WO2020157107A1 - Optoelektronische strahlungsvorrichtung - Google Patents

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WO2020157107A1
WO2020157107A1 PCT/EP2020/052120 EP2020052120W WO2020157107A1 WO 2020157107 A1 WO2020157107 A1 WO 2020157107A1 EP 2020052120 W EP2020052120 W EP 2020052120W WO 2020157107 A1 WO2020157107 A1 WO 2020157107A1
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optoelectronic
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wavelengths
generating
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Alexander Wilm
Markus Hofmann
Rainer Huber
Stefan Groetsch
Stefan Lorenz
Stefan Morgott
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic radiation device, in particular for the generation and radiation of health-promoting optical radiation.
  • a light source such as a white LED (from light emitting diode)
  • areas without contribution to the perceived brightness such as spectral radiation components in the ultraviolet and infrared wavelength range, are excluded from the light generation, so that the focus is on the generation of light with wavelengths lies in the range between, for example, 440 nm and 630 nm.
  • it can be aimed at achieving the highest possible coverage with a brightness sensitivity curve known per se, which is also referred to as an n-1 curve.
  • the brightness sensitivity curve describes the spectral brightness sensitivity of the human eye in daylight.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic radiation device which can generate and emit optical radiation, which is improved Way can contribute to increasing well-being and promoting health.
  • An optoelectronic radiation device which is provided in particular for the generation and radiation of health-promoting optical radiation, comprises at least one radiation source or a plurality of optoelectronic radiation sources which are / are designed to generate infrared radiation, and at least one optoelectronic radiation source for generating white light , with the infra-red radiation in an infrared spectral range between 600 nm and 900 nm.
  • the infrared spectral range can run continuously or not continuously.
  • the radiation source for generating white light can be provided in addition to the radiation source or sources for generating infrared radiation.
  • a radiation source can also have a dual function and can be used to generate both visible and infrared radiation.
  • Spectral components can be present at at least one and preferably at several or all of the following wavelengths:
  • the infrared radiation can also have spectral components at at least one and preferably at several or at all of the following wavelengths:
  • the deviations from ⁇ 10 nm can also be wider, e.g. ⁇ 30nm.
  • an improvement in health promotion and regeneration of the cell structures can be achieved if a person over a sufficiently long period of time is exposed to this light.
  • the improvement in health promotion and regeneration of the cell structures results in particular in comparison to radiation sources which are only optimized for the emission of visible light in the visible spectral range, for example between 440 nm and 630 nm.
  • One, several or all of the wavelengths mentioned can have a local maximum in the infrared emission spectrum of the radiation device.
  • Optoelectronic radiation sources for generating infrared radiation in particular at one or more of the wavelengths mentioned, can be produced inexpensively. From designs of optoelectronic radiation devices according to the invention can therefore be realized cost-effectively.
  • An optoelectronic radiation device can be used to generate infrared radiation at a predetermined wavelength, in particular for one, several or each of the mentioned wavelengths l ⁇ to l8, have a separate optoelectronic radiation source.
  • the optoelectronic radiation source can thus have, for example, four optoelectronic radiation sources, in particular respective LEDs or LED chips, each light source being designed to generate radiation of a predetermined wavelength, for example at one of the named wavelengths l ⁇ to l4 or l5 to l8 is.
  • Embodiments can be provided in which not all four wavelengths l ⁇ to l4 or l5 to l8 are generated, but only a selection of the wavelengths mentioned.
  • the optoelectronic radiation device can then have the corresponding number of optoelectronic radiation sources, it being possible for each of the optoelectronic radiation sources to be designed to generate and emit exactly one of the wavelengths l ⁇ to l8.
  • the respective radiation source can also be designed in such a way that it generates a broad spectrum that contains the respective wavelength.
  • the radiation source can thus be designed either as a narrow-band or as a broad-band emitter.
  • each optoelectronic radiation source is arranged next to one another on one level, in particular on a substrate or carrier.
  • Each radiation source can have its own enclosure.
  • a multi-LED module can thus be formed, for example.
  • each optoelectronic radiation source is arranged in an associated, separate cavity of a housing of the optoelectronic radiation device.
  • Each cavity has a bottom and side walls.
  • a respective radiation source is typically arranged on the bottom of the cavity.
  • On the top of the cavity facing away from the bottom, the cavity is open or closed by means of a window.
  • the window is at least partially transparent to the radiation generated by the radiation source.
  • At least two optoelectronic radiation sources can also be arranged in the same cavity. This enables a compact design to be achieved.
  • At least one radiation source is designed intrinsically for the generation of infrared radiation, in particular at least one of the wavelengths mentioned.
  • the infrared radiation can thus be generated within the radiation source.
  • the infrared radiation can be generated within an active layer if the radiation source is an LED.
  • At least one radiation source is intrinsically designed to generate radiation in a spectral range outside the infrared spectral range, in particular outside the wavelengths l ⁇ to l4 and / or the wavelengths l5 to l8, and that at least one Converter is provided in order to convert the radiation at least partially into radiation which has spectral components in the infra-red spectral range, in particular with at least one wave length l ⁇ to l4 or l5 to l8.
  • the infrared radiation for example at one or more of the wavelengths mentioned, can be generated, for example, by means of a suitable conversion material by conversion from blue light, which is generated, for example, by means of an LED.
  • a relatively broad, continuous infrared spectrum can also be generated, which comprises one or more of the wavelengths 1 to 8 mentioned.
  • a wide infrared spectrum can be generated by converter solutions pumped with ultraviolet radiation.
  • quantum dots are possible.
  • the quantum dots can be produced with regard to a desired emission wavelength.
  • the optoelectronic radiation source for generating white, visible light can be used as a lighting device.
  • the radiation source for generating white radiation can be arranged remote from the radiation source or sources for generating the infrared radiation.
  • the radiation source for generating white light can be arranged in a separate cavity of a housing of the optoelectronic radiation device. An undesirable interaction between the radiation source for white light and the radiation source or the radiation sources for infrared radiation can be avoided.
  • the radiation source for generating white light and at least one radiation source for generating infrared radiation are arranged in a common cavity of the housing of the optoelectronic radiation device.
  • the converter material can comprise a first converter which converts the radiation provided by the radiation source, for example blue or ultraviolet radiation, into white light.
  • the converter material can comprise a second converter which converts the radiation provided by the radiation source into infrared radiation, in particular at one of the said wavelengths.
  • the first converter and the second converter can be mixed together.
  • the first converter and the second converter can be arranged in a common matrix material.
  • Embodiments of optoelectronic radiation devices according to the invention can have at least one sensor for the detection of infrared radiation, in particular at at least one of the mentioned wavelengths l ⁇ to l8. Since the dose often plays a decisive role in biology, it can be advantageous to integrate such a sensor into an optoelectronic radiation device, in particular in order to measure the radiation dose generated and to provide the measured data for further processing.
  • a sensor for the detection of infrared radiation, in particular at one of the wavelengths l ⁇ to l8, can be implemented, for example, in that an LED, which can emit radiation at the wavelength to be detected, is operated in the blocking direction.
  • a controller can be provided, which is designed to control at least one of the optoelectronic radiation sources for generating infrared radiation as a function of a signal generated by the sensor.
  • the control can be set, for example, so that a certain radiation dose is emitted in a certain time unit.
  • the sensor can be arranged in a cavity of a housing of the radiation device.
  • the arrangement of the sensor in its own separate cavity can be advantageous if an undesired influence on the sensor by one of the optoelectronic radiation sources is to be avoided.
  • the sensor is arranged in the same cavity as at least one of the optoelectronic radiation sources for generating infrared radiation. This means that no additional installation space has to be provided for the sensor.
  • Each optoelectronic radiation source can be connected to an associated, separate control and can be supplied with electricity via this and optionally also controlled.
  • the optoelectronic radiation sources can also be provided that at least two and preferably all of the optoelectronic radiation sources are electrically connected in series for the generation of infrared radiation.
  • the current through the optoelectronic radiation sources can be kept constant. If this is not possible or if the radiation source, for example in the form of LED chips, is significantly different, a combination of serial and parallel connection can also be considered.
  • At least one and preferably all of the radiation sources that are set up to generate infrared light are electrically connected in parallel to at least one radiation source that is provided to generate white light. This is particularly advantageous if the radiation sources are significantly different in terms of their electrical current consumption.
  • An electrical current control element such as a series resistor, linear regulator or current mirror, can keep the current through the different radiation source constant. It may be useful to connect the electrical voltages of the at least one radiation source, which is used to generate white light and which may be, for example, a blue LED, and the at least one radiation source for generating the infrared radiation by series connection adjust if necessary by inserting current control elements.
  • wavelengths l5 to l8 or another selection of wavelengths e.g. from the wavelengths l ⁇ to l8.
  • the invention also relates to an electronic device, such as a mobile phone, a tablet, a screen or a television, the electronic device having a display and at least one optoelectronic radiation device according to the invention, and the optoelectronic radiation device being in the display, in particular directly inside the Display field or is integrated in the frame of the display. Due to the normally relatively long dwell time of a user and the relatively predictable viewing scenarios in which a user normally looks at a display, such devices are well suited for the irradiation by infrared radiation.
  • the radiation sources of the optoelectronic Strahlungsvor direction which are used to generate infrared radiation, can in particular be LEDs.
  • the like IR LEDs can be arranged as "direct backlight” or “edge lit backlight” to the regular LEDs in the display.
  • Displays that are used in an electronic device can normally have an edge filter in the red area. However, such an edge filter normally has no limit with regard to infrared radiation. Infrared radiation is therefore not filtered out. With the arrangement of LEDs for generating infrared radiation, such an edge filter can normally be retained.
  • a special IR pixel could also be introduced which, in addition to the regular RGB pixels, lets the generated radiation pass and can control it.
  • the IR pixel could be coupled to a red component, for example by using an additional LED which emits in the red wavelength range, whereby an color shift of an image can be avoided in an improved manner.
  • the optoelectronic radiation device according to the invention with at least one radiation source for generating infrared radiation at at least one of the mentioned wavelengths l ⁇ to l8 can be arranged in the display.
  • an IR LED could be arranged together with a flashing LED on the side of the display frame of a tablet or smartphone facing the user. This could result in irradiation of the viewer's eye with infrared radiation.
  • a proximity sensor could also be arranged on the display. Such proximity sensors can already be present, for example, on smartphones or tablets.
  • the proximity sensor could be expanded to the necessary powers and wavelength ranges, in particular for emitting at least one of the aforementioned wavelengths l ⁇ to l8, so that it could also perform an irradiation function by emitting significantly more radiation in the infrared wavelength. length range than would be necessary for a distance measurement itself.
  • an additional position sensor which can also be accommodated as standard in the context of a display, for example on a smartphone, a radiation dose can be determined and, if necessary, regulated.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an interior and at least one optoelectronic African radiation device according to the invention, which is arranged in the interior or at least for lighting or irradiation of the interior.
  • the lighting present as standard in a vehicle interior can, for example, additionally have at least one radiation device according to the invention, which emits infrared radiation. This can also be designed such that it can also emit white light. Thus, such a radiation device can, for example, replace the conventional lighting in the vehicle interior or at least supplement it. In an autonomous vehicle in particular, the interior can therefore be used as a regeneration cell.
  • the optoelectronic radiation device can, for example, be arranged in a fitting and / or a display element. Infrared radiation can thus escape from the fitting or a display element and affect a vehicle occupant.
  • An optoelectronic radiation device can be arranged such that its emitted infrared radiation can be coupled into the windshield and / or into the vehicle's window and then coupled out in the direction of the interior.
  • An optoelectronic radiation device can be arranged in a display, such as a direct view display or a head-up display.
  • the radiation sources for generating infrared radiation can, for example are formed by micro-LEDs that emit rich in the infrared spectral spectrum. Such LEDs can be installed together with RGB pixels used for imaging and can be used to generate infrared radiation.
  • the invention also relates to a projector comprising at least an imaging device and optics for the projection of an image provided by the imaging device into an image plane, in particular on a screen or the like, the projector also having an optoelectronic radiation device according to the invention for providing infrared light .
  • the infrared radiation can be projected into the image plane using the optics.
  • a feed to the optics can take place independently of the imaging device.
  • the radiation device for generating the infrared light can also be integrated in the imaging device.
  • the invention also relates to electronic glasses, in particular AR glasses or VR glasses, in which at least one optoelectronic radiation device according to the invention is arranged in such a way that infrared radiation emitted by it can get into at least one eye of the user of the glasses.
  • AR stands for "augmented reality”
  • VR stands for “virtual reality”.
  • Optoelectronic radiation devices according to the invention could also be integrated into other devices by means of which radiation can be achieved for a user.
  • Such devices could, for example, be sleep goggles or other devices close to the eyes or close to the head, such as headphones.
  • the invention is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings. It shows, each schematic,
  • FIG. 1 a shows a variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • FIG. 1b shows an emission spectrum similar to the radiation device of FIG. la
  • FIG. 2a another variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • FIG. 2b an emission spectrum similar to the radiation device of FIG. 2a
  • FIG. 3a another variant of an optoelectronic radiation device according to the invention.
  • 3b shows an emission spectrum similar to the radiation device of FIG. 3a
  • FIG. 4 shows yet another variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • FIG. 5 shows yet another variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • FIG. 6 also shows yet another variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view of an optoelectronic
  • FIG. 8 shows a circuit diagram for the electrical connection of optoelectronic radiation sources in accordance with a variant of an optoelectronic radiation device
  • FIG. 9 shows a work place scenario using a variant of an optoelectronic radiation device according to the invention
  • FIG. 10 shows another work place scenario
  • Figure 11 shows yet another workplace scenario.
  • the wavelengths l ⁇ to l4 are used. The same applies to the wavelengths l5 to l8 or another selection of wavelengths e.g. from the wavelengths l ⁇ to l8. However, in some configurations other wavelengths can be generated than the wavelengths l ⁇ to l4.
  • the infrared radiation generated can be in the infrared spectral range between 600 nm and 900 nm or 600 nm and 860 nm.
  • the spectrum can be continuous or interrupted.
  • the optoelectronic radiation device shown in FIG. 1a comprises five optoelectronic radiation sources 11, 13,
  • the optoelectronic radiation source 11 is designed to generate and emit white light, in particular in the spectral range from 430 nm to 650 nm.
  • the optoelectronic radiation source can have an LED which generates blue light, which generates white light by means of a suitable and known conversion material, in particular with spectral components in the wavelength range mentioned.
  • FIG. 1b shows approximately an emission spectrum of the optoelectronic radiation device of FIG.
  • a continuous IR spectrum of components that are still visible to the eye extends at approximately 600 nm beyond the 830 nm shown in the scale of FIG. 1b to approximately 860 nm.
  • the spectrum can also be viewed as an IR broad spectrum that the optoelectronic radiation device in addition to a visible light portion in the wavelength range between approx. 420 nm and 630 nm.
  • the intensity of the emitted radiation is plotted against the wavelength.
  • the emission spectrum is also continuous in the infra-red spectral range up to over 860 nm, with the wavelengths only being plotted up to 830 nm. There are strong changes in the intensity over the wavelength with high intensities at least approximately at the wavelengths l ⁇ , l2 and l3. Since the wavelength scale ends at 830 nm, a fourth “peak” at wavelength 14 is no longer shown. Because of the continuous spectrum in the infrared spectral range, it is obvious that the radiation sources 13 to 21 can also emit infrared radiation that has other wavelengths than the mentioned wavelengths l ⁇ to l4.
  • the optoelectronic radiation device By generating and emitting white light by means of the optoelectronic radiation source 11, the optoelectronic radiation device can be used as an illumination device for Example in a room.
  • the optoelectronic radiation device also offers a function for increasing the well-being and / or health, in particular due to the infrared portion in the emitted radiation.
  • scientific studies have shown that spectral components, for example at the infrared wavelengths l ⁇ , l2, l3 and l4, can contribute to promoting the health and regeneration of the cell structure in the eye.
  • the sensor 23 can optionally be provided and designed to detect infrared radiation at at least one of the wavelengths l ⁇ , l2, l3 and l4 (or also a different wavelength).
  • the sensor can be an LED, for example, which is operated in the blocking direction, so that it functions as a sensor or as a detector and can detect infrared radiation, in particular at a corresponding wavelength l ⁇ , l2, l3 or l4.
  • the radiation sources 13 to 21 emitting infrared radiation can be intrinsically equipped to generate infrared radiation.
  • each of the radiation sources can be an LED which is designed such that it generates infrared radiation at the respective wavelength l je thorough to l4 in its respective active zone.
  • at least one of the infrared radiation sources 13 to 21 can also be designed to generate short-wave radiation, such as blue light, which is converted into infrared radiation via a suitable converter.
  • each optoelectronic radiation source 21 can be accommodated in a separate housing or in a separate housing. It is also conceivable that each of the radiation sources 11 to 21 is arranged in a separate cavity of a housing of the optoelectronic radiation device (not shown). A respective light source 11 to 21 is arranged on the bottom of a cavity. The top of the cavity lying away from the bottom of the cavity can be closed by means of a window which is transparent to the electromagnetic radiation which it generates. The same can apply to the optional sensor 23.
  • the optoelectronic radiation device shown in FIG. 2a comprises an optoelectronic radiation source 25 for generating white light, in particular in the spectral range between 430 nm and 650 nm, and an optoelectronic radiation source 27 for generating a broad spectrum in the infrared wavelength range, in particular in the wavelength range between 650 nm and 850 nm.
  • the infrared radiation has spectral components, for example, at the wavelengths l Wellen to l4 already mentioned above.
  • the optoelectronic radiation source 25 for generating white light can have an LED, in particular a blue light-emitting LED chip. Furthermore, the radiation source 25 can have a converter material which is suitable for converting the blue light into white light, in particular with a continuous spectrum between 430 nm and 650 nm.
  • the light source 27 can be configured to generate infrared radiation by conversion.
  • the radiation source 27 can have an LED or an LED chip in order to generate short-wave light, for example blue light.
  • a known converter material from the group of gallium oxides can be used to generate a broad continuous spectrum in the infrared spectral range with wavelengths between 650 nm and 850 nm, as shown in FIG. 2b.
  • the radiation source 27 can, alternatively or additionally, so-called quantum dots to generate the infrared radiation exhibit. These can be produced with regard to the desired emission wavelengths, for example to one of the wavelengths l ⁇ to l4. In this way, a spectrum can be generated in the infrared spectral range which, in contrast to the spectrum in FIG. 2b, has clearly protruding peaks in the emission wavelengths of the quantum dots.
  • the optoelectronic radiation device shown in FIG. 3a has an optoelectronic radiation source 29 for generating white light, in particular in the form of a continuous spectrum, with wavelengths between 430 nm and 650 nm.
  • the optoelectronic radiation device of FIG. 3a has an optoelectronic radiation source 31 for generating infrared radiation.
  • This optoelectronic radiation source works with a converter which is designed to convert light from a blue LED or ultraviolet radiation into infrared radiation with a continuous spectrum, for example between 650 nm and 850 nm.
  • the optoelectronic radiation source 33 is intrinsically designed to generate infrared radiation, for example at the wavelength l4.
  • the radiation source 33 can be an LED chip, for example, which can intrinsically generate infrared radiation at the wavelength l4. Tuning to other wavelengths, for example l ⁇ , l2 or l3, is also possible.
  • an optoelectronic radiation source 31 for generating a relatively wide infrared spectrum in combination with a further radiation source 33 for generating infrared radiation at a specific wavelength has the advantage that, for example, the dose of radiation emitted by the radiation source 33 is targeted can be set and controlled. This is possible in particular if the radiation device according to FIG. 3a another sensor, as shown by way of example in FIG. 1 a, is used. A detection of the radiation dose of the radiation emitted, for example, by the radiation source 33 is possible via the sensor.
  • the radiation source 33 can be controlled via a control (not shown) such that it emits light as a function of the radiation dose detected by the sensor.
  • the optoelectronic radiation device of FIG. 4 like the radiation device of FIG. 1 a, has a radiation source 11 for generating and emitting white light in the spectral range from 430 nm to 650 nm. It also has four optoelectronic radiation sources 13 to 21 for generating and emitting infrared radiation.
  • the radiation source 13 is designed to emit infrared radiation at the wavelength l ⁇ .
  • the radiation source 15 is designed for radiation of infrared radiation at the wavelength l2
  • the radiation source 17 is designed for radiation of infrared radiation at the wavelength l3
  • the radiation source 21 is designed for radiation of infra-red radiation at the wavelength l4.
  • All radiation sources 11 to 21 are accommodated in the radiation device of FIG. 4 in a single cavity 35.
  • the cavity 35 is formed in a housing 37 of the radiation device.
  • the arrangement of all radiation sources in a single cavity 35 has the advantage that the optoelectronic radiation device can be designed to be particularly compact.
  • a substrate can also be used instead of a cavity.
  • the optoelectronic radiation source 11 for generating white light is arranged in a separate first cavity 39, while the optoelectronic radiation sources for generating infrared radiation at the wavelengths already mentioned above to l4 in one another, second cavity 41 are housed.
  • the first cavity 39 and the second cavity 41 are in turn formed in the housing 37 of the optoelectronic radiation device.
  • a "cross-talk" between the radiation source 11 and the radiation source 13 to 21 can be avoided in a simple manner due to the arrangement in different cavities.
  • the radiation source 15 for generating infrared radiation at the wavelength l2 is missing in the optoelectronic radiation device in FIG. Instead, an optoelectronic radiation source, not shown, is provided, which emits short-wave light, such as blue light.
  • a converter 43 is arranged in the cavity 41, which sorbs the short-wave light and converts it into infrared radiation.
  • the infrared radiation generated can be broadband and in particular comprise spectral components at the wavelength l2.
  • one (or more) of the radiation sources 13 to 21 can be accommodated in a separate cavity.
  • the radiation source (not shown) for emitting short-wave light with the converter material 41 can also be accommodated in a separate cavity.
  • the accommodation in separate cavities has the advantage that a "cross-talk" with other radiation sources can be avoided in a simple manner.
  • the optoelectronic radiation source 71 shown in cross section in FIG. 7 comprises a substrate 45 on which a first layer 47 is arranged.
  • the first layer 47 is an epitaxial layer for generating blue light, which is emitted in particular upwards.
  • This layer can be formed from several thin, individual layers, in particular to form an active zone.
  • a second layer 49 which is at least one epitaxial layer for generating infrared radiation, for example at one of the wavelengths l ⁇ to l4, is formed over a partial region of the first layer 47.
  • This epitaxial layer can be optically excited by the radiation from the first layer 47 and in turn generate and emit IR radiation.
  • the entire first layer 47 can also be covered with the second layer 49.
  • a partial covering has the advantage that the blue light from the first layer 47 is still available for conversion into white light. This conversion can take place by means of a conversion material that is arranged over the second layer 49 (not shown).
  • the optoelectronic radiation source of FIG. 7 therefore fulfills a kind of double function, since both IR light and white light can be generated.
  • the circuit diagram shown in FIG. 8 illustrates a possibility for the electrical connection of optoelectronic radiation sources 51, 53, 55, which can be LEDs or LED chips.
  • the radiation sources 51 and 53 for generating infrared radiation are connected in series.
  • the current through the LEDs or LED chips can thereby be kept constant, in particular by means of a current control element 57, such as a series resistor.
  • the radiation source 55 for generating white light, in particular via conversion from blue or UV light, is connected in series with the current control element 57.
  • the radiation source 55 and the current control element 57 are connected in parallel to the radiation sources 51 and 53, as shown in FIG. 8.
  • a voltage drop of 1.9 volts can occur at the radiation source 51 and a voltage drop of 1.8 volts can occur at the radiation source 53, while a voltage drop of 3 volts occurs at the radiation source 55 and a voltage of 0.7 volts drops at the current control element 57.
  • Different voltage drops at the different radiation sources can thus be balanced by a parallel connection and the use of series resistors or current control elements.
  • FIG. 9 illustrates a workplace scenario for illuminating a workplace 59 in a room or the like.
  • a variant of an optoelectronic radiation device 61 according to the invention which is designed in accordance with the above explanations to emit an IR broad spectrum, can be arranged on the ceiling of the room in addition to white light-emitting lamps 63, 65. As a result, a person working in the workplace can be exposed to the IR broad spectrum.
  • two optoelectronic radiation devices 67 which can emit both white light and infrared radiation (cf. the spectra in FIGS. 1b, 2b and 3b), can be arranged on the ceiling above a work station 67 . Not only white light but also infrared radiation can thus be provided at the workplace 67.
  • the optoelectronic radiation device 61 is not arranged on the ceiling next to the lamps 63, 65, but rather away from the ceiling and, for example, on the floor of the work space.
  • the optoelectronic radiation device 61 is arranged and designed such that the infrared radiation generated is emitted in the form of a radiation cone 69. This radiation cone 69 floods the room and illuminates the ceiling of the room, as illustrated in FIG. 11.

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Abstract

Optoelektronische Strahlungsvorrichtung, insbesondere zur Erzeugung und Abstrahlung von gesundheitsfördernder und regenerativer Strahlung, umfassend: wenigstens eine oder mehrere optoelektronische Strahlungsquellen (13-21, 25-33), die zur Erzeugung von infraroter Strahlung ausgebildet sind; und wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle (11) zur Erzeugung von weißem Licht; wobei die infrarote Strahlung in einem infraroten Spektralbereich zwischen 600 nm und 900 nm liegt.

Description

OPTOELEKTRONISCHE STRAHLUNGSVORRICHTUNG
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2019 102 508.7, deren Offenbarungsgehalt hier- mit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Strahlungsvorrichtung, insbesondere zur Erzeugung und Abstrah lung von gesundheitsfördernder optischer Strahlung.
Technologien in der Beleuchtungstechnik werden aktuell vorwie gend im Hinblick auf die Aspekte Lichtausbeute und Kostendruck entwickelt. Um eine hohe Lichtausbeute einer Lichtquelle, wie beispielsweise bei einer weißen LED (von light emitting diode) zu erzielen, werden Bereiche ohne Beitrag zur wahrgenommenen Helligkeit, wie zum Beispiel spektrale Strahlungsanteile im ultravioletten und infraroten Wellenlängenbereich, aus der Lichterzeugung ausgeklammert, sodass der Fokus auf der Erzeu gung von Licht mit Wellenlängen im Bereich zwischen beispiels- weise 440 nm und 630 nm liegt. Dabei kann insbesondere darauf abgestellt werden, eine möglichst hohe Deckung mit einer an sich bekannten Hellempfindlichkeitskurve, die auch als n-l-Kurve be zeichnet wird, zu erreichen. Die Hellempfindlichkeitskurve be schreibt dabei die spektrale Hell-Empfindlichkeit des mensch- liehen Auges bei Tageslicht.
Allerdings zeigen Forschungsergebnisse, dass auch für das Auge nicht sichtbare spektrale Anteile der optischen Strahlung eine regenerative Wirkung auf das Auge und den menschlichen Körper haben. Zum Beispiel beschreiben die wissenschaftlichen Veröf fentlichungen von Rizalyn Albarracin et al . : Photobiomodulation Protects the Retina from Light-Induced Photoreceptor Degenera tion, Ophthalmology & Visual Science, May 2011, Vol. 52, No. 6 und Joshua A. Chu-Tan et al.: Efficacy of 670nm Light Therapy to Protect against Photoreceptor Cell Death Is Dependent on the Severity of Damage, International Journal of Photoenergy Volume 2016, dass infrarote Strahlung eine schützende und regenerative Wirkung auf die Zellstrukturen hat. Eine Liste von weiteren wissenschaftlichen Veröffentlichungen wird nachfolgend angege ben :
Rizalyn Albarracin et al . : Photobiomodulation Protects the Re tina from Light-Induced Photoreceptor Degeneration, Ophthalmo- logy & Visual Science, May 2011, Vol . 52, No. 6
Joshua A. Chu-Tan et al . : Efficacy of 670nm Light Therapy to Protect against Photoreceptor Cell Death Is Dependent on the Severity of Damage, International Journal of Photoenergy Volume 2016
Shinichiro Fuma et al.: Photobiomodulation with 670 nm light increased phagocytosis in human retinal pigment epithelial cells, Molecular Vision 2015; 21:883-892
Boris Ivandic et al . : Low-Level Laser Therapy Improves Vision in Patients with Age-Related Macular Degeneration, Photomedi- cine and Laser Surgery Volume 26, Number 3, 2008
T.I. Karu et al . : Exact Action Spectra for Cellular Responses Relevant to Phototherapy, Photomedicine and Laser Surgery Vol ume 23, Number 4, 2005
Boris T. Ivandic et al . : Low-Level Laser Therapy Improves Vision in Patients with Age-Related Macular Degeneration, Photomedi cine and Laser Surgery Volume 26, Number 3, 2008
Graham F. Merry et al . : Photobiomodulation reduces drusen volume and improves visual acuity and contrast sensitivity in dry age- related macular degeneration, Acta Ophthalmologica 2017
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optoelekt ronische Strahlungsvorrichtung bereitzustellen, die optische Strahlung erzeugen und abstrahlen kann, welches in verbesserter Weise zur Steigerung des Wohlbefindens und zur Förderung der Gesundheit beitragen kann.
Die Aufgabe wird durch eine optoelektronische Strahlungsvor richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung, welche insbesondere zur Erzeugung und Abstrahlung von gesund heitsfördernder optischer Strahlung vorgesehen ist, umfasst we nigstens eine Strahlungsquelle oder mehrere optoelektronische Strahlungsquellen, die zur Erzeugung von infraroter Strahlung ausgebildet ist/sind, und wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht, wobei die inf rarote Strahlung in einem infraroten Spektralbereich zwischen 600 nm und 900 nm liegt.
Der infrarote Spektralbereich kann kontinuierlich oder nicht kontinuierlich verlaufen. Die Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht kann zusätzlich zu der oder den Strahlungs quellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung vorgesehen sein. Eine Strahlungsquelle kann auch eine Doppelfunktion erfüllen und sowohl zur Erzeugung von sichtbarer als auch infraroter Strahlung dienen.
Es können spektrale Anteile bei wenigstens einer und bevorzugt bei mehreren oder allen der folgenden Wellenlängen vorhanden sein :
lΐ = 670 nm ± 10 nm,
l2 = 760 nm ± 10 nm,
l3 = 780 nm ± 10 nm und
l4 = 830 nm ± 10 nm. Die infrarote Strahlung kann auch spektrale Anteile bei wenigs tens einer und bevorzugt bei mehreren oder bei allen der fol genden Wellenlängen aufweisen:
l5 = 620nm + lOnm,
l6 = 675nm + lOnm,
l7 = 760nm + lOnm und
l8 = 830nm + lOnm.
Die Abweichungen von ± lOnm können auch breiter sein, z.B. ± 30nm betragen.
Durch die Abstrahlung von infraroter Strahlung in dem infraroten Wellenlängenbereich, zum Beispiel bei einer oder mehreren der genannten Wellenlängen lΐ bis l8, kann entsprechend den wissen schaftlichen Erkenntnissen eine Verbesserung der Gesundheits förderung und Regeneration der Zellstrukturen erreicht werden, wenn eine Person über einen ausreichend langen Zeitraum diesem Licht ausgesetzt ist. Die Verbesserung der Gesundheitsförderung und Regeneration der Zellstrukturen ergibt sich insbesondere im Vergleich zu Strahlungsquellen, die nur auf die Abstrahlung von sichtbarem Licht im sichtbaren Spektralbereich zum Beispiel zwischen 440 nm und 630 nm optimiert sind.
Eine, mehrere oder alle der genannten Wellenlängen können ein lokales Maximum im infraroten Emissionsspektrum der Strahlungs vorrichtung aufweisen.
Optoelektronische Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraro ter Strahlung, insbesondere bei einer oder mehreren der genann ten Wellenlängen, können kostengünstig hergestellt werden. Aus gestaltungen von erfindungsgemäßen optoelektronischen Strah lungsvorrichtungen lassen sich daher kosteneffizient realisie ren .
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung kann zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei einer vorgege benen Wellenlänge, insbesondere für eine, mehrere oder jede der genannten Wellenlängen lΐ bis l8 , eine separate optoelektroni sche Strahlungsquelle aufweisen. Die optoelektronische Strah lungsquelle kann somit zum Beispiel vier optoelektronische Strahlungsquellen, insbesondere jeweilige LEDs oder LED-Chips, aufweisen, wobei jede Lichtquelle zur Erzeugung von Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge, zum Beispiel bei einer der ge nannten Wellenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8, ausgestaltet ist.
Es können Ausgestaltungen vorgesehen sein, bei welchen nicht alle vier Wellenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8 erzeugt werden, sondern nur eine Auswahl der genannten Wellenlängen. Die opto elektronische Strahlungsvorrichtung kann dann die entsprechende Anzahl an optoelektronischen Strahlungsquellen aufweisen, wobei jede der optoelektronischen Strahlungsquelle zur Erzeugung und Abstrahlung von genau einer der Wellenlängen lΐ bis l8 ausge staltet sein kann. Dabei kann die jeweilige Strahlungsquelle auch so ausgestaltet sein, dass sie ein breites Spektrum er zeugt, das die jeweilige Wellenlänge enthält. Die Strahlungs quelle kann somit entweder als schmalbandiger oder als breit bandiger Emitter ausgestaltet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass jede optoelektronische Strah lungsquelle auf einer Ebene, insbesondere auf einem Substrat oder Träger, nebeneinander angeordnet sind. Jede Strahlungs quelle kann eine eigene Einhausung aufweisen. Somit kann zum Beispiel ein Multi-LED-Modul gebildet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass jede optoelektronische Strah lungsquelle in einer zugeordneten, eigenen Kavität eines Gehäu ses der optoelektronischen Strahlungsvorrichtung angeordnet ist. Jede Kavität weist dabei einen Boden und seitliche Wände auf. Typischerweise wird eine jeweilige Strahlungsquelle auf dem Boden der Kavität angeordnet . An der vom Boden abgewandten Oberseite der Kavität ist diese offen oder mittels eines Fens ters verschlossen. Das Fenster ist dabei zumindest teilweise transparent für die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung. Die Unterbringung der Strahlungsquelle in separaten Kavitäten kann vorteilhaft sein, um Wechselwirkungen („cross-talk" ) zwi schen den Strahlungsquellen zu vermeiden.
In anderen Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Strahlungsvorrichtung können auch wenigstens zwei optoelektronische Strahlungsquellen in der gleichen Kavität an geordnet sein. Eine kompakte Bauform kann dadurch realisiert werden .
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Strahlungsquelle intrinsisch zur Erzeugung von infraroter Strahlung, insbeson dere bei wenigstens einer der genannten Wellenlängen, ausgebil det ist. Die infrarote Strahlung kann somit innerhalb der Strah lungsquelle erzeugt werden. Beispielsweise kann die infrarote Strahlung innerhalb einer aktiven Schicht erzeugt werden, wenn es sich bei der Strahlungsquelle um eine LED handelt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine Strahlungs quelle intrinsisch zur Erzeugung von Strahlung in einem Spekt ralbereich außerhalb des infraroten Spektralbereichs, insbeson dere außerhalb der Wellenlängen lΐ bis l4 und/oder der Wellen längen l5 bis l8 , ausgebildet ist, und dass wenigstens ein Konverter vorgesehen ist, um die Strahlung wenigstens teilweise in Strahlung zu konvertieren, die spektrale Anteile in dem inf raroten Spektralbereich, insbesondere bei wenigstens einer Wel lenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8, aufweist. Die infrarote Strahlung zum Beispiel bei einer oder mehreren der genannten Wellenlängen lässt sich zum Beispiel mittels eines geeigneten Konversionsmaterials durch Konversion aus blauem Licht, das zum Beispiel mittels einer LED erzeugt wird, generieren. Dabei kann auch ein verhältnismäßig breites, kontinuierliches infrarotes Spektrum erzeugt werden, das eine oder mehrere der genannten Wellenlängen lΐ bis l8 umfasst. Beispielsweise kann ein breites Infrarotspektrum durch mit ultravioletter Strahlung gepumpten Konverter-Lösungen erzeugt werden.
Auch eine Generierung der infraroten Strahlung bei einer oder mehreren der erwähnten Wellenlängen durch optoelektronische Strahlungsquellen, die sogenannte Quantenpunkte aufweisen, ist möglich. Die Quantenpunkte lassen sich dabei hinsichtlich einer gewünschte Emissionswellenlänge produzieren.
Die optoelektronische Strahlungsquelle zur Erzeugung von wei ßem, sichtbarem Licht kann als Beleuchtungseinrichtung einge setzt werden. Die Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißer Strahlung kann entfernt von der oder den Strahlungsquellen zur Erzeugung der infraroten Strahlung angeordnet sein.
Die Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht kann in einer eigenen Kavität eines Gehäuses der optoelektronischen Strahlungsvorrichtung angeordnet sein. Eine unerwünschte Wech selwirkung zwischen der Strahlungsquelle für weißes Licht und der Strahlungsquelle oder den Strahlungsquellen für infrarote Strahlung kann dadurch vermieden werden.
Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Strahlungs quelle zur Erzeugung von weißem Licht und wenigstens eine Strah lungsquelle zur Erzeugung von infraroter Strahlung in einer gemeinsamen Kavität des Gehäuses der optoelektronischen Strah lungsvorrichtung angeordnet sind. Dadurch wird es beispiels weise möglich, die Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht auch zur Erzeugung von infraroter Strahlung, insbesondere bei wenigstens einer der genannten infraroten Wellenlängen lΐ bis l8 , einzusetzen, insbesondere in Kombination mit einem Kon vertermaterial. Das Konvertermaterial kann einen ersten Konver ter umfassen, der die von der Strahlungsquelle bereitgestellte Strahlung, z.B. blaue oder ultraviolette Strahlung, in weißes Licht konvertiert. Das Konvertermaterial kann einen zweiten Konverter umfassen, der die von der Strahlungsquelle bereitge stellte Strahlung in infrarote Strahlung, insbesondere bei ei ner der genannten Wellenlängen, konvertiert. Der erste Konver ter und der zweite Konverter können miteinander vermischt sein. Der erste Konverter und der zweite Konverter können in einem gemeinsamen Matrixmaterial angeordnet sein. Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen optoelektronischen Strah lungsvorrichtungen können wenigstens einen Sensor zur Detektion von infraroter Strahlung, insbesondere bei wenigstens einer der genannten Wellenlängen lΐ bis l8, aufweisen. Da die Dosis in der Biologie häufig eine entscheidende Rolle spielt, kann es vorteilhaft sein, einen solchen Sensor in eine optoelektroni sche Strahlungsvorrichtung zu integrieren, insbesondere um die generierte Strahlungsdosis zu messen und die gemessenen Daten zur Weiterverarbeitung bereitzustellen.
Ein Sensor zur Detektion von infraroter Strahlung, insbesondere bei einer der Wellenlängen lΐ bis l8, kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass eine LED, die Strahlung bei der zu detektierenden Wellenlänge emittieren kann, in Sperrrichtung betrieben wird.
Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der optoelektronischen Strahlungsquelle zur Erzeugung von infraroter Strahlung in Abhängigkeit von einem mittels des Sensors generierten Signals zu steuern. Die Steue rung kann beispielsweise so eingestellt werden, dass eine be stimmte Strahlungsdosis in einer bestimmten Zeiteinheit abge strahlt wird.
Der Sensor kann in einer Kavität eines Gehäuses der Strahlungs vorrichtung angeordnet sein. Die Anordnung des Sensors in einer eigenen, separaten Kavität kann vorteilhaft sein, wenn eine unerwünschte Beeinflussung des Sensors durch eine der opto elektronischen Strahlungsquellen vermieden werden soll. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Sensor in der gleichen Kavität wie wenigstens eine der optoelektronischen Strahlungs quellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung angeordnet ist. Dadurch muss kein zusätzlicher Bauraum für den Sensor bereit gestellt werden. Jede optoelektronische Strahlungsquelle kann mit einer zugeord neten, separaten Ansteuerung verbunden sein und über diese mit Elektrizität versorgt und optional auch gesteuert werden.
Zur Stromversorgung der optoelektronischen Strahlungsquellen kann es auch vorgesehen sein, dass wenigstens zwei und bevorzugt alle optoelektronischen Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung elektrisch in Serie geschaltet sind. Dadurch kann der Strom durch die optoelektronischen Strahlungs quellen konstant gehalten werden. Ist dies nicht möglich oder sind die Strahlungsquelle, zum Beispiel in Form von LED-Chips, signifikant unterschiedlich, so kann auch eine Kombination von serieller und paralleler Verschaltung infrage kommen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine und bevorzugt alle Strahlungsquelle, die zur Erzeugung von infra rotem Licht eingerichtet sind, elektrisch parallel geschaltet sind zu wenigstens einer Strahlungsquelle, die zur Erzeugung von weißem Licht vorgesehen ist. Dies ist insbesondere vorteil haft, wenn die Strahlungsquellen hinsichtlich ihrer elektri schen Stromaufnahme signifikant unterschiedlich sind.
Ein elektrisches Stromsteuerelement, wie beispielsweise ein Vorwiderstand, Linearregler oder Stromspiegel, kann den Strom durch die unterschiedlichen Strahlungsquelle konstant halten. Dabei kann es sinnvoll sein, die elektrischen Spannungen der wenigstens einen Strahlungsquelle, die zur Erzeugung von weißem Licht eingesetzt wird und bei der es sich beispielsweise um eine blaue LED handeln kann, und der wenigstens einen Strahlungs quelle zur Erzeugung der infraroten Strahlung durch Reihen schaltung und gegebenenfalls durch Einfügung von Stromsteue relementen anzupassen.
Die Erfindung betrifft auch eine optoelektronische Strahlungs vorrichtung, welche insbesondere zur Erzeugung und Abstrahlung von gesundheitsfördernder Strahlung vorgesehen ist, und die we nigstens eine oder mehrere optoelektronische Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung und wenigstens eine opto elektronische Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht aufweist, wobei die infrarote Strahlung zum Beispiel ein kon tinuierliches Spektrum aufweist, das wenigstens eine und bevor zugt mehrere oder alle der folgenden Wellenlängen umfasst: lΐ = 670 nm ± 10 nm oder ±30nm,
l2 = 760 nm ± 10 nm oder ±30nm,
l3 = 780 nm ± 10 nm oder ±30nm, und
l4 = 830 nm ± 10 nm oder ±30nm.
Entsprechendes gilt für die Wellenlängen l5 bis l8 oder einer anderen Auswahl von Wellenlängen z.B. aus den Wellenlängen lΐ bis l8.
Die Erfindung betrifft auch ein elektronisches Gerät, wie etwa ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein Bildschirm oder ein Fernseher, wobei das elektronische Gerät ein Display und wenigstens eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung auf weist, und wobei die optoelektronische Strahlungsvorrichtung in das Display, insbesondere direkt innerhalb des Anzeigefelds o- der in den Rahmen des Displays, integriert ist. Durch eine normalerweise verhältnismäßig lange Verweildauer eines Benut zers und den relativ vorhersehbaren Betrachtungsszenarien, in denen ein Benutzer normalerweise auf ein Display blickt, sind derartige Geräte gut für die Bestrahlung durch infrarote Strah lung geeignet.
Bei den Strahlungsquellen der optoelektronischen Strahlungsvor richtung, welche zur Erzeugung von infraroter Strahlung einge setzt werden, kann es sich insbesondere um LEDs handeln. Der artige IR LEDs können als „direct backlight" oder „edge lit backlight" zu den regulären LEDs in dem Display angeordnet wer den . Displays, die in einem elektronischen Gerät eingesetzt werden, können regulär über einen Kantenfilter im roten Bereich verfü gen. Allerdings hat ein derartiger Kantenfilter normalerweise keine Begrenzung in Bezug auf infrarote Strahlung. Infrarote Strahlung wird daher nicht herausgefiltert. Bei der Anordnung von LEDs zur Erzeugung von infraroter Strahlung kann somit ein derartiger Kantenfilter normalerweise beibehalten werden.
Insbesondere bei Verwendung eines LCD-Displays könnte auch ein spezieller IR-Pixel eingeführt werden, der neben den regulär vorhandenen RGB-Pixeln die erzeugte Strahlung durchlässt und diese steuern kann. Der IR-Pixel könnte mit einem Rotanteil, zum Beispiel durch Verwendung einer zusätzlichen LED, die im roten Wellenlängenbereich emittiert, gekoppelt werden, wodurch eine Farbverschiebung eines Bildes in verbesserter Weise ver mieden werden kann.
In einigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektronischen Geräts kann die erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungs vorrichtung mit wenigstens einer Strahlungsquelle zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei wenigstens einer der genannten Wellenlängen lΐ bis l8 im Rahmen des Displays angeordnet werden. Beispielsweise könnte eine IR-LED zusammen mit einer Blitzlicht LED auf der dem Benutzer zugewandten Seite des Displayrahmens eines Tablets oder Smartphones angeordnet sein. Dadurch könnte eine Bestrahlung des Auges des Betrachters mit Infrarotstrah lung erfolgen.
Im Rahmen des Displays könnte außerdem ein Näherungssensor an geordnet sein. Derartige Näherungssensoren können beispiels weise bei Smartphones oder Tablets bereits vorhanden sein. Der Näherungssensor könnte auf die notwendigen Leistungen und Wel lenlängenbereiche, insbesondere zur Abstrahlung von zumindest einer der vorgenannten Wellenlängen lΐ bis l8 erweitert werden, so dass dieser eine Bestrahlungsfunktion zusätzlich erfüllen könnte, indem er deutlich mehr Strahlung im infraroten Wellen- längenbereich abgibt, als zu einer Abstandsmessung selbst not wendig wäre. In Kombination mit einem zusätzlichen Lagesensor, der auch standardmäßig im Rahmen eines Displays, bspw. bei einem Smartphone, untergebracht sein kann, lässt sich eine Strah lungsdosis ermitteln und gegebenenfalls regeln.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Innenraum und wenigstens einer erfindungsgemäßen optoelektro nischen Strahlungsvorrichtung, wobei diese im Innenraum oder zumindest zur Beleuchtung oder Bestrahlung des Innenraums an geordnet ist.
Die in einem Fahrzeuginnenraum standardmäßig vorhandene Be leuchtung kann bspw. zusätzlich wenigstens eine erfindungsge mäße Strahlungsvorrichtung aufweisen, welche infrarote Strah lung emittiert. Dieses kann auch derart ausgestaltet sein, dass sie zusätzlich noch weißes Licht abstrahlen kann. Somit kann eine derartige Strahlungsvorrichtung bspw. die herkömmliche Be leuchtung im Fahrzeuginnenraum ersetzen oder zumindest ergän zen. Insbesondere bei einem autonomen Fahrzeug kann der Innen raum daher als Regenerationszelle genutzt werden.
Die optoelektronische Strahlungsvorrichtung kann bspw. in einer Armatur und/oder einem Displayelement angeordnet sein. Infra rote Strahlung kann somit aus der Armatur oder einem Display element austreten und auf einen Fahrzeuginsassen einwirken.
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung kann derart angeordnet sein, dass deren emittierte infrarote Strahlung in die Windschutzscheibe und/oder in Fenster des Fahr zeugs eingekoppelt und dann in Richtung des Innenraums ausge koppelt werden kann.
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung kann in einem Display, wie etwa einem Direktsichtdisplay oder einem Head-up-Display, angeordnet sein. Die Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung können dabei zum Beispiel von Mikro-LEDs gebildet werden, die im infraroten Spektralbe reich emittieren. Derartige LEDs können dabei zusammen mit für die Bildgebung verwendeten RGB Pixeln verbaut sein und zur Er zeugung von infraroter Strahlung eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Projektor umfassend we nigstens eine bildgebende Einrichtung und eine Optik zur Pro jektion eines von der bildgebenden Einrichtung bereitgestellten Bildes in eine Bildebene, insbesondere auf einer Leinwand oder dergleichen, wobei der Projektor außerdem eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung zur Bereitstellung von infrarotem Licht aufweist.
Die infrarote Strahlung kann mittels der Optik in die Bildebene projiziert werden. Dabei kann eine Zuführung zu der Optik un abhängig von der bildgebenden Einrichtung erfolgen. Allerdings kann die Strahlungsvorrichtung zur Erzeugung des infraroten Lichts auch in die bildgebende Einrichtung integriert sein.
Die Erfindung betrifft außerdem eine elektronische Brille, ins besondere eine AR-Brille oder VR-Brille, bei der wenigstens eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung derart angeordnet ist, dass von dieser emittierte infrarote Strahlung in wenigstens ein Auge des Benutzers der Brille gelangen kann. AR steht hierbei für „augmented reality" und VR steht für „vir tual reality" .
Es wäre auch möglich, eine erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtung in eine Kontaktlinse einzubetten. Diese könnte dann mittels einer Luftschnittstelle („wireless") gela den und/oder betrieben werden.
Erfindungsgemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtungen könnten auch in andere Geräte integriert sein, über die eine Bestrahlung eines Benutzers erreicht werden kann. Bei derarti gen Geräten könnte es sich beispielsweise um Schlafbrillen oder andere äugen- oder kopfnahe Geräte, wie zum Beispiel Kopfhörer, handeln . Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen, jeweils schema tisch,
Figur la eine Variante einer erfindungsgemäßen optoelektroni schen Strahlungsvorrichtung,
Figur lb ein Emissionsspektrum ähnlich der Strahlungsvorrich tung von Fig . la,
Figur 2a eine andere Variante einer erfindungsgemäßen opto elektronischen StrahlungsVorrichtung, Figur 2b ein Emissionsspektrum ähnlich der Strahlungsvorrich tung von Figur 2a,
Figur 3a noch eine Variante einer erfindungsgemäßen opto elektronischen StrahlungsVorrichtung,
Figur 3b ein Emissionsspektrum ähnlich der Strahlungsvorrich tung von Figur 3a,
Figur 4 noch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen StrahlungsVorrichtung,
Figur 5 noch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen StrahlungsVorrichtung, Figur 6 ferner noch eine weitere Variante einer erfindungs gemäßen optoelektronischen Strahlungsvorrichtung,
Figur 7 eine Querschnittsansicht einer optoelektronischen
Strahlungsquelle, die in einer Variante einer erfin- dungsgemäßen optoelektronischen Strahlungsvorrich tung eingesetzt werden kann, Figur 8 eine Schaltskizze zur elektrischen Verschaltung von optoelektronischen Strahlungsquellen gemäß einer Va riante einer optoelektronischen Strahlungsvorrich tung,
Figur 9 ein Arbeitsplatzszenario unter Verwendung einer Va riante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen StrahlungsVorrichtung, Figur 10 ein weiteres Arbeitsplatzszenario, und
Figur 11 noch ein weiteres Arbeitsplatzszenario.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird auf die Wellen längen lΐ bis l4 abgestellt. Entsprechendes gilt für die Wel lenlängen l5 bis l8 oder einer anderen Auswahl von Wellenlängen z.B. aus den Wellenlängen lΐ bis l8. Allerdings können in machen Ausgestaltungen auch andere Wellenlängen erzeugt werden als die Wellenlängen lΐ bis l4. Insbesondere kann die erzeugte infrarote Strahlung im infraroten Spektralbereich zwischen 600 nm und 900 nm oder 600 nm und 860 nm liegen. Das Spektrum kann dabei kontinuierlich oder unterbrochen sein.
Die in Figur la gezeigte optoelektronische Strahlungsvorrich- tung umfasst fünf optoelektronische Strahlungsquellen 11, 13,
15, 17 und 21 sowie optional einen Sensor 23. Die optoelektro nische Strahlungsquelle 11 ist zur Erzeugung und Abstrahlung von weißem Licht, insbesondere im Spektralbereich von 430 nm bis 650 nm, ausgebildet. Dazu kann die optoelektronische Strah- lungsquelle eine LED aufweisen, die blaues Licht erzeugt, das mittels eines geeigneten und an sich bekannten Konversionsma terials weißes Licht, insbesondere mit spektralen Anteilen in dem erwähnten Wellenlängenbereich, erzeugt. Die optoelektronische Strahlungsquelle 13 ist zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei einer Wellenlänge von l1=670 nm ± 10 nm ausgebildet. Die optoelektronische Strah lungsquelle 15 ist zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei einer Wellenlänge von l2=760 nm ± 10 nm ausgebildet, die opto elektronische Strahlungsquelle 17 ist zur Erzeugung von infra roter Strahlung bei einer Wellenlänge von l3=780 nm ± 10 nm ausgebildet, und die optoelektronische Strahlungsquelle 21 ist zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei einer Wellenlänge von l4=830 nm ± 10 nm ausgebildet.
Die Figur lb zeigt näherungsweise ein Emissionsspektrum der optoelektronischen Strahlungsvorrichtung der Figur la. Neben sichtbaren Spektralanteilen erstreckt sich ein kontinuierliches IR-Spektrum von noch für das Auge sichtbaren Anteilen bei etwa 600 nm über die in der Skala der Figur lb gezeigten 830 nm hinaus bis etwa 860 nm. Das Spektrum kann auch als IR- Breitspektrum betrachtet werden, das die optoelektronische Strahlungsvorrichtung zusätzlich zu einem sichtbaren Lichtan teil im Wellenlängenbereich zwischen ca. 420 nm und 630 nm be reitstellt .
Dabei ist die Intensität der emittierten Strahlung über der Wellenlänge aufgetragen. Das Emissionsspektrum ist auch im inf raroten Spektralbereich kontinuierlich bis über 860 nm, wobei die Wellenlängen nur bis 830 nm aufgetragen sind. Es treten starke Änderungen der Intensität über der Wellenlänge auf mit hohen Intensitäten zumindest annähernd bei den Wellenlängen lΐ, l2 und l3. Da die Wellenlängenskala bei 830 nm endet, ist ein vierter „Peak" etwa bei der Wellenlänge l4 nicht mehr einge zeichnet. Aufgrund des kontinuierlichen Spektrums im infraroten Spektralbereich ist offensichtlich, dass die Strahlungsquellen 13 bis 21 auch infrarote Strahlung emittieren können, das andere Wellenlängen aufweist als die genannten Wellenlängen lΐ bis l4.
Durch die Erzeugung und Abstrahlung von weißem Licht mittels der optoelektronischen Strahlungsquelle 11 kann die optoelekt ronische Strahlungsvorrichtung als Beleuchtungsvorrichtung, zum Beispiel in einem Raum, eingesetzt werden. Zusätzlich zu der Beleuchtungsfunktion bietet die optoelektronische Strahlungs vorrichtung noch eine Funktion zur Erhöhung des Wohlbefindens und/oder der Gesundheit, insbesondere aufgrund des infraroten Anteils in der abgestrahlten Strahlung. Insbesondere haben wis senschaftliche Untersuchungen gezeigt, dass spektrale Anteile zum Beispiel bei den infraroten Wellenlängen lΐ, l2 , l3 und l4 zur Förderung der Gesundheit und Regeneration der Zellstruktur im Auge beitragen können.
Der Sensor 23 kann optional vorgesehen und zur Detektion von infraroter Strahlung bei zumindest einer der Wellenlängen lΐ, l2, l3 und l4 (oder auch einer anderen Wellenlänge) ausgebildet sein. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um eine LED handeln, die in Sperrrichtung betrieben wird, sodass sie als Sensor bzw. als Detektor fungiert und infrarote Strahlung, ins besondere bei einer der entsprechenden Wellenlänge lΐ, l2, l3 oder l4 , detektieren kann.
Die infrarote Strahlung emittierende Strahlungsquellen 13 bis 21 können intrinsisch zur Erzeugung von infraroter Strahlung ausgestattet sein. Insbesondere kann es sich bei jeder der Strahlungsquellen um eine LED handeln, die derart ausgebildet ist, dass sie in ihrer jeweiligen aktiven Zone infrarote Strah lung bei der jeweiligen Wellenlänge lΐ bis l4 erzeugt. Alter nativ kann auch wenigstens eine der infraroten Strahlungsquel len 13 bis 21 dazu ausgebildet sein, kurzwellige Strahlung, etwa blaues Licht, zu erzeugen, welches über einen geeigneten Kon verter in infrarote Strahlung konvertiert wird.
Die Anordnung der fünf Strahlungsquellen 11 bis 21 und des Sensors 23 kann auf unterschiedliche Art und Weise in der opto elektronischen Strahlungsvorrichtung erfolgen. Beispielsweise kann jede optoelektronische Strahlungsquelle 21 in einem sepa raten Gehäuse oder in einer separaten Einhausung untergebracht sein. Auch ist es denkbar, dass jede der Strahlungsquelle 11 bis 21 in einer eigenen Kavität eines Gehäuses der optoelekt ronischen Strahlungsvorrichtung angeordnet ist (nicht gezeigt) . Eine jeweilige Lichtquelle 11 bis 21 ist dabei auf dem Boden einer Kavität angeordnet. Die vom Boden der Kavität entfernt liegende Oberseite der Kavität kann mittels eines für die er zeugte elektromagnetische Strahlung transparenten Fensters ver schlossen sein. Entsprechendes kann für den optionalen Sensor 23 gelten.
Die in Figur 2a gezeigte optoelektronische Strahlungsvorrich tung umfasst eine optoelektronische Strahlungsquelle 25 zur Er zeugung von weißem Licht, insbesondere im Spektralbereich zwi schen 430 nm und 650 nm, sowie eine optoelektronische Strah lungsquelle 27 zur Erzeugung von einem Breitspektrum im infra roten Wellenlängenbereich, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 650 nm und 850 nm. Dabei weist die infrarote Strahlung spektrale Anteile zum Beispiel bei den vorstehend bereits ge nannten Wellenlängen lΐ bis l4 auf.
Die optoelektronische Strahlungsquelle 25 zur Erzeugung von weißem Licht kann eine LED, insbesondere einen blaues Licht emittierenden LED-Chip, aufweisen. Ferner kann die Strahlungs quelle 25 ein Konvertermaterial aufweisen, das zur Konversion des blauen Lichts in weißes Licht, insbesondere mit einem kon tinuierlichen Spektrum zwischen 430 nm und 650 nm, geeignet ist.
Die Lichtquelle 27 kann dazu ausgestaltet sein, infrarote Strah lung durch Konversion zu erzeugen. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 27 eine LED oder einen LED-Chip aufweisen, um kurzwelliges Licht, etwa blaues Licht, zu erzeugen. Durch ein an sich bekanntes Konvertermaterial aus der Gruppe der Galli umoxide kann ein breites kontinuierliches Spektrum im infraro ten Spektralbereich mit Wellenlängen zwischen 650 nm und 850 nm, wie in Figur 2b gezeigt ist, erzeugt werden.
Die Strahlungsquelle 27 kann, alternativ oder zusätzlich, zur Generierung der infraroten Strahlung sogenannte Quantenpunkte aufweisen. Diese lassen sich hinsichtlich der gewünschten Emis sionswellenlängen, also zum Beispiel auf eine der Wellenlängen lΐ bis l4 , produzieren. So kann im infraroten Spektralbereich ein Spektrum erzeugt werden, das im Gegensatz zu dem Spektrum der Figur 2b deutlich herausstehende Spitzen bei den Emissions wellenlängen der Quantenpunkte aufweist.
Die in der Figur 3a gezeigte optoelektronische Strahlungsvor richtung weist eine optoelektronische Strahlungsquelle 29 zur Erzeugung von weißem Licht, insbesondere in Form eines konti nuierlichen Spektrums, mit Wellenlängen zwischen 430 nm und 650 nm auf.
Außerdem weist die optoelektronische Strahlungsvorrichtung der Figur 3a eine optoelektronische Strahlungsquelle 31 zur Erzeu gung von infraroter Strahlung auf. Diese optoelektronische Strahlungsquelle arbeitet mit einem Konverter, welcher dazu ausgebildet ist, Licht von einer blauen LED oder ultraviolette Strahlung in infrarote Strahlung mit einem kontinuierlichen Spektrum, zum Beispiel zwischen 650 nm und 850 nm, zu konver tieren .
Die optoelektronische Strahlungsquelle 33 ist intrinsisch zur Erzeugung von infraroter Strahlung, beispielsweise bei der Wel lenlänge l4, ausgebildet. Bei der Strahlungsquelle 33 kann es sich beispielsweise um einen LED-Chip handeln, der intrinsisch infrarote Strahlung bei der Wellenlänge l4 erzeugen kann. Auch eine Abstimmung auf andere Wellenlängen, zum Beispiel lΐ, l2 oder l3, ist möglich.
Die Verwendung einer optoelektronischen Strahlungsquelle 31 zur Erzeugung eines verhältnismäßig breiten infraroten Spektrums in Kombination mit einer weiteren Strahlungsquelle 33 zur Erzeu gung von infraroter Strahlung bei einer bestimmten Wellenlänge weist den Vorteil auf, dass zum Beispiel gezielt die Dosis der Strahlung, die von der Strahlungsquelle 33 emittiert wird, ein gestellt und gesteuert werden kann. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn bei der Strahlungsvorrichtung gemäß der Figur 3a noch ein Sensor, wie er beispielhaft in Figur la gezeigt ist, zum Einsatz kommt. Über den Sensor ist eine Erfassung der Strah lungsdosis der zum Beispiel von der Strahlungsquelle 33 emit tierten Strahlung möglich. Über eine nicht dargestellte Steue rung kann die Strahlungsquelle 33 derart gesteuert werden, dass sie Licht in Abhängigkeit von der mittels des Sensors detek- tierten Strahlungsdosis abgibt.
Die optoelektronische Strahlungsvorrichtung der Figur 4 weist, wie die Strahlungsvorrichtung der Figur la, eine Strahlungs quelle 11 zur Erzeugung und Abstrahlung von weißem Licht im Spektralbereich von 430 nm bis 650 nm auf. Sie weist außerdem vier optoelektronische Strahlungsquellen 13 bis 21 zur Erzeu gung und Abstrahlung von infraroter Strahlung auf. Die Strah lungsquelle 13 ist dabei zur Abstrahlung von infraroter Strah lung bei der Wellenlänge lΐ ausgestaltet. Die Strahlungsquelle 15 ist zur Abstrahlung von infraroter Strahlung bei der Wellen länge l2 ausgestaltet, die Strahlungsquelle 17 ist zur Abstrah lung von infraroter Strahlung bei der Wellenlänge l3 ausgestal tet, und die Strahlungsquelle 21 ist zur Abstrahlung von inf raroter Strahlung bei der Wellenlänge l4 ausgestaltet.
Alle Strahlungsquellen 11 bis 21 sind bei der Strahlungsvor richtung der Figur 4 in einer einzigen Kavität 35 untergebracht. Die Kavität 35 ist in einem Gehäuse 37 der Strahlungsvorrichtung ausgebildet. Die Anordnung von allen Strahlungsquellen in einer einzigen Kavität 35 weist den Vorteil auf, dass die optoelekt ronische Strahlungsvorrichtung besonders kompakt ausgestaltet werden kann.
Statt einer Kavität kann auch ein Substrat verwendet werden.
Im Unterschied zu der Variante der Figur 4 ist bei der Strah lungsvorrichtung der Figur 5 die optoelektronische Strahlungs quelle 11 zur Erzeugung von weißem Licht in einer separaten ersten Kavität 39 angeordnet, während die optoelektronischen Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei den vorstehend bereits genannten Wellenlängen lΐ bis l4 in einer weiteren, zweiten Kavität 41 untergebracht sind. Die erste Ka vität 39 und die zweite Kavität 41 sind wiederum im Gehäuse 37 der optoelektronischen Strahlungsvorrichtung ausgebildet. Ein „cross-talk" zwischen der Strahlungsquelle 11 und den Strah lungsquelle 13 bis 21 kann aufgrund der Anordnung in unter schiedlichen Kavitäten auf einfache Weise vermieden werden.
Im Unterschied zu der Variante der Figur 5 fehlt bei der opto elektronischen Strahlungsvorrichtung der Figur 6 die Strah lungsquelle 15 zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei der Wellenlänge l2. Stattdessen ist eine nicht dargestellte opto elektronische Strahlungsquelle vorgesehen, die kurzwelligeres Licht, etwa blaues Licht, emittiert. Außerdem ist in der Kavität 41 ein Konverter 43 angeordnet, der das kurzwellige Licht ab sorbiert und in infrarote Strahlung konvertiert. Die erzeugte infrarote Strahlung kann breitbandig sein und insbesondere spektrale Anteile bei der Wellenlänge l2 umfassen.
Abwandlungen zu der Variante gemäß Figur 6 sind denkbar. So kann beispielsweise eine (oder auch mehrere) der Strahlungsquellen 13 bis 21 in einer separaten Kavität untergebracht sein. Auch die nicht dargestellte Strahlungsquelle zur Emission von kurz welligem Licht mit dem Konvertermaterial 41 kann in einer se paraten Kavität untergebracht sein. Die Unterbringung in sepa raten Kavitäten hat den Vorteil, dass dadurch auf einfache Weise ein „cross-talk" mit anderen Strahlungsquellen vermieden werden kann .
Die in Figur 7 im Querschnitt gezeigte optoelektronische Strah lungsquelle 71 umfasst ein Substrat 45, auf welchem eine erste Schicht 47 angeordnet ist. Bei der ersten Schicht 47 handelt sich um eine epitaktische Schicht zur Erzeugung von blauem Licht, das insbesondere nach oben abgestrahlt wird. Die Ausbil dung einer derartigen Schicht auf einem Substrat zur Erzeugung von blauem Licht ist an sich bekannt. Diese Schicht kann aus mehreren dünneren, einzelnen Schichten gebildet sein, insbeson dere zur Ausbildung einer aktiven Zone. Über einem Teilbereich der ersten Schicht 47 ist eine zweite Schicht 49 ausgebildet, bei der es sich um wenigstens eine epitaktische Schicht zur Erzeugung von infraroter Strahlung handelt, z.B. bei einer der Wellenlängen lΐ bis l4. Diese epi taktische Schicht kann durch die Strahlung aus der ersten Schicht 47 optisch angeregt werden und wiederum IR Strahlung erzeugen und aussenden. Es kann auch die gesamte erste Schicht 47 mit der zweiten Schicht 49 bedeckt sein. Eine teilweise Abdeckung hat den Vorteil, dass das blaue Licht aus der ersten Schicht 47 noch zur Konversion in weißes Licht zur Verfügung steht. Diese Konversion kann mittels eines Konversionsmaterials erfolgen, dass über der zweiten Schicht 49 angeordnet ist (nicht gezeigt). Die optoelektronische Strahlungsquelle der Figur 7 erfüllt daher eine Art Doppelfunktion, da sowohl IR-Licht als auch weißes Licht erzeugt werden können.
Die in Figur 8 dargestellte Schaltskizze illustriert eine Mög lichkeit zur elektrischen Verschaltung von optoelektronischen Strahlungsquellen 51, 53, 55, bei denen es sich um LEDs oder LED-Chips handeln kann. Die Strahlungsquellen 51 und 53 zur Erzeugung von infraroter Strahlung sind in Serie geschaltet. Der Strom durch die LEDs bzw. LED-Chips kann dadurch konstant gehalten werden, insbesondere mittels eines Stromsteuerelements 57, wie zum Beispiel einen Vorwiderstand. Die Strahlungsquelle 55 zur Erzeugung von weißem Licht, insbesondere über Konversion aus blauem oder UV-Licht, ist mit dem Stromsteuerelement 57 in Serie geschaltet. Die Strahlungsquelle 55 und das Stromsteue relement 57 sind parallel zu den Strahlungsquellen 51 und 53 geschaltet, wie Fig. 8 zeigt.
An der Strahlungsquelle 51 kann ein Spannungsabfall von 1.9 Volt und an der Strahlungsquelle 53 kann ein Spannungsabfall von 1.8 Volt anfallen, während an der Strahlungsquelle 55 ein Span nungsabfall von 3 Volt auftritt und am Stromsteuerelement 57 eine Spannung von 0,7 Volt abfällt. Unterschiedliche Spannungs abfälle an den unterschiedlichen Strahlungsquellen können somit durch eine Parallelschaltung und die Verwendung von Vorwider ständen bzw. Stromsteuerelementen ausgeglichen werden.
Die Figur 9 illustriert ein Arbeitsplatzszenario zur Beleuch tung eines Arbeitsplatzes 59 in einem Raum oder dergleichen. Eine Variante einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Strah lungsvorrichtung 61, welche entsprechend den vorstehenden Er läuterungen dazu ausgebildet ist, ein IR-Breitspektrum zu emit tieren, kann an der Decke des Raums zusätzlich zu weißes Licht emittierenden Lampen 63, 65 angeordnet werden. Dadurch kann eine an dem Arbeitsplatz tätige Person dem IR-Breitspektrum ausge setzt werden.
Bei dem in Fig. 10 gezeigten Szenario können zwei erfindungs gemäße optoelektronische Strahlungsvorrichtungen 67, die sowohl weißes Licht als auch infrarote Strahlung (vgl. die Spektren in den Figuren lb, 2b und 3b) abgeben können, an der Decke über einem Arbeitsplatz 67 angeordnet sein. Am Arbeitsplatz 67 kann somit nicht nur weißes Licht, sondern auch infrarote Strahlung bereitgestellt werden.
Bei dem Szenario der Fig. 11 ist im Unterschied zu dem Szenario der Fig. 9 die optoelektronische Strahlungsvorrichtung 61 nicht an der Decke neben den Lampen 63, 65 angeordnet, sondern ent fernt von der Decke und beispielsweise auf dem Boden des Ar- beitsplatzraumes . Die optoelektronische Strahlungsvorrichtung 61 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass die erzeugte infrarote Strahlung in Form eines Strahlungskegels 69 abge strahlt wird. Dieser Strahlungskegel 69 durchflutet den Raum und beleuchtet die Decke des Raums, wie Figur 11 illustriert. BEZUGSZEICHENLISTE
11 optoelektronische Strahlungsquelle
13 optoelektronische Strahlungsquelle 15 optoelektronische Strahlungsquelle
17 optoelektronische Strahlungsquelle 21 optoelektronische Strahlungsquelle 23 Sensor
25 optoelektronische Strahlungsquelle 27 optoelektronische Strahlungsquelle
29 optoelektronische Strahlungsquelle 31 optoelektronische Strahlungsquelle 33 optoelektronische Strahlungsquelle 35 Kavität
37 Gehäuse
39 Kavität
41 Kavität
43 Konverter
45 Substrat
47 Schicht
49 Schicht
51 optoelektronische Strahlungsquelle 53 optoelektronische Strahlungsquelle 55 optoelektronische Strahlungsquelle 57 Stromsteuerelement
59 Arbeitsplatz
61 optoelektronische StrahlungsVorrichtung 63 Lampe
65 Lampe
67 optoelektronische StrahlungsVorrichtung 69 Lichtkegel
71 optoelektronische Strahlungsquelle

Claims

ANSPRÜCHE
1 Optoelektronische Strahlungsvorrichtung, insbesondere zur Erzeugung und Abstrahlung von gesundheitsfördernder und regenerativer Strahlung, umfassend
wenigstens eine oder mehrere optoelektronische Strahlungsquellen (13-21, 25-33), die zur Erzeugung von infraroter Strahlung ausgebildet sind, und
wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle (11, 55) zur Erzeugung von weißem Licht,
wobei die infrarote Strahlung in einem infraroten Spektralbereich zwischen 600 nm und 900 nm liegt.
2 Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die infrarote Strahlung spektrale Anteile bei wenigstens einer und bevorzugt bei mehreren oder bei allen der fol genden Wellenlängen aufweist:
lΐ = 670nm + lOnm oder + 30nm
l2 = 760nm + lOnm oder + 30nm
l3 = 780nm + lOnm oder + 30nm
l4 = 830nm + lOnm oder + 30nm.
3 Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die infrarote Strahlung spektrale Anteile bei wenigstens einer und bevorzugt bei mehreren oder bei allen der fol genden Wellenlängen aufweist:
l5 = 620nm + lOnm oder + 30nm
l6 = 675nm + lOnm oder + 30nm
l7 = 760nm + lOnm oder + 30nm
l8 = 830nm + lOnm oder + 30nm 4 Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle der genannten Wellenlängen ein lokales Maximum im infraroten Emissionsspektrum der Strah lungsvorrichtung bilden.
Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorgehergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese zur Erzeugung von infraroter Strahlung bei einer vorgegebenen Wellenlänge, insbesondere bei zumindest ei ner, manchen und bevorzugt bei jeder der genannten Wel lenlängen, eine separate optoelektronische Strahlungs quelle (13-21) aufweist.
Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Strahlungsquelle in einer zugeordneten, eigenen Ka vität (35, 39, 41) eines Gehäuses (37) der Strahlungsvor richtung angeordnet ist, oder
dass wenigstens zwei Strahlungsquellen in der gleichen Kavität (35, 39, 41) oder auf dem gleichen Substrat ange ordnet sind.
Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der An sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der Strahlungsquellen, mehrere der Strah lungsquellen oder jede der Strahlungsquelle als separate Strahlungsquelle, insbesondere mit einer eigenen Einhau sung, auf einem Träger angeordnet ist.
8. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungsquelle (13-21) intrinsisch zur Erzeugung von infraroter Strahlung, insbesondere bei we nigstens einer der Wellenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8, ausgebildet ist.
9. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Strahlungsquelle intrinsisch zur Erzeugung von Strahlung in einem Spektralbereich außerhalb des inf raroten Spektralbereichs, insbesondere außerhalb der Wel lenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8, ausgebildet ist, und dass wenigstens ein Konverter (43) vorgesehen ist, um die erzeugte Strahlung wenigstens teilweise in Strahlung zu konvertieren, die spektrale Anteile in dem infraroten Spektralbereich, insbesondere bei wenigstens einer der Wellenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8 , aufweist.
10. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle (71) sowohl zur Erzeugung von weißem Licht als auch zur Erzeu gung von infraroter Strahlung ausgebildet ist, die spekt rale Anteile in dem infraroten Spektralbereich, insbeson dere bei wenigstens einer der Wellenlängen lΐ bis l4 oder l5 bis l8 , aufweist.
11. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle ei nen Konverter umfasst, welcher eine Konversion der von der Strahlungsquelle bereitgestellten Strahlung in weißes Licht und in infrarotes Licht erlaubt.
12. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine optoelektronische Strahlungsquelle (11, 55) zur Erzeugung von weißem Licht und die wenigstens eine oder mehrere der optoelektronischen Strahlungsquellen (11, 55) zur Erzeugung von infraroter Strahlung entfernt voneinander angeordnet oder anordenbar sind.
13. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strahlungsquelle zur Erzeugung von weißem Licht in einer eigenen Kavität (35, 39, 41) eines Gehäuses (37) der Strahlungsvorrichtung angeordnet ist.
14. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Strahlungsquelle (11) zur Erzeugung von weißem Licht und wenigstens eine Strahlungsquelle (13-21) zur Erzeugung von infraroter Strahlung in einer gemeinsamen Kavität (35) des Gehäuses (37) oder auf einem Substrat der Strahlungsvorrichtung angeordnet sind.
15. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese wenigstens einen Sensor (23) zur Detektion von inf raroter Strahlung aufweist, insbesondere bei wenigstens einer der Wellenlängen lΐ bis l8 , wobei, bevorzugt, ein oder mehrere der Emitter der Strahlungsquellen als Sensor eingesetzt werden.
16. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
diese eine Steuerung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von infraroter Strahlung in Abhängigkeit von einem mittels des Sensors generierten Signals zu steuern.
17. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (23) in einer Kavität (35, 39, 41) eines Ge häuses (37) der Strahlungsvorrichtung angeordnet ist, wo bei, bevorzugt, in der Kavität wenigstens eine der opto elektronischen Strahlungsquellen (13-21) zur Erzeugung von infraroter Strahlung angeordnet ist.
18. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei und bevorzugt alle Strahlungsquellen (51, 53) zur Erzeugung von infraroter Strahlung elektrisch in
Serie geschaltet sind.
19. Optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine und bevorzugt alle Strahlungsquellen zur Erzeugung von infraroter Strahlung (51, 53) elektrisch parallel geschaltet sind zu wenigstens einer Strahlungs quelle (55) zur Erzeugung von weißem Licht.
20. Elektronisches Gerät, wie etwa ein Mobiltelefon, Tablet, Computer-Bildschirm, Fernseher, umfassend
ein Display, und
wenigstens eine optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die opto elektronische Strahlungsvorrichtung in das Display inte griert ist.
21. Elektronisches Gerät, wie etwa ein Mobiltelefon, Tablet, Computer-Bildschirm, Fernseher, umfassend ein Display, und
wenigstens eine optoelektronische Strahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die opto elektronische Strahlungsvorrichtung in das Gehäuse inte- griert ist, insbesondere derart, dass der Benutzer während der Benutzung des Geräts mit infraroter Strahlung be strahlt werden kann.
22. Elektronisches Gerät nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
dieses einen Näherungssensor aufweist, welcher zur Erzeu gung von infraroter Strahlung in wenigstens einer der ge nannten Wellenlängenbereiche einsetzbar ist.
23. Kraftfahrzeug mit:
einem Innenraum und
wenigstens einer optoelektronischen Strahlungsvor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
wobei die Strahlungsvorrichtung im Innenraum ange- ordnet ist.
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