WO2020053259A1 - Beleuchtungsanordnung - Google Patents

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WO2020053259A1
WO2020053259A1 PCT/EP2019/074199 EP2019074199W WO2020053259A1 WO 2020053259 A1 WO2020053259 A1 WO 2020053259A1 EP 2019074199 W EP2019074199 W EP 2019074199W WO 2020053259 A1 WO2020053259 A1 WO 2020053259A1
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lighting
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Stefan Lorenz
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Osram Oled Gmbh
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light
    • A61N2005/0663—Coloured light

Definitions

  • a lighting arrangement is specified.
  • Lighting arrangement the lighting arrangement comprises a lighting device.
  • the lighting device is provided and set up to emit light during operation.
  • the lighting device is for this
  • Blue light is light that comes from the human
  • blue light can be light that is in the CIE standard valence system in a color locus range with CX ⁇ 0.32 and CY ⁇ 0.33.
  • the blue light is designed in particular to emulate the color of the blue sky.
  • the blue light can in particular be light which is in the CIE standard valence system in a color locus range with CX ⁇ 0.27 and CY ⁇ 0.27.
  • Illumination device comprise a plurality of light sources which can be operated independently of one another.
  • the light sources of the lighting device can, for example, light emitting diodes be or include light emitting diodes.
  • the light-emitting diodes can each be or comprise one or more light-emitting diode chips.
  • Lighting arrangement the lighting arrangement comprises a control device for operating the
  • the control device is a device with which different
  • Operating states of the lighting device are adjustable.
  • the control device can be used to determine an operating state from a predetermined group of
  • control device can comprise at least one microcontroller and / or at least one integrated circuit.
  • Control device can be arranged separately from the lighting device. It is possible that a
  • Control device for controlling several parameters
  • Control device is integrated in the lighting device, for example in a housing of the lighting device.
  • the control device can also be set up to provide the lighting device with what is necessary to operate the lighting device
  • Lighting arrangement is the control device
  • the melanopic efficiency factor of the blue light emitted by the lighting device is set up, the melanopic efficiency factor of the blue light emitted by the lighting device
  • the melanopic effect factor a mei, v is a measure of the influence of a light source on the circadian Rhythm and is composed as a quotient of the spectral distribution of the emitted light, assessed with a biological spectrum of activity S mei , and the same spectral distribution, assessed with the human
  • the impact factor is, for example, in the following standards
  • Lighting arrangement the lighting arrangement comprises a lighting device for emitting blue light and a control device for operating the
  • the control device is set up to set the melanopic effect factor of the blue light.
  • the lighting arrangement described here is based among other things on the following considerations.
  • the photoreceptors in the eye include the protein melanopsin as a receptor dye.
  • the release of melatonin can be influenced via this protein.
  • Is melatonin a hormone in the circadian, that is the daily rhythm in question loop of humans, which influences the nits waking and sleeping Z.
  • a change in the stimulus to the photoreceptors also ipRGC stimulus, where ipRGC English:
  • a high activation of the photoreceptors in the eye is achieved, for example, with light with a high spectral component in the range of blue or cyan, which is visually perceived as cold white.
  • a low activation goes hand in hand with a reduced blue component, which is achieved by lighting with warm white light.
  • activation i.e. the irritation of the photoreceptors in the eye
  • control device is set up to control the lighting device in such a way that in different operating states
  • Illumination device emits blue light with different melanopic effect factors at the same color location of the blue light from the illumination device. That means, without changing the color impression of the generated blue light, there is the possibility of using light
  • Blue light with the "same" color locus means that from human viewers hardly notice any change in the color locus.
  • the "same" color locus means that from human viewers hardly notice any change in the color locus.
  • a lighting arrangement is realized which creates the illusion of a blue or blue sky and at the same time different levels of
  • the ipRGC activation potential, i.e. the melanopic effect factor, of the emitted blue light can
  • Change the spectrum of the emitted light can be changed without changing the color location of the emitted light.
  • the blue light emitted by the lighting arrangement is not primarily used for lighting, but rather the blue light serves an emotional level that cannot be addressed in conventional white-emitting lighting arrangements.
  • the lighting arrangement is set up to generate at least two spectra of the blue light that are metameric, that is, for which there is no visually perceptible color difference. However, the at least two different spectra are on the one hand increased or
  • control device is set up to control the lighting device in such a way that in different operating states
  • Illumination device emits blue light with different color locations with the same melanopic effect factor of blue light from the illumination device. In this way it is, for example, the user of the
  • Lighting arrangement possible to adapt the blue tone of the emitted light to a preferred color location without changing the melanopic effect of the emitted light. This allows the emitted light to be customized
  • the lighting device comprises a first light source, which is set up to emit blue light.
  • the first light source can be any light source.
  • the first light source emits blue light at a peak wavelength between at least 445 nm and at most 480 nm.
  • the lighting device comprises a second light source, which is set up to emit green blue light.
  • the second light source includes, for example, a light emitting diode that is free of one Conversion element is. This means that the green-blue light is generated, in particular, directly by the operation of one or more light-emitting diode chips without a conversion by a conversion element comprising a phosphor being carried out. As a result, the light generated has a particularly low spectral range.
  • a peak wavelength of the green-blue light is greater than the peak wavelength of the blue light from the first light source and is, for example, in a range between at least 485 nm and at most 495 nm.
  • Lighting device at least a third light source, which is configured to emit light substantially
  • the light source can be used to influence the saturation of the blue light generated by the lighting arrangement during operation. For example, by adding the third light source, the saturation can be reduced, so that the light color changes from deep blue to the grayish-blue area.
  • the light from the third light source is characterized by a particularly large spectral width.
  • the half width can be at least 170 nm.
  • the half-width of the spectrum of the light of the third light source is larger than the half-width of the spectrum of the light of the first light source and larger than the half width of the spectrum of the light of the second light source.
  • the third light source can comprise a conversion element which is set up to emit blue light in the
  • the third light source comprises, for example, one or more light-emitting diode chips which emit blue light during operation. This blue light is converted by a downstream conversion element into light of other colors.
  • the conversion element can
  • the conversion element is chosen so thick, for example, that no or hardly any blue light leaves the third light source, but is instead completely converted into low-energy light.
  • the lighting device can comprise a plurality of third light sources, which can differ from one another for example with regard to the phosphors used in the conversion element.
  • the lighting device it is possible for the lighting device to have two different first light sources, a second one
  • the third two light sources can be any light source and two different third light sources.
  • the third two light sources can be any light source.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • the first two light sources differ from each other in particular with regard to the proportion of red light in their emission spectrum.
  • a first light source can produce blue light from a
  • Light source The light sources of the lighting device can be operated independently of one another.
  • Lighting arrangement the lighting device is provided for the blue light from a first radiation side and white light from one of the first radiation side
  • white light can be emitted, in particular in a different direction than the blue light.
  • Lighting arrangement the lighting arrangement is intended to emit the blue light in the direction of a ceiling of a room. This means that the blue light is not intended for direct lighting, but for indirect lighting
  • the blue light for example, the illusion of a blue sky can be created on the ceiling of a room.
  • the blue light is in terms of its
  • the lighting device is provided to emit the white light in the direction away from a ceiling of a room. On the side facing away from the ceiling In this embodiment of the lighting arrangement, the lighting device can emit the light into the room in order to serve for lighting there.
  • Illumination device emitted light can be adjusted by changing the melanopic effect factor of blue light without changing the light color of the blue light or the white tone of the white light.
  • FIGS. 1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 5A, 5B, 5C show a lighting arrangement described here on the basis of schematic representations and graphic representations
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a lighting arrangement described here.
  • Lighting arrangement comprises a lighting device 1.
  • the lighting device 1 comprises a plurality of light sources 14, 15, 16 (see, for example, FIGS. 2A, 2B and 3B).
  • the lighting device 1 emits blue light 11, for example toward the ceiling 5 of a room.
  • the lighting device on its side facing away from the ceiling 5 to emit white light 12 into the room, for example to an object 2 and a person 3.
  • the blue light 11, which is emitted by the lighting device 1 during operation, can be reflected or scattered on the ceiling 5 and can thus be emitted into the room, for example toward the person 3.
  • the lighting arrangement further includes one
  • the control device 4 can, for example, the light sources 14, 15, 16 of the
  • control device Operate lighting device independently.
  • the control device is set up to
  • the lighting device can be as in FIG. 2A
  • a first light source 14 which is, for example, a light emitting diode with at least one light emitting diode chip.
  • the first light source 14 is, for example, a light emitting diode with at least one light emitting diode chip.
  • light source 14 In operation, light source 14 generates the blue light shown on the basis of a spectrum with a peak wavelength lr of less than 450 nm, in particular approximately 446 nm.
  • the optical radiation power I pro is shown in FIGS. 2 to 5
  • the lighting device further comprises a third
  • blue light can be generated in the semiconductor body 16a, which is essentially completely converted into light with a wavelength of> 500 nm by the conversion element 16b.
  • a second light source 15 compare FIG. 3B, which has a peak wavelength l r at approximately 500 nm, in particular 490 nm.
  • the first light source 14 of FIG. 3A generates the blue light shown on the basis of a spectrum with a peak wavelength lr of approximately 475 nm.
  • the lighting device comprises a further third light source 16, compare FIG. 3C. in the
  • the difference to the third light source 16 in FIG. 2B is the further third light source with an increased proportion in
  • Embodiments are combined with each other, even if not all combinations are explicitly described.
  • Embodiments described alternatively or additionally have further features according to the description in the general part.

Abstract

Es wird eine Beleuchtungsanordnung angegeben mit - einer Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Emission von blauem Licht (11), und - einer Ansteuervorrichtung (4) zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung (1), wobei - die Ansteuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, den melanopischen Wirkungsfaktor des blauen Lichts (11) einzustellen.

Description

Beschreibung
BELEUCHTUNGSANORDNUNG
Es wird eine Beleuchtungsanordnung angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
Beleuchtungsanordnung anzugeben, die sich besonders gut für das sogenannte "Human Centric Lighting" eignet, bei dem der Mensch im Mittelpunkt der Lichtplanung steht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung umfasst die Beleuchtungsanordnung eine Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung ist dazu vorgesehen und eingerichtet, im Betrieb Licht zu emittieren. Insbesondere ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu
eingerichtet, blaues Licht zu emittieren. Bei blauem Licht handelt es sich dabei um Licht, das vom menschlichen
Beobachter zum Beispiel unter Tageslichtbedingungen als blaues Licht empfunden wird. Insbesondere kann es sich bei blauem Licht um Licht handeln, das im CIE-Normvalenzsystem in einem Farbortbereich mit CX < 0,32 und CY < 0,33 liegt.
Das blaue Licht ist insbesondere dazu ausgebildet, die Farbe des blauen Himmels nachzubilden. Dazu kann es sich bei dem blauen Licht insbesondere um Licht handeln, das im CIE- Normvalenzsystem in einem Farbortbereich mit CX < 0,27 und CY < 0,27 liegt.
Zur Emission des blauen Lichts kann die
Beleuchtungsvorrichtung mehrere Lichtquellen umfassen, die unabhängig voneinander betreibbar sind. Die Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung können beispielsweise Leuchtdioden sein oder Leuchtdioden umfassen. Die Leuchtdioden können zum Beispiel jeweils einen oder mehrere Leuchtdiodenchips sein oder umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung umfasst die Beleuchtungsanordnung eine Ansteuervorrichtung zum Betreiben der
Beleuchtungsvorrichtung. Bei der Ansteuervorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der unterschiedliche
Betriebszustände der Beleuchtungsvorrichtung einstellbar sind. Beispielsweise kann mit der Ansteuervorrichtung ein Betriebszustand aus einer vorgegebenen Gruppe von
Betriebszuständen ausgewählt werden. Die Ansteuervorrichtung kann dazu zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen integrierten Schaltkreis umfassen. Die
Ansteuervorrichtung kann separat zur Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sein. Dabei ist es möglich, dass eine
Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung mehrerer
Beleuchtungsvorrichtungen der Beleuchtungsanordnung
eingerichtet ist. Ferner ist es möglich, dass die
Ansteuervorrichtung in die Beleuchtungsvorrichtung, zum Beispiel in ein Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung, integriert ist. Die Ansteuervorrichtung kann weiter dazu eingerichtet sein, die Beleuchtungsvorrichtung mit dem zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung notwendigen
Betriebsstrom zu versorgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Ansteuervorrichtung
eingerichtet, den melanopischen Wirkungsfaktor des von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten blauen Lichts
einzustellen. Der melanopische Wirkungsfaktor amei,v ist ein Maß für den Einfluss einer Lichtquelle auf den zirkadianen Rhythmus und setzt sich zusammen als Quotient aus der mit einem biologischen Wirkungsspektrum Smei bewerteten spektralen Verteilung des emittierten Lichts und derselben spektralen Verteilung, bewertet mit der menschlichen
Spektralempfindlichkeitskurve V (l) . Der melanopische
Wirkungsfaktor ist zum Beispiel in folgenden Normen
definiert: DIN SPEC 5031-100:2015, CIE TN 003:2015. Mit der Ansteuervorrichtung ist es nun zum Beispiel möglich,
Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung derart anzusteuern, dass bei der Emission von blauem Licht dieses Licht einen gewünschten, einstellbaren melanopischen Wirkungsfaktor aufweist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung umfasst die Beleuchtungsanordnung eine Beleuchtungsvorrichtung zur Emission von blauem Licht und eine Ansteuervorrichtung zum Betreiben der
Beleuchtungsvorrichtung. Dabei ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, den melanopischen Wirkungsfaktor des blauen Lichts einzustellen.
Der hier beschriebenen Beleuchtungsanordnung liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Beim
"Human Centric Lighting" wird versucht, biologisch, visuell und emotional wirksames Licht zu erzeugen. Oft benötigen dabei diese verschiedenen Aspekte unterschiedliche Lichtarten in derselben Anwendung. Insbesondere die Reizung der
Fotorezeptoren im Auge, die Einfluss auf den zirkadianen Rhythmus des Menschen haben, als biologische Wirkung benötigt Licht, das nicht unbedingt visuell oder emotional optimal ist. Die Fotorezeptoren im Auge umfassen dabei das Protein Melanopsin als Rezeptorfarbstoff. Über dieses Protein kann die Melatonin-Ausschüttung beeinflusst werden. Melatonin ist dabei ein Hormon im zirkadianen, das heißt den Tagesrhythmus betreffenden Regelkreises des Menschen, welches die Wach- und SchlafZeiten beeinflusst. Eine Änderung des Reizes auf die Fotorezeptoren (auch ipRGC-Reiz, wobei ipRGC englisch:
intrinsic photosensitive Regional Ganglion Cells) , bewirkt herkömmlich auch immer eine Änderung des Lichts, das heißt beispielsweise der Lichtfarbe.
Eine hohe Aktivierung der Fotorezeptoren im Auge wird zum Beispiel erreicht mit Licht mit einem hohen spektralen Anteil im Bereich von blau oder cyan, welches visuell als kalt-weiß wahrgenommen wird. Eine niedrige Aktivierung geht einher mit einem reduzierten Blauanteil, der durch eine Beleuchtung mit warm-weißen Licht erreicht wird. Eine Änderung der
Aktivierung, also der Reizung der Fotorezeptoren im Auge, geht in diesem Fall also einher mit einer Änderung der
Lichtfarbe und der Farbtemperatur.
Mit der hier beschriebenen Beleuchtungsanordnung ist es nun möglich, blaues Licht unterschiedlicher melanopischer
Wirkungsfaktoren zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Ansteuerungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Beleuchtungsvorrichtung derart anzusteuern, dass in unterschiedlichen Betriebszuständen der
Beleuchtungsvorrichtung blaues Licht mit unterschiedlichen melanopischen Wirkungsfaktoren bei gleichem Farbort des blauen Lichts von der Beleuchtungsvorrichtung emittiert wird. Das heißt, ohne den Farbeindruck des erzeugten blauen Lichts zu verändern, besteht die Möglichkeit, Licht mit
unterschiedlichen melanopischen Wirkungsfaktoren zu erzeugen. Blaues Licht bei "gleichem" Farbort heißt dabei, dass vom menschlichen Betrachter eine Änderung des Farborts kaum oder nicht wahrgenommen wird. Beispielsweise ändert sich der
Farbort höchstens im Bereich von 3 MacAdam-Ellipsen .
Auf diese Weise ist beispielsweise eine Beleuchtungsanordnung realisiert, die die Illusion eines blauen oder bläulichen Himmels erzeugt und zugleich verschiedene Stufen der
Aktivierung, also unterschiedliche melanopische
Wirkungsfaktoren, einstellbar macht, ohne die Illusion des blauen oder bläulichen Himmels sichtbar zu verändern. Dabei kann das ipRGC-Aktivierungspotential , also der melanopische Wirkungsfaktor, des emittierten blauen Lichts durch
Veränderung des Spektrums des emittierten Lichts geändert werden, ohne dass der Farbort des emittierten Lichts geändert wird .
Das von der Beleuchtungsanordnung emittierte blaue Licht dient dabei nicht primär zur Beleuchtung, sondern durch das blaue Licht wird eine emotionale Ebene bedient, die bei herkömmlichen weiß emittierenden Beleuchtungsanordnungen nicht ansprechbar ist.
Die Beleuchtungsanordnung ist dazu eingerichtet, zumindest zwei Spektren des blauen Lichts zu erzeugen, die metamer sind, das heißt, für die sich kein visuell wahrnehmbarer Farbunterschied ergibt. Die zumindest zwei unterschiedlichen Spektren sind jedoch einerseits auf eine erhöhte oder
anderseits auf eine reduzierte melanopische Wirksamkeit optimiert. Überraschend hat sich ferner gezeigt, dass durch die Verwendung von blauem Licht die biologische Wirksamkeit viel stärker variiert werden kann, als dies mit weißem Licht möglich wäre. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Ansteuervorrichtung dazu eingerichtet, die Beleuchtungsvorrichtung derart anzusteuern, dass in unterschiedlichen Betriebszuständen der
Beleuchtungsvorrichtung blaues Licht mit unterschiedlichen Farborten bei gleichem melanopischem Wirkungsfaktor des blauen Lichts von der Beleuchtungsvorrichtung emittiert wird. Auf diese Weise ist es beispielsweise dem Nutzer der
Beleuchtungsanordnung möglich, den Blauton des emittierten Lichts an einen bevorzugten Farbort anzupassen, ohne dabei die melanopische Wirkung des emittierten Lichts zu verändern. Damit kann das abgestrahlte Licht an die individuell
bevorzugte Färbung angepasst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine erste Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, blaues Licht zu emittieren. Die erste Lichtquelle kann
beispielsweise eine Leuchtdiode umfassen, die unkonvertiertes blaues Licht emittiert. Das heißt, das blaue Licht wird insbesondere direkt durch den Betrieb eines oder mehrerer Leuchtdiodenchips erzeugt, ohne dass eine Konversion durch ein Konversionselement umfassend einen Leuchtstoff erfolgt. Dadurch weist das erzeugte Licht eine besonders geringe spektrale Bereite auf. Beispielsweise emittiert die erste Lichtquelle blaues Licht bei einer Peakwellenlänge zwischen wenigstens 445 nm und höchstens 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine zweite Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, grün blaues Licht zu emittieren. Die zweite Lichtquelle umfasst dabei zum Beispiel eine Leuchtdiode, die frei von einem Konversionselement ist. Das heißt, das grün-blaue Licht wird insbesondere direkt durch den Betrieb eines oder mehrerer Leuchtdiodenchips erzeugt, ohne dass eine Konversion durch ein Konversionselement umfassend einen Leuchtstoff erfolgt. Dadurch weist das erzeugte Licht eine besonders geringe spektrale Bereite auf. Eine Peakwellenlänge des grün-blauen Lichts ist dabei größer als die Peakwellenlänge des blauen Lichts der ersten Lichtquelle und liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen wenigstens 485 nm und höchstens 495 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine dritte Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Licht im Wesentlichen im
Spektralbereich von grünem bis zu rotem Licht zu emittieren. "Im Wesentlichen" heißt dabei, dass die maximale Intensität von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner 500 nm im Spektrum des Lichts der dritten Lichtquelle höchstens ein Drittel der maximalen Intensität im Spektrum der dritten Lichtquelle beträgt. Das Licht der dritten
Lichtquelle kann dazu genutzt werden, eine Sättigung des von der Beleuchtungsanordnung im Betrieb erzeugten blauen Lichts zu beeinflussen. Beispielsweise kann durch das Hinzuschalten der dritten Lichtquelle die Sättigung reduziert werden, sodass die Lichtfarbe von tiefblau in den gräulich-blauen Bereich geändert wird.
Das Licht der dritten Lichtquelle zeichnet sich dabei durch eine besonders große spektrale Breite aus. Beispielsweise kann die Halbwertsbreite wenigstens 170 nm betragen.
Insbesondere ist die Halbwertsbreite des Spektrums des Lichts der dritten Lichtquelle größer als die Halbwertsbreite des Spektrums des Lichts der ersten Lichtquelle und größer als die Halbwertsbreite des Spektrums des Lichts der zweiten Lichtquelle .
Die dritte Lichtquelle kann dazu ein Konversionselement umfassen, das dazu eingerichtet ist, blaues Licht im
Wesentlichen vollständig in niederenergetischeres Licht zu konvertieren. Das heißt, die dritte Lichtquelle umfasst zum Beispiel einen oder mehrere Leuchtdiodenchips, die im Betrieb blaues Licht emittieren. Dieses blaue Licht wird von einem nachgeordneten Konversionselement in Licht anderer Farben konvertiert. Das Konversionselement kann dabei
unterschiedliche Arten von Leuchtstoffen umfassen, sodass das blaue Licht beispielsweise in grünes, gelbes und/oder rotes Licht konvertiert wird. Dabei ist das Konversionselement zum Beispiel so dick gewählt, dass kein oder kaum blaues Licht die dritte Lichtquelle verlässt, sondern vollständig in niederenergetischeres Licht konvertiert wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann mehrere dritte Lichtquellen umfassen, die sich zum Beispiel hinsichtlich der verwendeten Leuchtstoffe im Konversionselement voneinander unterscheiden können .
Insbesondere ist es möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung zwei unterschiedliche erste Lichtquellen, eine zweite
Lichtquelle und zwei unterschiedliche dritte Lichtquellen umfasst. Die beiden dritten Lichtquellen können sich
insbesondere im Hinblick auf den Anteil von rotem Licht in ihrem Emissionsspektrum voneinander unterscheiden. Die beiden ersten Lichtquellen unterscheiden sich zum Beispiel
hinsichtlich der Peakwellenlänge des erzeugten blauen Lichts. So kann eine erste Lichtquelle blaues Licht bei einer
Peakwellenlänge erzeugen, die um wenigstens 10 nm, insbesondere wenigstens 20 nm kleiner ist, als die Peakwellenlänge des blauen Lichts der anderen ersten
Lichtquelle. Die Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung sind unabhängig voneinander betreibbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu vorgesehen, das blaue Licht von einer ersten Abstrahlseite und weißes Licht von einer der ersten Abstrahlseite
abgewandten, zweiten Abstrahlseite zu emittieren. Auf diese Weise ist es mit der Beleuchtungsanordnung möglich, zum einen Licht abzustrahlen, mit dem eine bestimmte melanopische
Wirkung erzielt werden soll. Zum anderen kann weißes Licht, insbesondere in eine andere Richtung als das blaue Licht, abgestrahlt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Beleuchtungsanordnung dazu vorgesehen, das blaue Licht in Richtung einer Decke eines Raums zu emittieren. Das heißt, das blaue Licht ist nicht zur direkten Beleuchtung vorgesehen, sondern zur indirekten
Beleuchtung. Mit dem blauen Licht kann beispielsweise an der Decke eines Raums die Illusion eines blauen Himmels erzeugt werden. Das blaue Licht ist dabei hinsichtlich seiner
melanopischen Wirkung einstellbar. Blaues Streulicht zum Beispiel reflektiert an der Decke, trifft auf den Benutzer der Beleuchtungsanordnung und entfaltet dort seine
melanopische Wirkung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsanordnung ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu vorgesehen, das weiße Licht in Richtung weg von einer Decke eines Raums zu emittieren. An der der Decke abgewandten Seite kann die Beleuchtungsvorrichtung in dieser Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung das Licht in den Raum hinein abstrahlen, um dort zur Beleuchtung zu dienen. Die
melanopische Wirkung des insgesamt von der
Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts kann durch die Änderung des melanopischen Wirkungsfaktors des blauen Lichts eingestellt werden, ohne dass dazu die Lichtfarbe des blauen Lichts oder der Weißton des weißen Lichts verändert wird.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Beleuchtungsanordnung anhand von Ausführungsbeispielen in den zugehörigen Figuren näher erläutert.
In den Figuren 1, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 5A, 5B, 5C ist eine hier beschriebene Beleuchtungsanordnung anhand von schematischen Darstellungen und grafischen
Auftragungen erläutert.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsanordnung. Die
Beleuchtungsanordnung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst mehrere Lichtquellen 14, 15, 16 (siehe dazu beispielsweise die Figuren 2A, 2B und 3B) . Die Beleuchtungsvorrichtung 1 emittiert im Betrieb blaues Licht 11, beispielsweise zur Decke 5 eines Raums hin. Ferner ist es möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung an ihrer der Decke 5 abgewandten Seite weißes Licht 12 in den Raum hinein, zum Beispiel zu einem Objekt 2 und einer Person 3, emittiert. Das blaue Licht 11, das im Betrieb von der Beleuchtungsvorrichtung 1 emittiert wird, kann an der Decke 5 reflektiert oder gestreut werden und auf diese Weise in den Raum hinein, zum Beispiel zur Person 3 hin, abgestrahlt werden .
Die Beleuchtungsanordnung umfasst weiter eine
Ansteuervorrichtung 4, zum Betreiben der
Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Ansteuervorrichtung 4 kann beispielsweise die Lichtquellen 14, 15, 16 der
Beleuchtungsvorrichtung unabhängig voneinander betreiben. Die Ansteuervorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, den
melanopischen Wirkungsfaktor des blauen Lichts 11
einzustellen .
Dies kann beispielsweise wie in Verbindung mit den grafischen Darstellungen der Figuren 2 bis 5 erläutert erfolgen.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann wie in der Figur 2A
schematisch dargestellt, eine erste Lichtquelle 14 umfassen, bei der es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode mit wenigstens einem Leuchtdiodenchip handelt. Die erste
Lichtquelle 14 erzeugt im Betrieb das anhand eines Spektrums dargestellte blaue Licht mit einer Peakwellenlänge lr von kleiner 450 nm, insbesondere ca. 446 nm. In den Figuren 2 bis 5 ist dabei die optische Strahlungsleistung I pro
Wellenlänge, aufgetragen in beliebigen Einheiten gegen die Wellenlänge l aufgetragen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiter eine dritte
Lichtquelle 16, Figur 2B, die beispielsweise einen
Halbleiterkörper 16a und ein Konversionselement 16b umfasst. Im Halbleiterkörper 16a kann im Betrieb blaues Licht erzeugt werden, welches vom Konversionselement 16b im Wesentlichen vollständig in Licht mit einer Wellenlänge von > 500 nm konvertiert wird.
Die Kombination des Lichts der ersten Lichtquelle 14 und der dritten Lichtquelle 16 ergibt das in der Figur 2C
dargestellte Spektrum mit einem Farbort CIEXY = (0,218/0,262) und einem melanopischen Wirkungsfaktor amei,v = 1,10.
Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung kann nun, wie in
Verbindung mit den Figuren 3A bis 3D beschrieben, eine zweite Lichtquelle 15, vergleiche Figur 3B, zugeschaltet werden, die eine Peakwellenlänge lr bei ca. 500 nm, insbesondere 490 nm aufweist. Die erste Lichtquelle 14 der Figur 3A erzeugt im Betrieb das anhand eines Spektrums dargestellte blaue Licht mit einer Peakwellenlänge lr von ca. 475 nm.
Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine weitere dritte Lichtquelle 16, vergleiche die Figur 3C. Im
Unterschied zur dritten Lichtquelle 16 der Figur 2B ist die weitere dritte Lichtquelle mit einem erhöhten Anteil im
Spektralbereich von rotem Licht gewählt. Auf diese Weise kann Licht beim gleichen Farbort wie beim Spektrum der Figur 2C erzeugt werden, wobei der melanopische Wirkungsfaktor bei 2,11 und damit fast doppelt so hoch wie für das Spektrum der Figur 2C liegt. Dies ist mit dem Spektrum der Figur 3D realisiert. Dieses Spektrum ergibt sich durch Überlagerung der Spektren der Figuren 3A, 3B, 3C. Für das Licht des Spektrums der Figur 4C wird das Licht der ersten Lichtquelle 14 aus der Figur 3A und der zweiten
Lichtquelle 15 aus der Figur 3B zum Spektrum der Figur 4A kombiniert. Dieses Spektrum wird mit dem Spektrum der
weiteren dritten Lichtquelle 16 der Figur 3C zum Spektrum der Figur 4C kombiniert. Es resultiert blaues Licht 11 mit einem Farbort CIEXY = (0,313/0,329), einer korrelierten
Farbtemperatur von circa 6500 Kelvin und einem
Farbwiedergabeindex CRI von 57 bei einem melanopischen
Wirksamkeitsfaktor von 1,26.
Für das Licht des Spektrums der Figur 5C wird das Spektrum der Figur 2C, das aus dem Licht der ersten Lichtquelle 14 der Figur 2A und der dritten Lichtquelle 16 der Figur 2B
resultiert, mit dem Spektrum der weiteren dritten Lichtquelle der Figur 3C kombiniert. Es resultiert blaues Licht 11 beim gleichen Farbort und mit der gleichen Farbtemperatur wie für das Spektrum der Figur 4C. Der Farbwiedergabeindex CRI liegt bei 81 und der melanopische Wirksamkeitsfaktor bei 0,736.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102018122283.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 BeleuchtungsVorrichtung
11 blaues Licht
12 weißes Licht
14 erste Lichtquelle
16 zweite Lichtquelle 16 zweite Lichtquelle 16a Halbleiterkörper
16b Konversionselement
2 Objekt
3 Person
4 Ansteuervorrichtung 5 Decke eines Raums

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsanordnung mit
einer Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Emission von blauem Licht (11), und
einer Ansteuervorrichtung (4) zum Betreiben der
Beleuchtungsvorrichtung (1), wobei
die Ansteuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, den melanopischen Wirkungsfaktor des blauen Lichts (11)
einzustellen, und
die Beleuchtungsvorrichtung (1) dazu vorgesehen ist, das blaue Licht (11) von einer ersten Abstrahlseite und weißes Licht (12) von einer der ersten Abstrahlseite abgewandten zweiten Abstrahlseite zu emittieren.
2. Beleuchtungsanordnung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Ansteuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsvorrichtung (1) derart anzusteuern, dass in unterschiedlichen Betriebszuständen der
Beleuchtungsvorrichtung (1) blaues Licht mit
unterschiedlichen melanopischen Wirkungsfaktoren bei gleichem Farbort des blauen Lichts (11) von der
Beleuchtungsvorrichtung (1) emittiert wird.
3. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Ansteuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsvorrichtung (1) derart anzusteuern, dass in unterschiedlichen Betriebszuständen der
Beleuchtungsvorrichtung (1) blaues Licht mit
unterschiedlichen Farborten bei gleichem melanopischem
Wirkungsfaktor des blauen Lichts (11) von der
Beleuchtungsvorrichtung (1) emittiert wird.
4. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Beleuchtungsvorrichtung (1) zumindest eine erste Lichtquelle (14) umfasst, die dazu eingerichtet ist, blaues Licht zu emittieren.
5. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine zweite
Lichtquelle (15) umfasst, die dazu eingerichtet ist,
grünblaues Licht zu emittieren.
6. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Beleuchtungsvorrichtung (1) zumindest eine dritte Lichtquelle (16) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Licht im Wesentlichen im Spektralbereich von grünem bis zu rotem Licht zu emittieren.
7. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die zumindest eine dritte Lichtquelle (16) ein
Konversionselement (16b) umfasst, das dazu eingerichtet ist, blaues Licht im Wesentlichen vollständig in
niederenergetischeres Licht zu konvertieren.
8. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die melanopische Wirkung des insgesamt von der
Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten Lichts durch die
Änderung des melanopischen Wirkungsfaktors des blauen Lichts (11) einstellbar ist, ohne dass dazu der Farbort des blauen Lichts (11) oder der Weißton des weißen Lichts (12) verändert wird .
9. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Beleuchtungsvorrichtung (1) dazu vorgesehen ist, das blaue Licht (11) in Richtung einer Decke (5) eines Raums zu emittieren.
10. Beleuchtungsanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei der die Beleuchtungsvorrichtung (1) dazu vorgesehen ist, das weiße Licht (12) in Richtung weg von einer Decke (5) eines Raums zu emittieren.
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