DE102008025864A1 - LED module for general lighting - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

LED-Modul für die Allgemeinbeleuchtung zur Erzeugung von weißem Licht hoher Qualität und guter Farbwertwiedergabe, bestehend aus mindestens zwei Lumineszenz-Konversions-LED. Die additive Mischung der verschiedenen Lichtfarben erzeugt einen Weißpunkt, der möglichst genau auf der Planck'schen Kurve liegt. Zur Anregung werden vorteilhaft nur LEDs einer Sorte verwendet, bevorzugt blaue LEDs. Die Intensität der einzelnen Lichtfarben ist durch eine getrennte Ansteuerung einstellbar, dabei liegt mindestens ein Farbort oberhalb der Planck'schen Kurve und mindestens ein Farbort unterhalb der Plank'schen Kurve.LED module for general lighting for producing high quality white light and good color rendering, consisting of at least two luminescence conversion LEDs. The additive mixture of different light colors creates a white point that is as close as possible to the Planckian curve. For excitation only LEDs of one kind are advantageously used, preferably blue LEDs. The intensity of the individual light colors can be adjusted by a separate control, at least one color locus lying above the Planckian curve and at least one color locus below the Plank curve.

Description

Translated fromGerman

DasCIE-Normvalenzsystem oder CIE-Normfarbsystem ist die Definitionder Internationalen Beleuchtungskommission (CIE – Commissioninternationale de l'eclairage), Farben beruhend auf dem menschlichen Farbwahrnehmungsapparatdarzustellen. Diese Darstellung erlaubt es einen Farbort mit 2 Koordinatendarzustellen1 zeigt die CIE 1931-Normfarbtafel.Die Abszisse stellt den x-Wert des CIE 1931 Diagramms dar- die Ordinateden y-Wert des CIE 1931 Diagramms.The CIE standard color system or CIE standard color system is the definition of the International Commission on Illumination (CIE) to represent colors based on the human color perception apparatus. This representation allows to represent a color location with 2 coordinates 1 shows the CIE 1931 standard color chart. The abscissa represents the x value of the CIE 1931 diagram, the ordinate the y value of the CIE 1931 diagram.

Die CIE Normfarbtafel.The CIE standard color chart.

Diein der Grafik1 verwendete Färbungder Wertebereiche ist nur zur groben Orientierung innerhalb desFarbraumes gedacht. Die auf Ausgabegeräten darstellbarenFarben beschränken sich auf eine dreieckige Flächeim Inneren der Grafik; die Abbildung ist farblich also auf das Monitor- Gamutherunter skaliert. Die sattest-möglichen (kräftigsten)Farbtöne befinden sich an den Kanten des jeweiligen Dreiecks.The in the graphic 1 used coloring of the value ranges is intended only for rough orientation within the color space. The colors that can be displayed on output devices are limited to a triangular area inside the graphic; The picture is therefore scaled down to the monitor gamut. The richest possible (strongest) shades are located at the edges of each triangle.

Umden vom Betrachter wahrgenommenen dreidimensionalen Farbraum übersichtlicher(nach Farbart) darstellen zu können, wurde die zweidimensionaleCIE Normfarbtafel entwickelt. Dabei wird die dritte Komponente zfür jeden Punkt der Farbtafel rechnerisch aus den beidenanderen durch die Beziehung x + y + z = 1 ermittelt. Die hufeisenförmige,auch schuhsohlenförmige Fläche möglicherFarben ist bei der CIE Normfarbtafel auf einem Koordinatensystemaufgetragen, auf dem x- und y-Anteil (der CIE-genormten theoretischen GrundfarbenX (rot), Y (grün) und Z (blau), siehe CIE XYZ-Farbraum)einer beliebigen Farbe P direkt abgelesen werden können.Durch die Grundbedingung x + y + z = 1 lässt sich der z-Anteiljeweils rechnerisch (z = 1 – x – y) ermitteln.Die Gesamtheit möglicher Farben (ohne Beachtung der Hell-Dunkel-Varianten)werden durch die das Hufeisen umgrenzende Spektralfarblinie (spektralreine Farben) sowie die untere Purpurlinie eingefasst.Aroundthe perceived by the viewer three-dimensional color space(according to color), was the two-dimensionalCIE standard color chart developed. In this case, the third component zfor each point of the color chart mathematically from the twoother determined by the relationship x + y + z = 1. The horseshoe-shaped,also shoe sole-shaped surface possibleColors are on a coordinate system in the CIE standard color chartapplied on the x and y component (of the CIE standardized theoretical basic colorsX (red), Y (green) and Z (blue), see CIE XYZ color space)any color P can be read directly.By the basic condition x + y + z = 1 the z-part can be determinedeach calculated (z = 1 - x - y) determine.The totality of possible colors (without consideration of the light-dark variants)are defined by the horseshoe bounding spectral color line (spectralpure colors) and the lower purple line bordered.

ZentralerBezugspunkt der Tafel ist der in jeder Farbmesssituation wesentlicheWeißpunkt W. Der im Diagramm mit W gekennzeichnete Punktist dabei derjenige theoretische Weißpunkt, der alle dreiFarben zu je 1/3 (x, y und z = 0,333...) enthält. Je nachBeleuchtungssituation kann sich der Weißpunkt allerdingspraktisch überall innerhalb des Hufeisens befinden, technischvon Bedeutung ist jedoch nur die Black-Body Kurve (Planck'sche Kurve1),in deren Verlauf die Farben als Temperatur eines idealen Strahlers(schwarzer Körper) in Kelvin angegeben wird.The central reference point of the board is the white point W which is essential in every color measurement situation. The point marked W in the diagram is the theoretical white point which contains all three colors of 1/3 (x, y and z = 0.333 ...). Depending on the lighting situation, however, the white point can be located virtually anywhere within the horseshoe, but technically important is only the black-body curve (Planckian curve) 1 ), during which the colors are given as the temperature of an ideal radiator (black body) in Kelvin.

DEFINITIONENDEFINITIONS

Standardfarbtemperaturen:Standard color temperatures:

StandardisierteFarben mit folgenden korrelierten Farbtemperaturen könnenmit x, y-Koordinaten wie folgt dargestellt werden:Farbex-CIE1931y-CIE19316500K0,3130,3375000K0,3460,3594000K0,3800,3803500K0,4090,3943000K0,4400,4032700K0,4630,420 Tabelle:CIE 1931 Koordinaten von StandardfarbtemperaturenStandardized colors with the following correlated color temperatures can be represented with x, y coordinates as follows: colour x-CIE 1931 y-CIE 1931 6500K 0.313 0.337 5000K 0.346 0.359 4000K 0,380 0,380 3500K 0.409 0.394 3000K 0,440 0.403 2700 K 0.463 0,420 Table: CIE 1931 Coordinates of standard color temperatures

Phosphore:phosphors:

Darunterversteht man – im Zusammenhang mit LEDs – allgemeinLeuchtstoffe (Luminophore), die die Strahlung einer bestimmten Wellenlängeabsorbieren und Strahlung in einer anderen Wellenlängeaussenden (emittieren). Die emittierte Strahlung hat in der Regeleine größere Wellenlänge. Die Anregungdes Phosphors erfolgt dabei im UV Bereich oder auch im sichtbarenBereich, erhältliche Phosphore werden meist in weiten Wellenlängenbereichenangeregt, man spricht von Anregungsspektren. Auch die Emission erfolgtnicht bei einer Wellenlänge, sondern auch übereinen bestimmten Wellenlängenbereich. So werden zur Charakterisierungder Phosphore immer mehrere Kenngrößen angegeben,wie Peak-Wellenlänge, dominante Wellenlänge, Halbwertsbreite(Bereich in nm bei einer Intensität von 50% des Maximums)oder Farbort in der CIE Normfarbtafel. Die Emissionswellenlängebestimmt die Farbe des ausgesendeten Lichtes. Die Quantenausbeutegibt an, welche Anteile der absorbierten Strahlung wieder emittiertwerden.This is understood - in connection with LEDs - generally phosphors (luminophores), which absorb the radiation of a certain wavelength and emit radiation in a different wavelength (emit). The emitted radiation usually has a larger wavelength. The excitation of the phosphor is carried out in the UV range or in the visible range, available phosphors are usually excited in wide wavelength ranges, one speaks of excitation spectra. The issue does not take place at ei ner wavelength, but also over a certain wavelength range. Thus, to characterize the phosphors always several characteristics are given, such as peak wavelength, dominant wavelength, half width (range in nm at an intensity of 50% of the maximum) or color location in the CIE standard color chart. The emission wavelength determines the color of the emitted light. The quantum yield indicates which portions of the absorbed radiation are emitted again.

Fürdie Erzeugung von weißem Licht mit LEDs sind vor allemsolche Typen von Interesse, die eine primäre Strahlungmit einer dominanten Wellenlänge von ca. 460 nm absorbierenund Licht im Wellenlängenbereich von 500 bis 650 nm Peakwellenlängeemittieren. Derartige Lösungen sind in einer großenAnzahl von Patenten beschrieben, beispielhaft wird hier auf diePatenteWO02/054502A1 oderderDE19638667C2 verwiesen.For the generation of white light with LEDs, especially those types are of interest, which absorb a primary radiation with a dominant wavelength of about 460 nm and emit light in the wavelength range of 500 to 650 nm peak wavelength. Such solutions are described in a large number of patents, by way of example the patents WO02 / 054502A1 or the DE19638667C2 directed.

Beispielhaftsind in der folgenden Tabelle Phosphore dargestellt:Phosphor-BezeichnungPeak-Wellenlänge [nm]CIE1931 xCIE1931 yP-5355330.3420,608P-5655640,4480,538P-6106100,5680,430P-YAG5590,4510,531 Tabelle:Peak-Wellenlängen und CIE 1931 Koordinaten von Phosphoren(Beispiele)By way of example, phosphors are shown in the following table: Phosphorus name Peak wavelength [nm] CIE 1931 x CIE 1931 y P-535 533 0342 0.608 P-565 564 0,448 0,538 P-610 610 0,568 0,430 P-YAG 559 0,451 0.531 Table: Peak wavelengths and CIE 1931 coordinates of phosphors (examples)

Gruppe B:Group B:

GruppeB ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominantenWellenlänge im Wertebereich zwischen 430 nm–480nm.groupB is one or more light emitting diodes with one dominantWavelength in the value range between 430 nm-480nm.

Ebensokann Gruppe B durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominantenWellenlängen im Wertebereich zwischen 430–480nm gebildet werden.As wellcan group B through several light emitting diodes with different dominantWavelengths between 430-480nm are formed.

Gruppe G:Group G:

GruppeG ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominantenWellenlänge im Wertebereich zwischen 500 nm–570nm.groupG is one or more light emitting diodes with one dominantWavelength in the value range between 500 nm-570nm.

Ebensokann Gruppe G durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominantenWellenlängen im Wertebereich zwischen 500–570nm gebildet werden.As wellcan group G through several light emitting diodes with different dominantWavelengths between 500-570nm are formed.

Gruppe R:Group R:

GruppeR ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominantenWellenlänge im Wertebereich zwischen 571 nm–650nm.groupR is one or more light emitting diodes with a dominant oneWavelength in the value range between 571 nm-650nm.

Ebensokann Gruppe R durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominantenWellenlängen im Wertebereich zwischen 571–650nm gebildet werden.As wellcan group R through several light emitting diodes with different dominantWavelengths in the range between 571-650nm are formed.

Gruppe P:Group P:

GruppeP ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden wobei Leuchtdiodender Gruppe B Phosphore anregen. Die Emissionsfarbe (Farbort im CIEFarbdiagramm) wird durch die Art des Phosphors und die Menge desPhosphors bestimmt. LEDs der Gruppe P werden auch mit den BegriffenPhosphor LED und Lumineszenz-Konversions-LED bezeichnet.groupP is a light emitting diode or a plurality of light emitting diodes wherein light emitting diodesof group B stimulate phosphors. The emission color (color location in the CIEColor chart) is determined by the type of phosphorus and the amount ofDetermined phosphorus. Group P LEDs are also used with the termsPhosphor LED and Luminescence Conversion LED called.

Primäre LED:Primary LED:

LEDsder Gruppen B, G und R werden auch als primäre LEDs bezeichnet,weil die Emission direkt genutzt wird.LEDsGroups B, G and R are also referred to as primary LEDs,because the issue is used directly.

Sekundäre LED:Secondary LED:

LEDsder Gruppe P werden auch als sekundäre LEDs bezeichnetweil die Emission der LED (Primärstrahlung) von einem Phosphorabsorbiert wird und in einem anderen Wellenlängenbereichemittiert wird (Sekundärstrahlung).LEDsGroup P are also referred to as secondary LEDsbecause the emission of the LED (primary radiation) from a phosphoris absorbed and in a different wavelength rangeis emitted (secondary radiation).

Weißes Licht:White light:

Farborteauf oder in der Nähe der Plank'schen Kurve sind weißesLicht. Die Planck'sche Kurve beschreibt die von einem schwarzenKörper abgegebene Temperaturstrahlung, angegeben als Reihevon Farborten in der CIE-Normfarbtafel. Diese Farben werden vommenschlichen Betrachter als weiß empfunden. Der maximaleAbstand von der Plank'schen Kurve, der noch als weiß empfundenwird, ist hier mit Mac Adams 10 begrenzt (übliche Angabevon Toleranzfeldern für Lichtquellen, je kleiner die Zahlnach Mac Adams, desto kleiner ist das Toleranzfeld).chromaticityon or near the Plank curve are whiteLight. The Planckian curve describes that of a black oneBody emitted temperature radiation, indicated as a seriesof color locations in the CIE standard color chart. These colors are from thehuman observer perceived as white. The maximumDistance from the Plank curve, which is still perceived as whiteis limited here with Mac Adams 10 (usual indicationof tolerance fields for light sources, the smaller the numberaccording to Mac Adams, the smaller the tolerance field).

Einleitung:Introduction:

Meiststehen bei Leuchtmitteln und deren Entwicklung technische Kenngrößenund Details im Vordergrund. Es wird versucht, messbare Größenwie Helligkeit, Effizienz, Farbwertwiedergabe und andere Werte zu optimieren.Die Bedürfnisse der Nutzer und deren subjektive Empfindungenwerden, zumindest in der Entwicklung der Leuchtmittel, wenig berücksichtigt.Diese Aspekte werden meist erst in der Konstruktion und Auslegungder Leuchten, also sehr viel später, berücksichtigt.Die Möglichkeiten des Leuchtendesigners beschränkensich aber im Wesentlichen auf die Auswahl des Leuchtmittels undden Einsatz von Optikkomponenten und Filter.Most of timestand with light sources and their development technical characteristicsand details in the foreground. It tries to measurable sizeslike brightness, efficiency, color rendering and other values to optimize.The needs of users and their subjective feelingsare considered, at least in the development of lighting, little consideration.These aspects are usually only in the construction and interpretationthe lights, so much later considered.Limit the possibilities of the lighting designerbut essentially on the selection of the light source andthe use of optical components and filters.

ImBetrieb kann der Nutzer im günstigen Fall die Helligkeitdes Leuchtmittels entsprechend seiner Bedürfnisse einstellen.Glühlampen sind mit handelsüblichen Dimmeinrichtungeneinfach in weiten Bereichen der Helligkeit regelbar. Energiesparlampensind meist nicht in der Intensität regelbar. Die Möglichkeit,die korrelierte Farbtemperatur zu regeln, bietet weder die Glühlampenoch die Halogenlampe noch die Energiesparlampe.in theOperation, the user can in the favorable case, the brightnessof the bulb according to its needs.Incandescent lamps are available with standard dimming deviceseasily adjustable in wide ranges of brightness. Energy saving lampsare usually not adjustable in intensity. The possibility,to regulate the correlated color temperature, neither the bulb providesnor the halogen lamp nor the energy-saving lamp.

LEDModule können, wie die weiter unten beschriebenen, erfindungsgemäßenLED Module, so ausgeführt sein, dass der Nutzer die Farbtemperaturin weiten Bereichen einstellen kann. Dies wird durch die getrennteAnsteuerung verschiedener Emissionsfarben erreicht. Im Vergleichzu einer Filtertechnologie werden hierbei größereEinbußen der Effizienz vermieden.LEDModules may, as those described below, inventiveLED modules, be designed so that the user's color temperaturecan adjust in a wide range. This is separated by theControl of different emission colors achieved. Comparedto a filter technology here are largerLoss of efficiency avoided.

Fürden Einsatz als Leuchtmittel für die Allgemeinbeleuchtungmuss die Emissionsfarbe dem Planck'schen Strahlungsgesetz füreinen Temperaturstrahler möglichst nahe kommen. Denn nurFarben entlang der Planck'schen Kurve werden vom menschlichen Betrachterals weiß empfunden.Forthe use as a light source for general lightingthe emission color must comply with Planck's radiation law forto come as close as possible to a temperature radiator. Because onlyColors along the Planckian curve are taken by the human viewerperceived as white.

Imerfindungsgemäßen Modul werden die einzelnen Emissionsfarbendurch die Emission geeigneter Phosphore erreicht, die Anregung erfolgtfür alle eingesetzten Emissionsfarben mit blauen LEDs.Dies ermöglicht Vorteile, die durch die additive Mischungder Emission von roten, grünen und blauen LEDs nicht erreicht werdenkönnen.in themodule according to the invention are the individual emission colorsachieved by the emission of suitable phosphors, the excitation takes placefor all used emission colors with blue LEDs.This allows advantages due to the additive mixturethe emission of red, green and blue LEDs can not be achievedcan.

Stand der Technik:State of the art:

WeißesLED Licht kann durch die additive Mischung der drei Farben Rot,Grün und Blau erzeugt werden (im Folgenden als RGB Lösungbezeichnet). RGB LED-Lösungen zeichnen sich durch geringeFarbwiedergabe aus. Eine Verbesserung der Farbwiedergabe ist möglich,wenn mehr als die drei Grundfarben gemischt werden (z. B.: RGBA).Mit diesen Ausführungsformen können alle Punktedes durch die LEDs aufgespannten Farbraums und somit alle Farbortedes darin eingeschlossenen Abschnittes der Planck'schen Kurve eingestelltwerden. Um eine stabile Emission zu erhalten ist ein großerRegel- bzw. Steueraufwand notwendig, begründet durch dieunterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der jeweiligen LEDs unddas unterschiedliche Degradationsverhalten der LEDs überdie Betriebsstunden.whiteLED light can be red by the additive mixture of three colors,Green and blue are generated (hereinafter referred to as RGB solutiondesignated). RGB LED solutions are characterized by lowColor rendering off. An improvement of the color reproduction is possibleif more than the three basic colors are mixed (eg: RGBA).With these embodiments, all pointsof the color space spanned by the LEDs and thus all color lociof the included section of the Planckian curvebecome. To get a stable emission is a big oneControl or tax expense necessary, justified by thedifferent temperature coefficients of the respective LEDs andthe different degradation behavior of the LEDs overthe operating hours.

Inder Phosphorkonversions-Technologie (im Folgenden als Phosphor LEDbezeichnet bzw. LEDs der Gruppe P) wird ein Teil des primärenblauen Lichtes von einem Konversionsleuchtstoff aufgenommen undals Licht in einem höheren Wellelängenbereichwieder emittiert. Bei der richtigen Mischung von blauen LEDs mit Phosphorenkann weißes Licht erzeugt werden. Die breitere Emissionder Phosphore erzeugt ein kontinuierlicheres Spektrum – dieFarbwiedergabe ist höher als bei RGB Lösungen.Inphosphor conversion technology (hereinafter referred to as phosphor LEDor LEDs of the group P) becomes part of the primaryblue light from a conversion luminescent material andas light in a higher wavelength rangere-emitted. With the right mix of blue LEDs with phosphorsWhite light can be generated. The broader issueThe phosphors produce a more continuous spectrum - theColor rendering is higher than with RGB solutions.

Dieeinfachste Ausführungsform der Phosphor LED ist eine blaueLED und die Mischung unterschiedlicher Phosphore. Damit kann einFarbort auf der Planck'schen Kurve eingestellt werden (LEDs derGruppe P).TheThe simplest embodiment of the phosphor LED is a blue oneLED and the mixture of different phosphors. This can be aColor location can be set on the Planck curve (LEDs ofGroup P).

Mitdem Gegenstand derDE200 23 554 U1 wird vorgeschlagen, eine weiß leuchtendeLED dadurch zu erhalten, dass eine LED eine primäre Strahlungim Bereich zwischen 370 bis 430 nm erzeugt (UV Bereich), wobei dieseStrahlung unter Zuhilfenahme mindestens eines Leuchtstoffes in längerwellige,sichtbare Strahlung konvertiert wird. In der bevorzugten Ausführungsformwerden drei Phosphore eingesetzt, die additive Mischung der dreiPhosphoremissionen ergibt dann weißes Licht. Nachteiligeiner derartigen Konstruktion ist die geringe Effizienz der UV LEDs.With the subject of DE 200 23 554 U1 It is proposed to obtain a white-shining LED in that an LED generates a primary radiation in the range between 370 and 430 nm (UV range), this radiation being converted with the aid of at least one phosphor into longer-wavelength, visible radiation. In the preferred embodiment, three phosphors are used, the additive mixture of the three phosphor emissions then gives white light. A disadvantage of such a construction is the low efficiency of the UV LEDs.

Auchmit LEDs der Gruppe P können Module mit veränderlicherFarbtemperatur aufgebaut werden. Eine bekannte Ausführungsformbesteht aus einer 2700 K und einer 6500 K LED der Gruppe P. Damitkönnen durch die Mischung verschiedener Anteile der jeweiligenLEDs unterschiedliche Farbtemperaturen eingestellt werden. Der größteNachteil dieser Konstruktion ist, dass die Farborte nicht auf derPlanck'schen Kurve liegen, da die Nicht-Linearität derPlank'schen Kurve nicht durch 2 Punkte abgebildet werden kann. DieAbweichungen der Farborte von der Planck'schen Kurve könnenso groß sein, dass dies für den menschlichen Betrachterkein weißes Licht mehr ist.Alsowith group P LEDs modules can be changedColor temperature can be built. A known embodimentconsists of a 2700 K and a 6500 K LED group P. Thuscan by mixing different proportions of eachLEDs are set to different color temperatures. The biggestDisadvantage of this construction is that the color places are not on thePlanck's curve, because the non-linearity of thePlank's curve can not be mapped by 2 points. TheDeviations of the color locations from the Planckian curve canbe so great that this is for the human viewerthere is no white light anymore.

DieHybridtechnologie versucht die Vorteile der Phosphor LEDs mit derRGB Technik zu verbinden. In einer bekannten Ausführungwird eine 6500 K Phosphor LED mit ROB kombiniert. Die Farbwiedergabedes Lichtes und auch die Effizienz sind gut, die Lichtfarbe kannim Bereich von 2800 K bis 6500 K variiert werden. Die Konstruktionist allerdings komplex, eine komplexe Steuerung, Regelung ist erforderlich.TheHybrid technology tries the advantages of phosphor LEDs with theRGB technology to connect. In a known versiona 6500 K phosphor LED is combined with ROB. The color reproductionthe light and the efficiency are good, the light color canbe varied in the range of 2800 K to 6500 K. The constructionHowever, complex, complex control, regulation is required.

DieKombination von 3200 K Phosphor LED und grünen und blauenLEDs (GB) ist auch bekannt. Es wird dynamisches Licht mit hoherFarbwiedergabe im Bereich 3200 K bis 6500 K erzielt, die Effizienzist im Vergleich zur vorigen Lösung geringer (aber auchbei geringerer Komplexität).TheCombination of 3200 K phosphor LED and green and blueLEDs (GB) is also known. It gets high dynamic lightColor rendering in the range of 3200 K to 6500 K achieved the efficiencyis lower compared to the previous solution (but alsoat lower complexity).

Diein der deutschen PatentanmeldungDE10 2007 043 355.9 beschriebene Ausführungsformeiner grün-gelben Phosphor LED sehr guter Effizienz kombiniertmit blauen und roten LEDs kann Weißlicht mit Farbtemperaturenzwischen 2700 K und 6500 K mit hohem Ra erzeugen. Die Effizienzdieser Hybridlösung ist sehr gut, die Komplexitätist vergleichsweise gering. Die Kombination verschiedenartiger LEDsist jedoch wegen des damit verbundenen unterschiedlichen Temperaturkoeffizientennachteilig.The in the German patent application DE 10 2007 043 355.9 described embodiment of a green-yellow phosphor LED very good efficiency combined with blue and red LEDs can produce white light with color temperatures between 2700 K and 6500 K with high Ra. The efficiency of this hybrid solution is very good, the complexity is comparatively low. The combination of different types of LEDs, however, is disadvantageous because of the associated different temperature coefficient.

ERFINDUNGINVENTION

DerErfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein weißesLicht sehr hoher Qualität mit LEDs zu erzeugen. Dies gelingterfindungsgemäß durch die additive Mischung vonmindestens zwei unterschiedlichen Phosphoremissionen.Of theThe invention is therefore based on the object, a whiteTo produce high quality light with LEDs. This succeedsaccording to the invention by the additive mixture ofat least two different phosphorus emissions.

DerErfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nichtnur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondernauch aus der Kombination der einzelnen Patentansprücheuntereinander.Of theSubject of the present invention does not ariseonly from the subject matter of the individual claims, butalso from the combination of the individual claimsamong themselves.

ZurLösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch dienachfolgend geschilderte technische Lehre gekennzeichnet.toSolution of the problem is the invention by thecharacterized in the following technical teaching.

Allein den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbartenAngaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellteräumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht,soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Standder Technik neu sind.Allin the documents, including the abstractInformation and features, in particular those shown in the drawingsSpatial training, are claimed as essential to the invention,as far as they are individually or in combination with the standnew to the technology.

ImFolgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungswegdarstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbeigehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentlicheMerkmale und Vorteile der Erfindung hervor.in theBelow, the invention will be described with reference to only one embodimentillustrative drawings explained in more detail. in this connectiongo from the drawings and their description further essential to the inventionFeatures and advantages of the invention.

Eszeigen:Itdemonstrate:

1:die CIE 1931 Normfarbtafel 1 : the CIE 1931 standard color chart

2:CIE 1931 Normfarbtafel mit Einzeichnung der Kombination von zweiLEDs der Gruppe P 2 : CIE 1931 standard color chart with the combination of two group P LEDs

3:Spektrum einer LED der Gruppe P mit „grüner Phosphoremission” 3 : Spectrum of a group P LED with "green phosphor emission"

4:Spektrum einer LED der Gruppe P mit „gelber Phosphoremission” 4 : Spectrum of a group P LED with "yellow phosphorus emission"

5:Spektrum einer LED der Gruppe P mit „roter Phosphoremission” 5 : Spectrum of a group P LED with "red phosphorus emission"

6:Spektrum der Kombination von drei LEDs der Gruppe P 6 : Spectrum of the combination of three group P LEDs

7:CIE 1931 Normfarbtafel mit Einzeichnung von drei LEDs der GruppeP 7 : CIE 1931 Standard color chart with three LEDs of the P group

8:CIE 1931 Normfarbtafel mit Einzeichnung von zwei LEDs der GruppeP und eine der Gruppe R 8th : CIE 1931 Standard color chart with two LEDs of the group P and one of the group R

9:CIE 1931 Normfarbtafel der LEDs der Gruppe P mit Darstellung vondrei LEDs 9 : CIE 1931 Standard color panel of group P LEDs showing three LEDs

10:CIE 1931 Normfarbtafel mit Darstellung von drei LEDs der GruppeP und der Gruppe G 10 : CIE 1931 standard color chart showing three LEDs of group P and group G.

11:CIE 1931 Normfarbtafel der LEDs der Gruppe P und Gruppe B 11 : CIE 1931 Standard color chart of group P and group B LEDs

12:CIE 1931 Normfarbtafel eines Modules, geeignet als Ersatz fürGlühbirnen und Halogenlampen mit Farbtemperaturen zwischen2700 K und 3300 K 12 : CIE 1931 Standard color plate of a module, suitable as a replacement for incandescent and halogen lamps with color temperatures between 2700 K and 3300 K.

13:Schaltplan mit 10 LEDs, die getrennt voneinander steuer- und regelbarsind. 13 : Circuit diagram with 10 LEDs that can be controlled and regulated separately.

In1 istdie bekannte CIE 1931 Normdarstellung gezeichnet, wobei etwa beiPosition2 eine blaue Grundfarbe, bei Position3 einegrüne Grundfarbe und bei Position4 eine roteGrundfarbe vorhanden ist.In 1 the well-known CIE 1931 standard representation is drawn, whereby approximately at position 2 a blue base color, at position 3 a green base color and at position 4 a red base color is present.

Indem mittleren Teil der Farbabbildung ist die Planck'sche Kurve1 mitDarstellung verschiedener Farbtemperaturen dargestellt.In the middle part of the color image is the Planckian curve 1 shown with representation of different color temperatures.

Ausgangspunktder vorliegenden Erfindung ist nun, unter Zuhilfenahme von mindestenszwei sekundären LEDs einen vorbestimmten Farbort auf derPlanck'schen Kurve reproduzierbar mit geringen Toleranzen einstellenzu können.starting pointThe present invention is now, with the aid of at leasttwo secondary LEDs have a predetermined color location on theAdjust Planck's curve reproducibly with small tolerancesto be able to.

Einzweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, die Farbtemperaturdes emittierten Lichtes durch die additive Mischung von mindestensdrei LEDs regeln zu können. Hierbei sind bevorzugt dreisekundäre LEDs vorhanden, in einer alternativen Ausführungkönnen auch zwei sekundäre LEDs mit einer primärenLED kombiniert werden.Onesecond aspect of the present invention is the color temperatureof the emitted light by the additive mixture of at leastto be able to control three LEDs. Here are preferably threeSecondary LEDs present, in an alternative embodimentcan also have two secondary LEDs with one primaryLED combined.

Daserfindungsgemäße LED Modul basiert somit auf mindestens2 sekundären LEDs der Gruppe P unterschiedlicher Emissionsfarben.In2 wird diese Ausführungsform schematischdargestellt. Dadurch werden die Farborte P2 und P3 in der CIE Normfarbtafelerzeugt. Zur Anregung der Phosphore werden mindestens zwei LEDsder Gruppe B eingesetzt. Somit werden Farbänderungen bedingtdurch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten der LEDs, sowohlWellenlängenänderungen als auch Änderungender Intensität, von vornherein vermieden.The LED module according to the invention is thus based on at least 2 secondary LEDs of the group P of different emission colors. In 2 This embodiment is shown schematically. This will create the color loci P2 and P3 in the CIE standard color chart. At least two group B LEDs are used to excite the phosphors. Thus, color changes due to different temperature coefficients of the LEDs, both wavelength changes and changes in intensity, avoided from the outset.

Derwesentliche Vorteil der Erfindung ist, dass man mit einer entsprechendenAnsteuerelektronik für die mindestens zwei angegebenensekundären LED-Lichtquellen eine exakte Ansteuerung einesFarbortes erreicht, der genau auf der Planck'schen Kurve liegt.Dazu wird für jede sekundäre LED der Strom soeingestellt, dass die additive Mischung der einzelnen Intensitätsanteilereproduzierbar den gewünschten Farbort auf der CIE Normfarbtafelergibt.Of theessential advantage of the invention is that with a correspondingControl electronics for the specified at least twosecondary LED light sources an exact control of aColor locus, which lies exactly on the Planckian curve.For this purpose, the current is the same for every secondary LEDset that additive mixture of the individual intensity componentsreproducibly the desired color location on the CIE standard color chartresults.

Esmuss daher – entgegen den Lösungen nach dem Standder Technik – kein aufwendiges Sortieren der hergestelltenLED's durchgeführt werden. Dieses Sortieren wird allgemein „Binning” genannt,die Gesamtzahl der produzierten LED's wird in unterschiedliche Farbtemperaturklassenaufgeteilt.Itmust therefore - contrary to the solutions according to the statethe technique - no complicated sorting of the producedLED's are performed. This sorting is commonly called "binning",The total number of LEDs produced is in different color temperature classesdivided up.

EinTeil der Toleranzen entsprechend den Lösungen nach demStand der Technik beruht auf den produktionsbedingten Schwankungender LED's der Gruppe B. Diese können zur Reduktion derToleranzen auch in verschiedenen Klassen (Binning) eingekauft undeingesetzt werden. Ein weiterer Beitrag zur gesamten Toleranz wirddurch die Streuung der aufgebrachten Menge an Phosphor verursacht.OnePart of the tolerances according to the solutions after theThe prior art is based on the production-related fluctuationsthe LEDs of group B. These can be used to reduce theTolerances also in different classes (Binning) shopped andbe used. Another contribution to the overall tolerance will becaused by the scattering of the applied amount of phosphorus.

Daserfindungsgemäße LED Modul bietet entscheidendeVorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die verbautenLEDs müssen nicht in Klassen sortiert werden, der aufwendigeSortierprozess kann entfallen. Die Anforderungen an die Prozessein der Aufbringung der Phosphore sind nicht so streng. Zudem kanndie Ausbeute erhöht werden, weil durch die abschließende,elektronische Justierung des Farbortes der Ausschuss bedingt durchAbweichungen des Farbortes vermieden werden kann.TheLED module according to the invention offers decisiveAdvantages over the prior art. The builtLEDs do not have to be sorted into classes that are elaborateSorting process can be omitted. The requirements for the processesin the application of phosphors are not so strict. In addition, canthe yield will be increased because by the final,electronic adjustment of the color location of the reject caused byDeviations of the color location can be avoided.

Ineiner Weiterbildung der Erfindung werden jedoch nicht nur zwei Farbortedefiniert, sondern drei Farborte. Dadurch wird es möglich,dass alle Emissionsfarben innerhalb des Dreieckes der drei Farbortein der CIE Normfarbtafel eingestellt werden können. DieseAusführungsform wird für eine LED Weißlichtquellemit einstellbarer Farbtemperatur an Hand von mehrerer Abbildungenim folgenden genauer beschrieben.InHowever, a development of the invention not only two color locationsbut three color loci. This will make it possiblethat all emission colors within the triangle of the three color locationsin the CIE standard color chart. TheseEmbodiment is for an LED white light sourcewith adjustable color temperature on the basis of several picturesdescribed in more detail below.

Ummehrere Punkte auf der Planck'schen Kurve (nicht linear) einstellenzu können werden mindestens drei Emissionsfarben benötigt,die ein Dreieck über einen bestimmten Abschnitt der Planck'schenKurve aufspannen. In der6 ist das Spektrum eines Ausführungsbeispielesdargestellt. In den3,4 und5 sinddie Einzelspektren der Phosphor LEDs mit der Emission in den Farbengrün, gelb und rot dargestellt. Die additive Mischung entsprechenderIntensitätsanteile ergibt das „Summenspektrum” der6,der Farbort in der CIE Normfarbtafel der7 ist x= 0,37, y = 0,37, die korrelierte Farbtemperatur ist 4200 K.In order to be able to set several points on the Planckian curve (non-linear), at least three emission colors are needed, which span a triangle over a certain section of the Planckian curve. In the 6 the spectrum of an embodiment is shown. In the 3 . 4 and 5 The individual spectra of the phosphor LEDs are shown with the emission in the colors green, yellow and red. The additive mixture of corresponding intensity components gives the "sum spectrum" of 6 , the color place in the CIE standard color chart 7 x = 0.37, y = 0.37, the correlated color temperature is 4200 K.

Inder3 ist ein Spektraldiagramm dargestellt und zwarder LEDs der Gruppe P, die eine grüne Phosphoremissionaufweisen. Hierbei ist erkennbar, dass bei Position5 dieEmission der blauen LED vorherrscht, während bei Position6 dieEmission des grünen Phosphors zu sehen ist. Diese Spektralverteilung nach3 bildetdann einen Farbort mit der Bezeichnung P1 in der CIE Normfarbtafelder7.In the 3 a spectral diagram is shown, namely the group P LEDs, which have a green phosphorus emission. Here it can be seen that at position 5 the blue LED emission predominates while at position 6 the emission of the green phosphor can be seen. This spectral distribution after 3 then forms a color locus named P1 in the CIE standard color chart 7 ,

Inder4 ist bei Position7 die Emission derblauen LED erkennbar, bei Position8 ist der Lichtanteil desgelben Phosphors dargestellt.In the 4 is at position 7 the blue LED emission can be seen at position 8th the proportion of light of the yellow phosphor is shown.

Bei5 istbei Position9 die Emission der blauen LED erkennbar, währendbei Position10 die Emission des roten Phosphors erkennbarist.at 5 is at position 9 the blue LED emission can be seen while at position 10 the emission of the red phosphorus is recognizable.

In6 istbei Position11 die Emission der blauen LED erkennbar,wie sie bereits schon in der3 bei Position5 erkennbarwar, während im Zwischenraum zwischen den Positionen12 und13 dieMischung der drei Anteile grün, gelb und rot aus den3 bis5 erkennbarist.In 6 is at position 11 the emission of the blue LED recognizable, as already in the 3 at position 5 was recognizable while in the space between the positions 12 and 13 the mixture of the three parts green, yellow and red from the 3 to 5 is recognizable.

Dasdargestellte Spektrum stellt einen Farbort in der CIE Normfarbtafeldar, der genau auf der Planck'schen Kurve liegt. Im gezeigten Beispielwird eine Farbtemperatur von 4200 K erreicht. Dies bedeutet, dass überdie elektronische Ansteuerung vorbestimmte Intensitätsanteileaus den3 bis5 in deradditiven Mischung zu einer Spektralverteilung gemäß6 führen.Jeder Farbort innerhalb des eingeschlossenen Dreieckes in7 kanneingestellt werden, somit auch alle Farborte auf der Planck'schenKurve innerhalb der durch die Punkte P1, P2 und P3 definierten Dreiecksfläche.The spectrum shown represents a color locus in the CIE standard color chart, which lies exactly on the Planckian curve. In the example shown, a color temperature of 4200 K is achieved. This means that via the electronic control predetermined intensity components of the 3 to 5 in the additive mixture according to a spectral distribution according to 6 to lead. Each color locus within the enclosed triangle in 7 can be set, and thus all the color coordinates on the Planckian curve within the triangular area defined by the points P1, P2 and P3.

Bezogenauf den Verlauf der Planck'schen Kurve liegen zwei Farborte derGruppe P über der Planck'schen Kurve und ein Farbort derGruppe P unter der Planck'schen Kurve. Durch Addition entsprechenderIntensitätsanteile kann jeder Punkt auf der Planck'schenKurve innerhalb des aufgespannten Dreieckes eingestellt werden.Bezogen auf weißes Licht, können im gezeigtenBeispiel alle korrelierten Farbtemperaturen zwischen 6500 K und3000 K eingestellt werden.Basedon the course of Planck 's curve are two color locations ofGroup P above the Planckian curve and a color locus of theGroup P under the Planckian curve. By adding appropriateIntensity shares can be any point on the Planck'sCurve can be set within the spanned triangle.Based on white light, can be shown in theExample all correlated color temperatures between 6500 K and3000 K can be set.

Wieaus der6 ersichtlich ist, liegt eingroßer Vorteil dieser Ausführung in der spektralenVerteilung. Es kommen alle Wellenlängen im sichtbaren Bereichvor. Somit ist die Verteilung ähnlich dem natürlichen Sonnenlichtund einer Glühlampe, die einen künstlichen Temperaturstrahlerbildet.Like from the 6 As can be seen, a major advantage of this embodiment lies in the spectral distribution. All wavelengths occur in the visible range. Thus, the distribution is similar to natural sunlight and an incandescent lamp forming an artificial temperature radiator.

Dieses,in erster Näherung fast kontinuierliche Spektrum, ergibteine sehr gute Farbwertwiedergabe und ein Ra von mehr als 90 imvorgesehenen Steuer- bzw. Regelbereich.This,in a first approximation almost continuous spectrum, yieldsa very good color rendering and a Ra of more than 90 inprovided for.

Diein den Abbildungen gezeigten Spektren sind willkürlicheBeispiele. Geeignet sind alle Kombinationen von drei Phosphorenim blaugrünen, gelben und roten Bereich, die ein genügendgroßes Dreieck im Farbraum ergeben, sodass auch ein hinreichendgroßer Regelbereich zum Treffen der Planck'schen Kurveund entlang der Planck'schen Kurve erhalten wird.TheThe spectra shown in the figures are arbitraryExamples. All combinations of three phosphors are suitablein the blue-green, yellow and red area, which is a sufficientlarge triangle in the color space result, so that a sufficientlarge control range for the meeting of Planck's curveand is obtained along Planck's curve.

Eineweitere Ausführungsform ist in8 dargestellt:Zwei Farborte der Gruppe P liegen über der Planck'schenKurve und sind kombiniert mit LEDs der Gruppe R.Another embodiment is in 8th Two color loci of the group P lie above the Planckian curve and are combined with LEDs of the group R.

Inder Ausführung nach8 sind zweiFarborte P1 und P2 erkennbar, die den vorherigen spektralen Verteilungennach den3 und4 entsprechen.In the execution after 8th Two color locations P1 and P2 can be seen which correspond to the previous spectral distributions according to the 3 and 4 correspond.

Eindritter Farbort R1 ist durch eine LED der Gruppe R ergänzt.Der Vorteil dieser Lösung ist, dass die Effizienz im warmweißenBereich gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispielverbessert ist. Unter dem Begriff „effizient” wirddie fotometrische Effizienz verstanden, und zwar ausgedrücktin der Einheit Lumen/W. Nachteilig ist allerdings, dass in dieserAusführungsform unterschiedliche Sorten von LEDs eingesetztwerden. Dadurch treten bei Temperaturänderungen auch Farbveränderungenauf, bei Bedarf müssen diese Abweichungen von der Planck'schenKurve korrigiert werden.Onethird color locus R1 is supplemented by a group R LED.The advantage of this solution is that the efficiency in warm whiteRange over the previous embodimentis improved. The term "efficient" is usedunderstood the photometric efficiency, and expressedin the unit Lumen / W. The disadvantage, however, is that in thisEmbodiment used different varieties of LEDsbecome. As a result, color changes also occur with temperature changesIf necessary, these deviations from Planck's mustCurve be corrected.

Inder9 sind wiederum drei weitere Farborte P4, P5 undP6 dargestellt. Der Farbort P4 ergibt sich aus einer blauen LED+ Phosphor.In the 9 Again, three more color grades P4, P5 and P6 are shown. The color location P4 results from a blue LED + phosphor.

DerFarbort des Punktes P5 ergibt aus ebenfalls einer blauen LED + Phosphorund ebenso ergibt sich der Farbort P6 ebenso aus einer blauen LED+ Phosphor.Of theColor point of the point P5 also results in a blue LED + phosphorand also the color location P6 also results from a blue LED+ Phosphorus.

DerUnterschied des Ausführungsbeispieles ist, dass damit nunein einziger Farbort P4 oberhalb der Planck'schen Kurve1 undzwei Farborte P5 und P6 unterhalb der Planck'schen Kurve erreichtwerden.The difference of the embodiment is that thus now a single color point P4 above the Planckian curve 1 and two color loci P5 and P6 below the Planckian curve can be achieved.

Beiden Farborten nach P5 und P6 werden hierfür rote Phosphoreverwendet, während beim Farbort nach P4 grünePhosphore verwendet werden. Dies ist ein Unterschied zu der7,weil bei der7 lediglich ein durch Phosphorerzeugter Farbort P3 unterhalb der Planck'schen Kurve angesiedeltist.For the P5 and P6 color loci, red phosphors are used, while the P4 color locus uses green phosphors. This is a difference to that 7 because at the 7 only a phosphorus-generated color location P3 is located below the Planckian curve.

Werdenentsprechend9 zwei rote Phosphore verwendet,können zusätzliche Flächenbereiche inder CIE Normfarbtafel realisiert werden. Dies ermöglichteine größere Gestaltungsvielfalt als dies alleinemit Lösungen der vorherigen Ausführungsbeispieleerreichbar ist.Be appropriate 9 If two red phosphors are used, additional surface areas can be realized in the CIE standard color chart. This allows a greater variety of design than can be achieved alone with solutions of the previous embodiments.

Eineweitere Ausführungsform ist in10 dargestellt:Zwei Farborte der Gruppe P (P5 und P6) liegen unter der Planck'schenKurve und sind kombiniert mit LEDs der Gruppe G.Another embodiment is in 10 Two color locations of the group P (P5 and P6) lie below the Planckian curve and are combined with group G LEDs.

Die10 isteine Variante der9, wo erkennbar ist, dass dieFarborte P5 und P6 beibehalten wurden, wobei aber lediglich derFarbort P4 durch eine grüne LED der Gruppe G ausgetauschtwurde.The 10 is a variant of 9 , where it can be seen that the color loci P5 and P6 were retained, but only the color locus P4 was replaced by a group G green LED.

Aufgrunddes Austausches des Farbortes P4 gegen eine LED der Gruppe G (grün)ergibt sich eine verbesserte Sättigung im grüngelbenBereich des Farbspektrums.by virtue ofthe replacement of the color locus P4 with a group G LED (green)there is an improved saturation in the green-yellowRange of the color spectrum.

Die11 zeigtein erweitertes Ausführungsbeispiel, bei dem die FarborteP7 und P8 in Verbindung mit einem Farbort B1 verwendet werden.The 11 shows an extended embodiment in which the color locations P7 and P8 are used in conjunction with a color location B1.

EinFarbort der Gruppe P (P7, gelb) liegt über der Planck'schenKurve, ein weiterer Farbort der Gruppe P (P8, rot) liegt unter derPlanck'schen Kurve. Die LEDs der Gruppe P sind kombiniert mit LEDsder Gruppe B.OneColor locus of the group P (P7, yellow) lies above the PlanckianCurve, another color location of the group P (P8, red) lies below thePlanck's curve. The group P LEDs are combined with LEDsthe group B.

DerFarbort P7 ergibt sich aus einer blauen LED mit einem gelben Phosphor,während der Farbort P8 sich aus einer blauen LED mit rotemPhosphor ergibt.Of theColor location P7 results from a blue LED with a yellow phosphor,while the color point P8 is made up of a blue LED with redPhosphorus results.

Schließlichergibt sich der Farbort B1 aus einer blauen LED allein, die nichtmit Phosphor konvertiert ist.After allthe color locus B1 results from a blue LED alone, which does notis converted with phosphorus.

Eswird damit ein größeres Dreieck aufgespannt, wobeivorteilhaft eine größere Farbsättigungim blauen Bereich erreicht wird und auch die Regelungsmöglichkeitenerweitert sind, weil der große Aufspannbereich des Dreiecks(Dreiecksfläche) die gesamte Planck'sche Kurve bis zumFarbort B1 einspannt und überstreicht.Itthus a larger triangle is spanned, withadvantageously a greater color saturationis achieved in the blue area and also the control optionsare extended because of the large clamping area of the triangle(Triangular area) the entire Planckian curve up toColor locus B1 clamps and sweeps over.

EineAlternative ergibt sich in der12, inder drei Farborte P9, P9' und R1 erzeugt sind.An alternative arises in the 12 in which three color locations P9, P9 'and R1 are generated.

DieFarborte P9 und P9' liegen eng beieinander und erlauben es, mitder additiven Mischung mit R1, LEDs der Gruppe R, eine Farbtemperaturzwischen 2700 K und 3500 K zu erzeugen. Der relativ geringe Unterschiedder Farborte von P9 und P9' ist günstig für eineelektronische Einstellung des Modules auf eine fixe Farbtemperaturvon 2700 K oder 3300 K, den Farbtemperaturen von Glühlampenund Halogenlampen. Die dynamische Regelung der Farbtemperatur istin dieser Ausführung nicht vorgesehen.TheColor loci P9 and P9 'are close together and allow, withthe additive mixture with R1, LEDs of group R, a color temperaturebetween 2700 K and 3500 K. The relatively small differenceThe color grades of P9 and P9 'are favorable for oneelectronic adjustment of the module to a fixed color temperatureof 2700 K or 3300 K, the color temperatures of incandescent lampsand halogen lamps. The dynamic control of the color temperature isnot provided in this embodiment.

Damitergibt sich die Möglichkeit, ein Leuchtmittel mit einerFarbtemperatur zwischen 2700 K und 3300 K sehr effizient und kostengünstigherzustellen, weil man in der Produktion zur Herstellung der FarborteP9 und P9' in der einfachsten Variante den gleichen Phosphor einsetzenkann und nur die Menge des Phosphors zum Erhalt der Farborte P9und P9' variiert wird, bei P9' ist die aufgebrachte Menge größer.In order toresults in the possibility of a light bulb with aColor temperature between 2700 K and 3300 K very efficient and cost-effectivebecause they are in production for the production of color gradesP9 and P9 'in the simplest version use the same phosphorcan and only the amount of phosphorus to obtain the color P9and P9 'is varied, at P9' the amount applied is larger.

Selbstverständlichgilt für alle in den vorher genannten Diagrammen angegebenenFarborte, dass eine elektronische Ansteuerung der einzelnen LEDnotwendig ist, um einen Punkt auf der Planck'schen Kurve1 anzusteuern,der genau in dem von den Farborten überspannten Dreieckliegt.Of course, for all color loci indicated in the previously mentioned diagrams, an electronic control of the individual LED is necessary to obtain a point on the Planckian curve 1 To drive, which lies exactly in the triangle spanned by the color locations.

Wiebereits ausführlich dargelegt wurde, ermöglichtdie elektronische Einstellung des Farbortes auch für dieseAusführungsform eine kostengünstige Herstellung.Es können alle LEDs der Gruppe B (Halbleiter) ohne kostenaufwändigeSortierung in verschiedene Wellenlängenklassen eingesetztwerden. Die Dosierung des Phosphors in der Herstellung muss nichtmit engsten Toleranzen durchgeführt werden. Zur exaktenEinstellung des gewünschten Farbortes werden die FarborteP9, P9' und R1 vermessen.Ashas already been explained in detailthe electronic adjustment of the color location also for thisEmbodiment of a low-cost production.It can all the LEDs of group B (semiconductor) without costlySorting used in different wavelength classesbecome. The dosage of phosphorus in the production does not have tobe carried out with the tightest tolerances. To the exact oneSetting the desired color location will be the color locationsMeasure P9, P9 'and R1.

Basierendauf diesen Messwerten wird die elektrische Leistung fürdiese drei Klassen entsprechend eingestellt.Basedon these measurements, the electrical power forset these three classes accordingly.

Inder13 ist ein Schaltbild für eine Ausführungsformentsprechend der12 dargestellt. Es kann füralle drei Farborte eine Versorgungsspannung von 12 V eingesetztwerden. Zur Justierung kann die elektrische Leistung fürdie drei Farborte z. B. auch mit Vorwiderständen bzw. Konstantstromquelleneingestellt werden. Dadurch wird ein Modul ermöglicht,dass sehr effizient und kostengünstig gefertigt werdenkann.In the 13 is a circuit diagram for an embodiment according to the 12 shown. A supply voltage of 12 V can be used for all three color loci. For adjustment, the electrical power for the three color locations z. B. also be set with series resistors or constant current sources. This enables a module that can be manufactured very efficiently and inexpensively.

DasSchaltbild nach13 zeigt eine Verwirklichungder12, wobei drei verschiedene Gruppen14,15,16 vorhandensind. Die LEDs der Gruppe14 bestehen aus den LEDs desFarbortes P9, die LEDs der Gruppe15 aus den LEDs des FarbortesP9' und die LEDs der Gruppe16 aus den LEDs der GruppeR1.The circuit diagram after 13 shows a realization of the 12 , where three different groups 14 . 15 . 16 available. The LEDs of the group 14 consist of the LEDs of the color locus P9, the LEDs of the group 15 from the LEDs of the color locus P9 'and the LEDs of the group 16 from the LEDs of group R1.

DieseKombination erlaubt es zum heutigen Zeitpunkt eine Lichtausbeutevon 700 Lumen zu erzeugen und dies entspricht der Lichtausbeuteeiner 60 Watt Glühlampe. Der Stromverbrauch liegt jedochbei etwa 9 Watt.TheseCombination allows it at the present time a light outputof 700 lumens and this corresponds to the light outputa 60 watt light bulb. The power consumption is howeverat about 9 watts.

Hierausergeben sich die entscheidenden Vorteile der erfindungsgemäßenAusführungen.From thisresult in the decisive advantages of the inventionVersions.

DasWesentliche bei der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mindestenszwei sekundäre LEDs der Gruppe P mit unterschiedlichenEmissionsfarben verwendet werden. Zur Anregung der Phosphore werden mindestenszwei LEDs der Gruppe B eingesetzt.TheEssential in the present invention is that at leasttwo secondary LEDs of group P with differentEmission colors are used. To stimulate the phosphors will be at leasttwo group B LEDs are inserted.

ImVergleich zu bekannten Lösungen werden damit Farbänderungenbedingt durch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten der LEDsvermieden, weil nur eine einzige LED-Sorte eingesetzt wird, nämlichdie LEDs der Gruppe B.in theCompared to known solutions are thus color changesdue to different temperature coefficients of the LEDsavoided, because only a single type of LED is used, namelythe LEDs of group B.

Dadurchwerden auch Wellenlängenänderungen und auch Änderungender Intensität von vorneherein vermieden, weil sich LEDsder Gruppe B anders verhalten als beispielsweise LEDs der GruppeR.Therebyalso become wavelength changes and also changesThe intensity avoided from the outset because LEDsGroup B behave differently than, for example, LEDs in the groupR.

Beieiner Temperaturänderung fällt nämlichdie Intensität einer blauen LED relativ flach im Bezugauf die Temperaturerhöhung ab, während die Intensitäteiner rotleuchtenden LED bezüglich einer fortschreitenden Temperaturstärker abfällt.atnamely a temperature change fallsthe intensity of a blue LED relatively flat in relationon the temperature increase while the intensitya red glowing LED with respect to a progressing temperaturefalls more.

Wennman diese beiden kombiniert, erzielt man aufgrund der unterschiedlichenTemperaturkoeffizienten keinen temperaturstabilen Farbort auf derPlanck'schen Kurve.Ifone combines these two, one achieves one due to the different onesTemperature coefficient no temperature stable color location on thePlanck's curve.

Hiersind dann eigene Steuer- und Regelungsmechanismen erforderlich,um auch diesen Temperaturgang auszuschalten und stets einen stabilenPunkt auf der Planck'schen Kurve zu erzeugen.Herethen own control and regulation mechanisms are required,to turn off this temperature response and always a stablePoint on the Planckian curve.

Hiersetzt die Erfindung ein, die vorsieht, bevorzugt LEDs mit dem gleichenTemperaturgang zu nutzen d. h. also LEDs der gleichen Gruppe dieden gleichen Temperaturgang aufweisen und deshalb spielt eine Änderungder Intensität bei fortschreitender Temperatur keine Rolle,weil alle LEDs den gleichen Temperaturgang aufweisen. Es gibt deshalbkeine Farbverschiebungen, d. h. die Farbe bleibt stabil und ändertsich nicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüberdem Stand der Technik, welcher LEDs unterschiedlicher Gruppen einsetzt.Hereemploys the invention which provides LEDs preferably with the sameTemperature gradient to use d. H. so LEDs of the same group thehave the same temperature response and therefore plays a changethe intensity as the temperature progresses does not matter,because all LEDs have the same temperature response. There is, thereforeno color shifts, d. H. the color stays stable and changesnot. This is a significant advantage overIn the prior art, which uses LEDs of different groups.

DerKern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass man mindestenszwei Farborte bestimmt und wobei mindestens ein Farbort oberhalbder Planck'schen Kurve und mindestens ein Farbort unterhalb der Planck'schenKurve liegen, um so durch elektronische Regelungsmittel präziseeinen Farbort auf der Planck'sche Kurve einstellen zu können.Die Einstellung dieses Punktes erfolgt durch die additive Mischung entsprechenderIntensitätsanteile der mindestens zwei Farborte. Vorteilhaftwird nur eine Gruppe von LEDs eingesetzt, dadurch werden Farbverschiebungenbedingt durch unterschiedliches Temperaturverhalten verschiedenerLEDs vermieden. Nimmt man mindestens drei Farborte, wobei das inder CIE Normfarbtafel aufgespannte Dreieck dieser Farborte zumindesteinen Bereich der Planck'schen Kurve abdeckt, kann innerhalb diesesDreieckes jeder Punkt, und somit auch jeder Punkt auf der Planck'schenKurve innerhalb des Dreieckes, eingestellt werden.Of theSo core of the present invention is that at leasttwo color loci determined and where at least one color locus abovethe Planckian curve and at least one color point below the PlanckianCurve so as to be precise by electronic control meansto be able to set a color location on the Planckian curve.The adjustment of this point is made by the additive mixture of appropriateIntensity portions of the at least two color locations. AdvantageousIf only one group of LEDs is used, this causes color shiftsdue to different temperature behavior of differentLEDs avoided. If one takes at least three color places, whereby inthe CIE standard color chart spanned triangle of these color locations at leastcovers an area of the Planckian curve, can within thisTriangle every point, and thus every point on the PlanckianCurve within the triangle, to be set.

11

Planck'scheKurvePlanck'sCurve

22

Positionblaupositionblue

33

Positiongrünpositiongreen

44

Positionrotpositionred

55

Positionposition

66

Positionposition

77

Positionposition

88th

Positionposition

99

Positionposition

1010

Positionposition

1111

Positionposition

1212

Positionposition

1313

Positionposition

1414

Gruppegroup

1515

Gruppegroup

1616

Gruppegroup

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - WO 02/054502A1[0007]WO 02/054502 A1[0007]
• - DE 19638667 C2[0007]- DE 19638667 C2[0007]
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• - DE 102007043355[0031]- DE 102007043355[0031]

Claims (20)

Translated fromGerman

LED Modul für die Allgemeinbeleuchtung,bestehend aus mindestens zwei Lumineszenz-Konversions-LED (GruppeP), die in der CIE-Normfarbtafel einen Farbort, durch additive Mischungverschiedener Farborte, erreichen, der auf oder in der Näheder Planck'schen Kurve (1) liegt,dadurch gekennzeichnet,dass mindestens zwei blaue LEDs (Gruppe B) zur Anregung geeigneterPhosphore unterschiedlicher Emissionsfarbe verwendet werden, derenIntensität durch eine getrennte Ansteuerung einstellbarist.LED module for general lighting, consisting of at least two luminescence conversion LEDs (group P), which in the CIE standard color chart achieve a color locus, by additive mixing of different color loci, on or near the Planckian curve ( 1 ),characterized in that at least two blue LEDs (group B) are used to excite suitable phosphors different emission color, the intensity of which is adjustable by a separate control.LED-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens 2 sekundäre LEDs (Gruppe P) unterschiedlicherFarborte vorhanden sind.LED module according to claim 1, characterizedthat at least 2 secondary LEDs (group P) are differentColor locations are available.LED-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens zwei sekundäre LEDs unterschiedlicher Farborte(Gruppe P) und mindestens eine primäre LED (Gruppe B, GruppeG, Gruppe R) vorhanden sind.LED module according to claim 1 or 2, characterizedthat at least two secondary LEDs of different color locations(Group P) and at least one primary LED (group B, groupG, group R) are present.LED-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens drei sekundäre LEDs (Gruppe P) unterschiedlicherFarborte vorhanden sind.LED module according to claim 1 or 2, characterizedthat at least three secondary LEDs (group P) are differentColor locations are available.LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von zwei sekundärenLEDs (Gruppe P) zur Erzeugung eines Farbortes P2 oberhalb und einesFarbortes P3 unterhalb der Plank'schen Kurve zur Anregung der Phosphoremindestens zwei LEDs der Gruppe B eingesetzt werden.LED module according to one of claims 1 to4, characterized in that when using two secondaryLEDs (group P) for generating a color location P2 above and oneColor location P3 below the Plank curve to excite the phosphorsat least two group B LEDs are used.LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ansteuerelektronik fürdie mindestens zwei angegebenen sekundären LED-Lichtquellen(Gruppe P) eine exakte Ansteuerung eines Farbortes erreichbar ist,der genau auf der Planck'schen Kurve (1) liegt.LED module according to one of claims 1 to 5, characterized in that with the control electronics for the at least two indicated secondary LED light sources (group P) an exact control of a color locus can be achieved, exactly on the Planck curve ( 1 ) lies.LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass bei drei sekundären LEDs (GruppeP) Einzelspektren mit der Emission in den Farben grün,gelb und rot additiv gemischt werden.LED module according to one of claims 1 to6, characterized in that at three secondary LEDs (groupP) single spectra with the emission in the colors green,be mixed yellow and red additive.LED-Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass durch die additive Mischung entsprechender Intensitätsanteiledas „Summen-spektrum” mit einem Farbort im CIEFarbdiagramm mit den Koordinaten x = 0,37, y = 0,37 und einer korreliertenFarbtemperatur 4200 K erzeugt ist.LED module according to claim 7, characterizedthat by the additive mixture of corresponding intensity componentsthe "sum spectrum" with a color location in the CIEColor chart with the coordinates x = 0.37, y = 0.37 and a correlated oneColor temperature 4200 K is generated.LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Mischung der Emissionvon drei unterschiedlichen LEDs der Gruppe P drei Farborte im blaugrünen,gelben und roten Bereich, ein aus drei Farborten erzeugtes Dreieckim Farbraum ergibt, welches die Plank'sche Kurve einschließt.LED module according to one of claims 1 to8, characterized in that the additive mixture of the emissionof three different Group P LEDs three color locations in the cyan,yellow and red area, a triangle made up of three color lociin the color space which includes the Plank curve.LED-Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass zwei Farborte (P1, P2) der Gruppe P über der Planck'schenKurve und ein Farbort (P3) der Gruppe P unter der Planck'schen Kurveliegen.LED module according to claim 9, characterizedthat two color locations (P1, P2) of the group P over the PlanckianCurve and a color locus (P3) of the group P under the Planckian curvelie.LED-Modul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass durch die Mischung der Intensitätsanteile alle Farborteinnerhalb des aufgespannten Dreieckes einstellbar sind, wobei weißesLicht mit allen korrelierten Farbtemperaturen zwischen 8000 K und2700 K einstellbar ist.LED module according to claim 10, characterizedthat by mixing the intensity components all color locationswithin the spanned triangle are adjustable, with whiteLight with all correlated color temperatures between 8000 K and2700 K is adjustable.LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Farborte (P1, P2) der GruppeP über der Planck'schen Kurve liegen und ein Farbort (R1)erzeugt mit einer LED der Gruppe R unterhalb der Plank'schen Kurveliegt, (8).LED module according to one of claims 1 to 11, characterized in that two color loci (P1, P2) of the group P lie above the Planckian curve and a color locus (R1) generated with an LED of the group R below the Plank's Curve lies, ( 8th ).LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbort (P4) oberhalb und zweiFarborte (P5, P6) unterhalb der Plank'schen Kurve erzeugt sind unddass sich alle Farborte (P4, P5, P6) aus jeweils einer blauen LED+ Phosphor (Gruppe P) ergibt.LED module according to one of claims 1 to11, characterized in that one color location (P4) above and twoColor loci (P5, P6) are generated below the Plank curve andthat all color locations (P4, P5, P6) each consist of a blue LED+ Phosphorus (group P).LED-Modul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass bei den Farborten unter der Plank'schen Kurve (P5 und P6) rotePhosphore und beim Farbort oberhalb der Plank'schen Kurve (P4) grünerPhosphor verwendet werden.LED module according to claim 13, characterizedthat at the color locations under the Plank curve (P5 and P6) redPhosphors and at the color location above the Plank curve (P4) greenerPhosphorus can be used.LED-Modul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass zur Erzeugung des Farbortes oberhalb der Plank'schen Kurve(G1) eine grüne LED der Gruppe G verwendet wird, (10).LED module according to claim 13, characterized in that a green LED of group G is used to generate the color locus above the Plank curve (G1), 10 ).LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbort oberhalb der Plank'schenKurve (P7) aus einer blauen LED mit einem gelben Phosphor (GruppeP), ein Farbort unterhalb der Plank'schen Kurve (P8) aus einer blauenLED mit rotem Phosphor (Gruppe P) und ein Farbort (B1) (Gruppe B)aus einer blauen LED erzeugt ist, (11).LED module according to one of Claims 1 to 15, characterized in that a color locus above the Plank curve (P7) consists of a blue LED with a yellow phosphor (group P), a color locus below the Plank curve (P8). is generated from a blue LED with red phosphor (group P) and a color location (B1) (group B) from a blue LED, ( 11 ).LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Farborte (P9, P9') überder Plank'schen Kurve aus LEDs der Gruppe P und ein Farbort unterder Plank'schen Kurve (R1) mit einer roten LED der Gruppe R erzeugbarsind, (12).LED module according to one of claims 1 to 16, characterized in that two color locations (P9, P9 ') over the Plank curve of LEDs of the group P and a color point under the Plank curve (R1) with a red LED the group R can be generated, ( 12 ).LED-Modul nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass zwei Farborte über der Plank'schen Kurve (P9, P9')aus konvertierten blauen LEDs der Gruppe P mit dem gleichen Phosphorjedoch unterschiedlicher Dosierung und ein Farbort unter der Plank'schenKurve (R1) mit einer roten LED der Gruppe R erzeugbar sind, (12).LED module according to claim 17, characterized in that two color loci above the Plank curve (P9, P9 ') of converted blue LEDs of the group P with the same phosphor but different dosage and a color locus under the Plank curve (R1 ) are producible with a red LED of the group R, ( 12 ).LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis18, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs aus drei verschiedenenGruppen bestehen, wobei jede Gruppe getrennt ansteuerbar ist, undjede Gruppe aus einer Serienschaltung einer Reihe gleichartigerLEDs besteht.LED module according to one of claims 1 to18, characterized in that the LEDs of three differentGroups exist, each group being separately controllable, andeach group from a series connection of a series more similarLEDs exists.LED-Modul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass die LEDs der ersten Gruppe (14) aus den LEDs des FarbortesP9, die LEDs der zweiten Gruppe (15) aus den LEDs des FarbortesP9' und die LEDs der dritten Gruppe (16) aus den LEDs derGruppe R1 bestehen.LED module according to claim 19, characterized in that the LEDs of the first group ( 14 ) from the LEDs of the color locus P9, the LEDs of the second group ( 15 ) from the LEDs of the color locus P9 'and the LEDs of the third group ( 16 ) consist of the LEDs of group R1.