 bis 800 nm (Bereich 4), weist dieselbe Bandbreite auf . The different irradiance levels are characterized by un hatching different. Even at the shortest distance of D = 300 mm, there is still a good homogeneous distribution. The homogeneity of the illumination, defined as the minimum irradiance divided by the maximum irradiance, is in the range of 0.25-0.5, preferably in the range of 0.35-0.5, depending on the source-target distance. The homogeneity for different spectral ranges, in particular the photobiologically significant spectral ranges 400 to 500 nm (range 1), 500 to 600 nm (range 2), 600 to 700 nm (range 3), 700 to 800 nm (area 4) has the same bandwidth.
In Fig. 4 ist ersichtlich, dass sich die Homogenität der Bestrahlungsstärke mit zunehmendem Quelle-Ziel-Abstand verbessert . In Fig. 4 it can be seen that the homogeneity of the irradiance improves with increasing source-target distance.
Fig. 5 zeigt nochmals in schematischer Darstellung einen Bauelementverbund 8 zur Pflanzenbeleuchtung, diesmal mit zwei mal fünf in Längsrichtung lückenlos angeordneten optoelektronischen Bauelementen 1, la über der Zielebene, welche gemäß Anordnung 1 und/oder Anordnung 2 mit jeweils vier Farbkanälen bestückt sind. Fig. 5 shows again in a schematic representation of a composite element 8 for plant lighting, this time with two times five longitudinally arranged gapless optoelectronic devices 1, la above the target plane, which are equipped according to arrangement 1 and / or arrangement 2, each with four color channels.
Fig. 6 zeigt die Bestrahlungsstärkeverteilungen für un terschiedliche Quelle-Ziel-Abstände, die sich bei Einsatz eines Bauelementverbundes 8 gemäß Fig. 5 ergeben (mit je weils fünf optoelektronischen Bauelementen 1, la) . Gemäß Fig. 6 steht „B" für die Bestrahlungsstärke. Es findet sich eine gute homogene Beleuchtungssituation für jeden Abstand, insbesondere im Bereich +/- 1350 mm, der durch den Bauelementverbund beleuchtet wird, so dass die erfin dungsgemäßen optoelektronischen Bauelemente 1, la ausge zeichnet für die Beleuchtung von Pflanzen im Rahmen von Indoor-Farming geeignet sind. Fig. 6 shows the irradiance distributions for un ferent source-target distances, resulting in the use of a composite component 8 as shown in FIG. 5 (each with five optoelectronic devices 1, la). 6 shows "B" for the irradiance There is a good homogeneous lighting situation for each distance, in particular in the range +/- 1350 mm, which is illuminated by the component network, so that the inventions to the invention optoelectronic devices 1, la out is suitable for the lighting of plants in the context of indoor farming.
In Fig. 7 ist die Beleuchtungssituation eines zweireihi gen Bauelementverbundes 8 gemäß Fig. 5 gezeigt, wenn le diglich eine der beiden Reihen von optoelektronischen Bauelementen 1, la Licht emittiert (hier die Bauelemente la; Die Beleuchtung mit den Bauelementen 1 wäre spiegel bildlich zur Längsachse) . Gemäß Fig. 7 steht „B" für die Bestrahlungsstärke. Sind alle optoelektronischen Bauele mente 1, la des Bauelementverbundes 8 in Betrieb, so lie- gen hinsichtlich Wirkungsgrad, Homogenität der Beleuch tungsstärke und Farbhomogenität gute Verhältnisse für den Pflanzenanbau vor. Mit dem mit Bezugzeichen 13 bezeich- neten Pfeil ist eine sanfte Steigung gekennzeichnet und mit dem mit Bezugszeichen 14 bezeichneten Pfeil ist eine starke Steigung gekennzeichnet. 7 shows the lighting situation of a two-membered component network 8 according to FIG. 5, when only one of the two rows of optoelectronic components 1, 1 a emits light (here the components 1 a;) The illumination with the components 1 would be mirror-image to the longitudinal axis ). 7 shows "B" for the irradiance If all the optoelectronic components 1, 1a of the component network 8 are in operation, then conditions in terms of efficiency, homogeneity of the lighting strength and color homogeneity good conditions for plant cultivation. With the arrow denoted by reference numeral 13, a gentle slope is marked and with the arrow designated by reference numeral 14, a steep slope is indicated.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
Optoelektronisches Bauelement l;laOptoelectronic component 1;
Trägerkörper 2 Halbleiterlichtquelle 3Carrier body 2 semiconductor light source 3
Asymmetrische Linse 4Asymmetrical lens 4
Ebene 5Level 5
Einkoppelfläche 6Coupling surface 6
Auskoppelfläche 7 Bauelementverbund 8Decoupling surface 7 component composite 8
Hauptabstrahlrichtung AMain emission direction A
Ziel-Quelle-Abstand D Target Source Distance D

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (l;la) mit 1. Optoelectronic component (I, Ia) with
- einem Trägerkörper (2), a carrier body (2),
- mindestens einer Lichtquelle oder Halbleiterlicht- quelle (3) , einem als asymmetrische Linse (4) ausgebildeten sich linear oder länglich in eine Längsrichtung er streckenden Abdeckkörper, der vor der mindestens ei nen Halbleiterlichtquelle (3) angeordnet ist, - wobei die Linse (4) in Bezug auf eine Ebene, in welcher eine Hauptabstrahlrichtung A der Lichtquelle liegt und welche Ebene zur Längsrichtung parallel ist, keine Spiegelsymmetrie aufweist. - At least one light source or semiconductor light source (3), designed as an asymmetrical lens (4) is linear or elongated in a longitudinal direction he stretching cover body, which is arranged in front of the at least egg nen semiconductor light source (3), - wherein the lens (4 ) has no mirror symmetry with respect to a plane in which a main emission direction A of the light source is located and which plane is parallel to the longitudinal direction.
2. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach Anspruch 1, wobei die Linse (4) in Bezug auf eine senkrecht zur2. The optoelectronic component (1a, la) according to claim 1, wherein the lens (4) is movable with respect to a perpendicular to the
Trägerebene (2) stehende Ebene, die parallel zur Längrichtung ist, asymmetrisch ausgestaltet ist. Carrier plane (2) standing plane, which is parallel to the longitudinal direction, is designed asymmetrically.
3. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Brechung der von der Halbleiterlichtquelle (3) emittierbaren elektromagnetischen Strahlung in der Linse (4) im We sentlichen gleich aufgespalten ist zwischen einer Einkoppelfläche (6) der Linse (4) und einer Auskop pelfläche (7) der Linse (4) . 3. The optoelectronic component according to claim 1, wherein the refraction of the electromagnetic radiation that can be emitted by the semiconductor light source in the lens is split substantially between a coupling surface of the lens. 4) and a knockout pelfläche (7) of the lens (4).
4. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die von der Halbleiterlichtquelle (3) emittierbare elektromagne tische Strahlung ihre Richtung beim Eintritt in die Linse (4) an einer oder der Einkoppelfläche (6) im4. The optoelectronic component according to claim 1, wherein the electromagnetic radiation which can be emitted by the semiconductor light source is in its direction of entry into the lens at one or the coupling surface in FIG
Wesentlichen um denselben Winkel ändert, wie beim Austreten aus der Linse (4) an einer oder der Auskop pelfläche ( 7 ) . Substantially changes by the same angle as when exiting the lens (4) on one or the pelfläche Auskop (7).
5. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine innere Fläche der Linse (4) konkav und eine äußere Fläche der Linse (4) konvex ausgeführt ist. An optoelectronic component (1a) according to any one of the preceding claims, wherein an inner surface of the lens (4) is concave and an outer surface of the lens (4) is convex.
6. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linse (4) im Querschnitt quer zur Längsrichtung gesehen eine Bo genform hat und die Dicke der Linse (4) entlang der Bogenform von einer Seite zur anderen Seite zunimmt. 6. The optoelectronic component according to claim 1, wherein the lens in cross-section transverse to the longitudinal direction has a shape and the thickness of the lens increases along the curved shape from one side to the other side.
7. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Krümmungsradius der inneren Fläche der Linse (4) im Querschnitt quer zur Längsrichtung gesehen von einer Seite zur anderen zunimmt. An optoelectronic component according to claim 5 or 6, wherein the radius of curvature of the inner surface of the lens (4) in cross-section transversely to the longitudinal direction increases from one side to the other.
8. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über Halbleiterlicht quellen (3) elektromagnetische Strahlung mit unter schiedlichen Wellenlängenbereichen und/oder Farben emittierbar ist. 8. The optoelectronic component according to claim 1, wherein electromagnetic radiation with different wavelength ranges and / or colors can be emitted via semiconductor light sources.
9. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches gemeinsam mit wei teren solchen Bauelementen auf einer Zielfläche eine Homogenität der Bestrahlungsstärke von 0,25 bis 0,50 bereitstellt , wobei die Homogenität das Verhältnis von minimaler Bestrahlungsstärke zu maximaler Be strahlungsstärke ist. 9. The optoelectronic component according to claim 1, which together with other such components on a target surface provides a homogeneity of the irradiation intensity of from 0.25 to 0.50, the homogeneity providing the ratio of the minimum irradiance to the maximum loading Radiation is.
10. Optoelektronisches Bauelement (l;la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (3) mittels einer Steuer einrichtung in ihrer Intensität und/oder Farbe und/oder Betriebsmodus veränderbar ist. 10. The optoelectronic component according to claim 1, wherein the at least one semiconductor light source is variable by means of a control device in terms of its intensity and / or color and / or operating mode.
11. Bauelementverbund (8) mit einer Mehrzahl von opto elektronischen Bauelementen (l;la) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10. 11. A component network (8) having a plurality of optoelectronic components (1, 1 a) according to at least one of claims 1 to 10.
12. Bauelementverbund (8) nach Anspruch 11, bei welchem die optoelektronischen Bauelemente (l;la) so angeord net sind, dass die asymmetrischen Linsen (4) in Bezug auf eine Mittelebene zwischen den optoelektronischen Bauelementen (l;la) spiegelsymmetrisch angeordnet sind . 12. The component network (8) according to claim 11, wherein the optoelectronic components (1; 1a) are arranged so that the asymmetrical lenses (4) are arranged mirror-symmetrically with respect to a median plane between the optoelectronic components (1;
13. Bauelementverbund (8) nach Anspruch 11 oder 12, wobei dieser derart ausgebildet ist, dass eine homogene Be leuchtungsstärke auf einer Zielfläche und auf einer Ebene über dieser Zielfläche erreicht wird, welche Ebene sich im Abstand zur Halbleiterlichtquelle (3) von zwei Dritteln des Gesamtabstands zwischen der Halbleiterlichtquelle (3) und der Zielfläche befin det . 13. The component network (8) according to claim 11 or 12, wherein it is designed such that a homogeneous illumination intensity Be is achieved on a target surface and on a plane above this target surface, which plane spaced from the semiconductor light source (3) of two-thirds of the Total distance between the Semiconductor light source (3) and the target surface befin det.
14. Bauelementverbund (8) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem optoelektronische Bauelemente (l;la) in wenigstens einer Reihe linear oder lückenlos line ar angeordnet sind. 14. A composite component (8) according to any one of claims 11 to 13, wherein the optoelectronic components (l; la) are arranged in at least one row linear or gapless line ar.
15. Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprü che 1 bis 10 oder Bauelementverbund nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Bauelement (1; la) o- der der Bauelementverbund (8) in der Hortikultur ein gesetzt ist. 15. The optoelectronic component according to one of Ansprü che 1 to 10 or component composite according to one of claims 11 to 14, wherein the component (1, la) o- of the composite component (8) is set in the Hortikultur a.
16. Anordnung mit einer Zielfläche und mindestens einem optoelektronischen Bauelement gemäß einem der vorher gehenden Ansprüche, wobei das Bauelement ausgelegt ist, die Zielfläche mit einer Bestrahlungsstärkever teilung zu bestrahlen und das Bauelement sich näher an einem Rand der Zielfläche befindet als an einem gegenüberliegenden Rand, und wobei die Bestrahlungs stärkeverteilung zwischen dem Bauelement und dem nä herliegenden Rand der Zielfläche steiler abfällt, d.h. einen Gradienten mit größerem Betrag aufweist, als an allen anderen Stellen. 16. An array comprising a target surface and at least one optoelectronic device according to any one of the preceding claims, wherein the device is configured to irradiate the target surface with an irradiance distribution and the device is closer to an edge of the target surface than to an opposite edge, and wherein the irradiation strength distribution between the device and the nä edge of the target surface drops steeper, ie has a gradient of greater magnitude than at any other location.
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