CN110431674B - 借助于发光二极管根据双色原理进行光学烟雾探测的装置及其应用 - Google Patents

借助于发光二极管根据双色原理进行光学烟雾探测的装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于根据双色原理进行光学烟雾探测的装置（10）。该装置包括发光二极管（1）和用于探测散射光或者透射光的感光器（2）。该发光二极管被构造为发射在第一波长范围中并且在与之不同的第二波长范围中的光。按照本发明，该发光二极管具有：LED芯片（3），用于发射在第一波长范围中的光；以及光转换器（6），用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光。第二波长范围具有最大100nm、尤其是最大75nm并且优选地最大50nm的光谱半值宽度（BR）。在一个特殊的实施方式中，该光转换器具有磷光发光物质，该磷光发光物质具有在10μs至50ms的范围中的光学衰减半衰期（xF）和/或光学上升半衰期（xR）。

Description

借助于发光二极管根据双色原理进行光学烟雾探测的装置及 其应用
技术领域
本发明涉及根据本发明的用于根据双色原理进行光学烟雾探测的装置。
本发明还涉及根据本发明的用于根据双色原理进行光学烟雾探测的发光二极管的特殊应用。
背景技术
从EP 2 908 298 A1（=DE 20 2014 009 748 U1）已知一种具有根据散射光原理进行工作的探测单元的烟雾报警器，该探测单元具有散射光装置中的发光二极管和为此在光谱上敏感的感光器。该发光二极管包括第一LED芯片和第二LED芯片，用于发出具有在从350nm至500nm的第一波长范围中和在从665nm至1000nm的第二波长范围中的光的第一和第二光束。两个LED芯片在发光二极管的芯片载体上并排地布置，并且可以彼此独立地***控用来发光。
借助于对两个由感光器检测到的散射光强度的适当评估，根据双色比例原理有可能在烟雾、灰尘与水蒸气之间进行区分。由此，在烟雾探测时可以避免输出可能的错误报警。
不过，两个LED芯片在芯片载体上的并排布置不利地导致：两个被发射的光束没有沿着同一光路延伸。更确切地说，两个光束相对于发光二极管的几何主轴错开地并且附加地在彼此间有几度的角度差的情况下从发光二极管射出。由此，在光学散射光烟雾探测时，得到两个彼此不同的、部分重叠的散射光中心。在透射光测量时，由于角度偏差，在短的测量段之后，光束的两个主波瓣中的就仅仅还有一个主波瓣能通过感光器来检测。在两种情况下，这导致在确定烟雾颗粒大小以及因此烟雾类型方面的测量技术上大的不精确性。
为了促进植物生长、尤其是在温室中的植物生长，从US 2010/0259190 A1已知一种用于人工照明的照明体以及一种发射品红色或紫色光的组件。该发光体具有唯一的LED芯片，该LED芯片具有光转换器，该光转换器具有至少一个荧光发光物质。该发光体发射具有至少两个在300-800nm的波长范围中的发射峰值的光。这些发射峰值中的至少一个发射峰值具有至少50nm的光谱半值宽度（FWHM）。所发射的光的发射峰值在光谱上与植物的对于光合作用所需的吸收光谱匹配。因此，US 2010/0259190 A1的主题在完全不同的技术领域上。
从开头提到的现有技术出发，本发明的任务是：说明一种经改善的用于光学烟雾探测的装置、尤其是如下装置，其中两个由发光二极管发出的不同波长的光束遵循相同的光路。
本发明的另一任务是：说明用于根据双色原理进行光学烟雾探测的发光二极管的适合的应用。
任务解决方案
本发明的任务在装置方面并且在应用方面通过本发明来解决。
本发明的能单独地或者彼此组合地使用的优点和设计方案可以从本发明中获悉。
发明内容
按照本发明的装置包括发光二极管以及在光谱上与之匹配的感光器。该发光二极管包括：LED芯片，用于发射在第一波长范围中的光；和光转换器，用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光。第一波长范围具有在20nm至50nm、典型地25nm至30nm的范围中的光谱半值宽度。第二波长范围具有最大100nm、尤其是最大75nm并且优选地最大50nm的光谱半值宽度。
光谱半值宽度在英文专业术语中也被称作FWHM，代表“Full Width at Half ofMaximum（在最大值一半处的全宽度）”。而该LED芯片已经发射具有主波长的单色光。
本发明的一大优点在于：由发光二极管发射的光束像在具有唯一的LED芯片的单色发光二极管中那样遵循相同的光路，所述光束具有主要在第一和第二波长范围中的光。
与在一个LED芯片载体上有两个单色LED芯片的在制造技术上花费高并且昂贵的并排布局相比，另一大优点在于发光二极管的可设想地简单的结构。在最简单的情况下，仅仅光转换器在传统的发白光的发光二极管的批量制造的框架内被按照本发明的光转换器替换。
与用于光学火灾探测的发白光的LED相比，另一优点在于按照本发明的发光二极管的更低的能耗。其原因是：对于产生绿光、黄光和橙光来说所需的发光物质根本不存在。因此，对于其发射来说，也不需要电能。在这种情况下，现代发光物质的能量效率或量子效率已经超过90%。
此外，对发光二极管的电操控相对于具有两个LED芯片的发光二极管被简化。还有利地取消了连接触点。
被感光器探测到的光至少间接地来自该发光二极管，也就是说，所述光间接地作为待探测的烟雾颗粒的散射光到达感光器和/或在直接光路上根据透射光或者消光感光器原理到达感光器。感光器尤其是光电二极管、优选地硅光电二极管或者硅PIN光电二极管。
该发光二极管具有（唯一的）LED芯片以通常用于发出单色光。LED芯片优选地构造为面辐射体。“面辐射体”也或者朗伯（Lambert）辐射体指的是：光从平坦的面以朗伯光分布来辐射。第一波长范围优选地在315nm至490nm的范围中延伸。在光谱上，这对应于近紫外光（UV-A）至蓝绿光的光学范围。第二波长范围优选地在640nm至1400nm的范围中延伸。这对应于红/橙光直至近红外光（NIR、IR-A）的光学范围。因此，第二波长范围比第一波长范围波长更长。因而，这种光转换器也被称作“降频转换器（Downconverter）”，也就是说光转换器吸收从LED芯片发射的光的一部分并且将该光转换或替换成第二波长范围的光。
优选地，光转换器具有所谓的线发射体作为荧光发光物质。这种线发射体发射具有第二主波长的单色光，该单色光具有在20nm至50nm的范围中的光谱半值宽度。在此，确定双色比或确定双色差，并且因此第二波长范围带宽越窄，烟雾类型确定越精确。
特别是，在第一主波长情况下的最大光通量值与在第二主波长情况下的最大光通量值之比在0.25至1.2的范围中、优选地在0.4至1的范围中。优选值为0.5。因为已经表明：在光谱光通量值相同的情况下，在待探测颗粒处的“蓝”光的散射光强度比“红”光的散射光强度大得多。
第一波长范围的光部分或光通量值（其被转换成第二波长范围的光）与全部由LED芯片发射的第一波长范围的光或光通量值之比尤其是在0.2至0.6的范围中并且优选地在0.33至0.5的范围中。这两个发射到周围环境中的光通量值之比例如能通过光转换器的层厚度和/或通过一种或多种发光物质在发光物质的透明基质中、诸如在硅树脂中的浓度来调整。换言之，所发射的蓝光光通量随着层厚度和发光物质浓度的增加而降低并且同时所发射的红光光通量增加直至一定的饱和极限。
优选地，该发光二极管具有对称轴，该对称轴与LED芯片的主辐射方向对齐。尤其是，该发光二极管的对称轴穿过LED芯片的几何质心。此外，LED芯片的表面法线平行于LED芯片的对称轴延伸。该对称轴也可被称作结构主轴或纵轴。在常见的5mm或3mm发光二极管（其“现成地（off the shelf）”作为批量消费品来销售）的情况下，这是关于这种发光二极管的塑料外壳的旋转对称轴。该发光二极管通常具有由优选地透明的塑料构成的外壳。这里，“透明”指的是：塑料外壳对于全部由发光二极管发射的光来说能透过。通常，外壳沿着光从LED芯片射出之后的区域构造光透镜。
替选地，该发光二极管可以是3mm发光二极管。替选地，该发光二极管还可以针对表面安装来实施，也就是说实施为SMD发光二极管。
根据一个实施方式，光转换器具有至少一种带荧光特性的发光物质，使得总的所发射的光在第一波长范围的主波长λ1与第二波长范围的主波长λ2之间的相对光通量Φrel在100nm的最小带宽之内相对于在发光二极管的整个发射光谱中被标准化到100%的最大光通量值不超过最大15%、尤其是最大10%的光通量值。因此，发光二极管的发射光谱具有在第一与第二波长范围的两个“峰值”之间的显著的光谱带隙。通过该带隙，两个波长范围在光谱上清楚地彼此分开，使得对双色比或双色差的精确确定是可能的。
因此，光转换器被构造为将由LED芯片发射的光的一部分转换成如下光，所述光优选地仅具有唯一一个主波长，所述唯一一个主波长具有第二波长范围中的最大光通量值。由于在光转换器中的复杂的量子力学能量转换过程而造成地，除了在第二波长范围中的显著的主波长之外，至少还可以构造具有较小的光通量值超高的光谱旁梢（Nebenwipfel）。
在光学烟雾探测的专业领域，根据双色原理工作的光学烟雾报警器同义地也被称作蓝/红报警器，与“蓝色的”第一波长范围和“红色的”第二波长范围相对应。在该意义上，由按照本发明的发光二极管发射的光也可以被称作色彩“品红色”的光，由蓝光和红光构成的相加式色彩混合得出。
本发明的思想追溯到具有在温室中无例外地发蓝光和发红光的LED的LED***的应用，这些LED***共同发射品红色光用于植物照明并且可以单独地针对植物类型在其亮度方面被不同地操控（参见例如Illumitex Inc.公司的LED照明***，www.illumitex.com）。背景是：在“红色”与“蓝色”之间的色彩光谱不能用于光合座并且因此不能用于植物生长。通过省去不必要的色彩光谱，能量花费与用白色LED进行照明相比显著降低。
本发明着手研究了从太阳的白色照明光谱中省去在“蓝色”与“红色”之间的色彩的该节约能量的思想并且将其转用于“蓝/红报警器”。现在，本发明的另一认识在于，也可以通过如下方式来实现对色彩的省去：对于在“蓝色”与“红色”之间的色彩来说决定性的发光物质在发白光的LED的光转换器中一开始完全没有被引入。
根据一个实施方式，光转换器直接被施加到LED芯片上或者与LED芯片间隔开地布置。该光转换器例如可以是膏或者粉末层，该膏或者粉末层能施加在LED芯片上。光转换器例如可以具有由硅树脂作为基质来构成的对于所要发射的光来说透明的基体，该基体掺有至少一种发光物质。替选地，光转换器可以是光转换器板、也就是所谓的“薄片（Platelet）”，该光转换器板能施加在LED芯片上或者能与该LED芯片间隔开地安装。
优选地，光转换器具有至少一种荧光发光物质。该发光物质尤其具有无机的晶体物质，该无机的晶体物质具有在晶体结构中引入的掺杂元素作为杂质。像粉末那样的固体物质被称作发光物质（磷光体），所述固体物质通过光激发来表现出荧光。荧光发光物质在光激发之后不久表现出自发的、被称作荧光的发光。这种荧光的时长通常低于1微秒。
发光物质例如可以基于氮化物、钇-铝石榴石（YAG）或硅酸盐。这些发光物质例如可掺杂铕（Eu2+）或者掺杂锰（Mn2+、Mn4+）。
在US 2011/0255265 A1的出版文献中，示例性地描述了用于由用于光激发的蓝光或UV（A）光生成黄光、绿光、橙光或红光的多种发光物质的化学/晶体成分。用于在LED中的光转换的多种发光物质的已知制造商是Intematix Corp.、Lumiled Holding B.V.或General Electric Company。红外发光物质的制造商例如是Fa.Tailorlux GmbH。
替选地或附加地，光转换器可以具有由量子点（英文quantum dot）构成的发光物质，所述量子点具有纳米显微材料结构，通常由如InGaAs、CdSe或GalnP/InP那样的半导体材料构成。
从Seth Coe-Sullivan于2014年5月8日在圣地亚哥的2014 Solid-StateLighting Manufacturing R&D Workshop公开的报告“Quantum Dots, Product FormFactors, Green Manufacturing”中已知一系列用于色彩显示的商用量子点发光物质，这些量子点发光物质发射带宽非常窄的红光、绿光和蓝光。
根据另一特别有利的实施方式，光转换器具有至少一种磷光发光物质（发光体）。该发光物质尤其具有无机的晶体物质，该无机的晶体物质具有在晶体结构中引入的掺杂元素作为杂质。与荧光相反，磷光发光物质在短波光学激发之后表现出有时间延迟的发光。而不同于荧光，在磷光的情况下，发生余辉，该余辉可以视发光物质而定持续直至几分钟。反过来，磷光发光物质也需要一定的光学加载时间，以便基于量子力学过程将通过更短波的光学激发引入的能量提升到更高的能量。
这种磷光发光物质例如在Woan-Jen Yang、Liyang Luo、Teng-Ming Chen和Niann-Shia Wang的报告“Luminescence and Energy Transfer of Eu- and Mn-CoactivatedCaAl2Si2O8 as a Potential Phosphor for White-Light UVLED”中描述，该报告于2005年6月21日由美国化学协会在因特网上公开。在那里也公开了：作为与Eu2+的光学共活化剂的Mn2+的余辉时长随着其数量比上的增加而降低并且因此是能调整的。
从J.S.Kim、P.E.Jeon、J.C.Choi和H.L.Park的报告“Warm-white-light emittingdiode utilizing a single-phase full-color Ba3MgSi2O8：Eu2+, Mn2+ phosphor”（于2004年在Applied Physics Letters，第84卷，第2931页公开）已知一种用于发白光的LED的发光物质，该发光物质主要发射具有750μs的余辉时间的红光。
从Ashfaq Chowd-hury的报告“Characterization for ManufacturingControls, and Usage in High Performance LED Systems”（于2014年5月8日在圣地亚哥的2014 Solid-State Lighting Manufacturing R&D Workshop公开）已知一种基于氟硅酸钾（英文PFS代表“potassium fluoro-silicate”）的带宽非常窄的发红光的发光物质，所述氟硅酸钾具有指数降低的衰减时间常数以及具有相应反向指数增加的约为8.7ms的上升时间常数。
从US 2012/0229038 A1的出版文献中描述了用于发白光的LED的不同发光物质，这些发光物质可以以50Hz或60Hz的交变电压无闪烁地运行。在那里的发光物质具有在1至10m范围中的余辉时间。
由于在光转换器中的复杂的光学/化学能量转换过程造成地，荧光和磷光转换过程可以叠加。
根据一个实施方式，至少一种发光物质、尤其是具有磷光特性的发光物质具有在去掉通过LED芯片进行的光激发之后发光物质的余辉的在10μs至50ms范围中、尤其是在50μs至500μs范围中的衰减半衰期。替选地或者也附加地，至少一种发光物质具有用于发光物质的光学充电的开始于该光学激发的并且关于最大激发饱和值在10μs至50ms的范围中、尤其是在50μs至500μs的范围中的上升半衰期。
衰减半衰期作为表征性量度表示如下的时间段，在该时间段之后，由发光物质发射的光的光通量值在去掉通过第一波长范围的光进行的激发之后减少了一半。上升半衰期作为另一表征性量度表示如下时间段，在该时间段之后，由发光物质发射的光的光通量值开始于通过第一波长范围的光进行的激发地、也就是说开始于为0的光通量值地达到最大光通量值的一半，该最大光通量值随后在稳定的激发时渐近地达到。
本发明的任务还通过一种烟雾探测单元来解决，该烟雾探测单元具有按照本发明的装置。控制单元与发光二极管连接并且与感光器连接，尤其是以信号或数据技术连接。该控制单元被设立或编程为：（电地）操控发光二极管来进行发光；检测感光器的感光器信号；根据对感光器信号的时间分析来求取第一和第二波长范围的第一和第二光强度；基于此来求取双色比或者双色差；并且在火灾报警时一并考虑双色比或者双色差。
该控制单元优选地是微控制器。该控制单元被设立或编程为电脉冲地操控LED芯片来发光。接着，通过根据感光器的两个相应的、被分配给“色彩”的所接收到的信号幅度求取比或差，对等效粒度的确定是可能的。接着，该粒度可以在火灾报警时、也就是说在生成并且输出火灾报警时通过控制单元一并被考虑。例如，该控制单元可以被设立为：通过将第一“蓝色”波长范围的光强度和/或第二“红色”波长范围的光强度与相应的最小浓度值的比较来输出相对应的警告通知和/或报警通知。
一般来说，用于对LED芯片的随时间的操控以及对感光器信号的同步的检测和分析以及对火灾报警和/或警告通知的输出的相应的处理步骤可以通过适当的、能在微控制器上实施的程序步骤来实现。
根据该烟雾探测单元的一个实施方式，感光器被构造为双通道感光器并且具有两个感光器单元。双通道感光器优选地一体化地来构造。这两个感光器单元通常彼此相邻地布置并且光学上相同地取向。滤光片前置于这些感光器单元中的至少一个，该滤光片可以使在第一波长范围中或在第二波长范围中的光经过。换言之，滤光片可以前置于这两个感光器单元中的仅仅一个感光器单元，该滤光片基本上可以仅仅使第一或第二波长范围的光经过。用于第一波长范围的滤光片也可以前置于第一感光器单元，并且用于第二波长范围的滤光片可以前置于第二感光器单元。该控制单元被设立或编程为：根据感光器的两个所检测到的散射光强度求取双色比或双色差。相应的滤光片例如可以是滤波板或者颜色漆，该滤波板或该颜色漆被安装或施加在相应的感光器单元上。双通道感光器的示例是OSRAM公司的BPW 34B、SFH 221或SFH 7771型的光电二极管。
根据一个替选于此的实施方式，感光器构造为单通道感光器，也就是说“标准”感光器。可电切换的滤光片前置于单通道感光器，该可电切换的滤光片被设立用于使这两个波长范围中的至少一个波长范围的光在交替的阶段经过。该控制单元被设立为：交替地电操控滤光片并且根据相应的、在时间上被分配给交替的阶段的感光器信号来求取双色比或双色差。单通道感光器的示例是OSRAM公司的BPW 34B型的光电二极管。
根据另一与之前两个实施方式替选的实施方式，该控制单元被设立为，在接通发光二极管之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号上升的高度来确定双色比或双色差。替选地或附加地，该控制单元被设立为，在关断发光二极管之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号降低的高度来确定双色比或双色差。
在该实施方式中的特殊优点是：利用唯一的只有一个LED芯片的发光二极管并且利用唯一的单通道的、也就是说传统的感光器就可能根据双色原理来进行烟雾探测。
发光二极管在接通之后立即只发“蓝”光，即第一波长范围的光。该“蓝”光通过感光器来检测，该“蓝”光应直接或者作为待探测的烟雾颗粒的散射光通过感光器来检测。发光二极管随后紧接着也越来越多地发“红”光，即第二波长范围的光，该“红”光来自光转换器中的发光物质并且该“红”光同样通过感光器来检测。换言之，全部由发光二极管发射的光随着时间推移越来越“品红色”。因此，总的由发光二极管发射的光通量在接通之后立即跳到“蓝色的”光通量值并且在5至7个上升半衰期之后渐近地达到最大的“品红色的”光通量值。
反过来，在关断发光二极管之后，由发光二极管发射的总的被发射的“品红色”光中的“蓝”光份额立即熄灭。紧接着随后，发光二极管还越来越少地发射“红”光，该“红”光来自光转换器中的发光物质。因此，总的由发光二极管发射的光通量在关断发光二极管之后立即从最大的“品红色”光通量值跳到“红色”光通量值并且在5至7个衰减半衰期之后渐近地达到光通量值0。
根据另一实施方式，该控制单元被设立为：在第一烟雾探测阶段反复以在上升半衰期±50%的时长范围中的接通时长来操控发光二极管，以便主要发射第一波长范围的光、也就是说蓝光。该控制单元还被设立为：如果所检测到的感光器信号与预先给定的信号极限值偏差了最小值，则在第二烟雾探测阶段以在多倍的上升半衰期的时长范围中的接通时长来操控发光二极管。这里，所述多倍在数值上在5至20的范围中。因此，发光二极管在第二烟雾探测阶段基本上发射品红色的光。最后，该控制单元被设立为：在第二烟雾探测阶段中，在接通发光二极管之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号上升的高度来确定双色比或双色差。替选地或附加地，该控制单元被设立为：在关断发光二极管之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号降低的高度来确定双色比或双色差。
这里，特别的优点在于借此可能的用于烟雾探测的特别省电的运行方式。在第一烟雾探测阶段发射特别短的、主要是“蓝色的”光脉冲所带来的一大优点是：该光脉冲不仅在小的烟雾颗粒处并且在像灰尘或雾气那样的大颗粒处被散射。而时间上持续得较长地被发射的“红色”光作为“品红色”光的部分在第二烟雾探测阶段只是少量在小的烟雾颗粒处被散射。由此，有利地确保了不仅对烟雾颗粒并且对干扰量的完全的监控。
通常，重复地、尤其是周期性地将第一波长范围的“蓝色的”光脉冲辐射到散射光体积中，诸如以在0.1至5Hz范围中的重复频率辐射到散射光体积中。从时间方面考虑，所检测到的感光器信号只有很少达到最小阈值，该最小阈值对应于与预先给定的信号极限值不容许地偏差了最小值。只有当足够浓度的烟雾颗粒、灰尘或者雾气到达散射光体积中时，才超过该最小阈值。
对于先前的两个实施方式来说，“突然”指的是信号上升或信号降低之前提到的高度在少于10μs的时间间隔中、优选地在少于3μs的时间间隔中实现。
本发明的任务还通过具有外壳并且具有容纳在外壳中的按照本发明的烟雾探测单元的散射光烟雾报警器来解决。发光二极管和感光器布置在散射光装置中并且对准共同的散射光中心。外壳具有烟雾进入孔用于使周围环境空气穿透进入到外壳的内部中。外壳被屏蔽以防直接的周围环境光侵入到外壳的内部中。
本发明的任务还通过消光烟雾报警器、即通过透射光烟雾报警器来解决，该消光烟雾报警器具有外壳并且具有容纳在外壳中的按照本发明的烟雾探测单元。发光二极管和感光器被布置为使得感光器探测发光二极管的直接的光。因此，发光二极管和感光器光学上对置，诸如几何上直接地或者通过反射镜来对置。外壳具有烟雾进入孔用于使周围环境空气穿透进入到外壳的内部中。外壳被屏蔽以防直接的周围环境光侵入到外壳的内部中。
本发明的任务还通过具有外壳并且具有容纳在外壳处的按照本发明的烟雾探测单元的开放式散射光烟雾报警器来解决。发光二极管和感光器布置在外壳中或布置在外壳处并且光学上对准共同的散射光中心。散射光中心在室外在散射光烟雾报警器之外并且因此也在散射光烟雾报警器的外壳之外。
本发明的任务还通过用于根据双色原理来进行光学烟雾探测的发光二极管的适合的应用来解决，其中发光二极管具有：（唯一的）LED芯片，用于在第一波长范围中脉冲式的发光；以及光转换器，该光转换器具有至少一种发光物质，用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光。第二波长范围具有最大100nm、尤其是最大75nm并且优选地最大50nm的光谱半值宽度。
尤其是，根据一个方法变型方案，发光二极管被用于以在光脉冲之内的第一和第二波长范围的随时间变化的光份额来进行脉冲式的发光。在此，该至少一种发光物质具有分别在10μs至50ms的范围中、尤其是在50μs至5ms的范围中的在去掉通过LED芯片引起的光学激发之后发光物质的余辉的衰减半衰期或者以通过LED芯片进行的光学激发开始对发光物质的光学加载的上升半衰期。通常，该发光物质的衰减半衰期和上升半衰期相同。双色比或者双色差根据在光脉冲之内的随时间变化的光份额求取。
附图说明
本发明以及本发明的有利的实施方案以随后的附图为例予以阐述。在此：
图1示出了已知的用于根据双色原理进行光学烟雾探测的装置，该装置具有发光二极管和感光器，该发光二极管具有两个单色LED芯片；
图2示出了按照本发明的发光二极管的示例，该发光二极管具有唯一的LED芯片并且具有施加到其上的光转换器；
图3示出了按照本发明的发光二极管的示例，该发光二极管具有LED芯片和光转换器板；
图4示出了按照本发明的以用于表面安装的SMD结构类型的发光二极管的示例；
图5示出了按照本发明的发光二极管的两部分实施方式，该发光二极管具有单独的LED发光体和与之间隔开的带有光转换器的透镜；
图6示出了两个传统的发白光的发光二极管的光谱（冷白色、暖白色）；
图7示出了按照本发明的示例性的发光二极管的光谱，该光谱具有两个间隔开的、光谱上占主导的在紫罗兰色和在近红外范围中的波长范围；
图8示出了按照本发明的另一示例性的发光二极管的光谱，该光谱具有两个间隔开的、光谱上占主导的在紫罗兰色和在红色范围中的波长范围；
图9示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置的一个实施方式，该装置具有带荧光发光物质的发光二极管并且具有双通道感光器；
图10示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置的另一实施方式，该装置具有带荧光发光物质的发光二极管，具有单通道感光器并且具有可电切换的滤光片；
图11示出了时间图，该时间图示出了对按照本发明的具有磷光发光物质的发光二极管的脉冲式操控以及与在第一波长范围中的自发发射相比有时间延迟并且有余辉的在第二波长范围中的发射；
图12示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置的一个实施方式，该装置具有带磷光发光物质的发光二极管并且具有单通道感光器；
图13示出了按照本发明的用于沿着测量段进行透射光测量的装置的一个实施方式，该装置具有带荧光发光物质的发光二极管并且具有双通道感光器；
图14示出了按照本发明的烟雾探测单元的控制单元的示例；以及
图15示出了具有按照本发明的散射光装置的封闭式结构类型的烟雾探测单元的示例。
具体实施方式
图1示出了已知的根据双色原理进行光学烟雾探测的装置10’，该装置具有发光二极管1并且具有单通道感光器2，该发光二极管1具有两个单色LED芯片3、4。在所示出的散射光装置中，单通道感光器2以相对于用于进行散射光探测的发光二极管1呈60°的散射光角度α来布置。用EA来表示单通道感光器2的光学检测范围。
第一LED芯片3发射在350nm至500nm的波长范围中的第一“蓝色”光束BL。第二LED芯片4发射在665nm至1000nm的波长范围中的第二“红色”光束RL。两个LED芯片3、4并排布置。用LI来表示在发光二极管1的外壳中模制的透镜，该透镜使由两个LED芯片3、4发射的光束BL、RL聚焦。不过，两个LED芯片3、4在芯片载体上的并排布置不利地导致：两个被发射的光束BL、RL没有沿着同一光路延伸。更确切地说，两个光束BL、RL关于发光二极管1的几何主轴SA错开地并且附加地在彼此间有几度的角度差的情况下从发光二极管1射出。因而，发光二极管1“斜视”。
图2示出了按照本发明的发光二极管1的示例，该发光二极管具有唯一的LED芯片3并且具有安装到其上的光转换器6。LED芯片3布置在发光二极管1的芯片载体5上并且优选地是面辐射体或者Lambert辐射体。“面辐射体”这里指的是：光从平坦的面以朗伯光分布来辐射。替选地，LED芯片3也可以是所谓的边缘辐射体。用SA来表示发光二极管1的几何主轴或对称轴，该几何主轴或对称轴与发光二极管1的光学发射轴重合。优选地，LED芯片3与几何主轴SA正交地布置。进一步优选地，发光二极管1的几何主轴SA延伸经过LED芯片3的几何中心。发光二极管1还包括透明的LED外壳8，优选地由塑料或由玻璃构成，在该LED外壳中布置有连接触点7、71、72以及芯片载体5。在光从发光二极管1射出的区域中，在当前的示例中模制有光透镜LI以用于LED外壳2中的光集束。
按照本发明，LED芯片3构造用于发射在第一波长范围中的光并且光转换器构造用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光。第二波长范围具有最大100nm、尤其是最大75nm并且优选地最大50nm的光谱半值宽度BR。第一波长范围在315nm至490nm的范围中延伸，这对应于在光谱上近紫外光（UV-A）直至蓝绿光。第二波长范围在640nm至1400nm的范围中延伸，这对应于在光谱上红/橙光直至近红外光（NIR、IR-A）。用MAG来表示由“蓝色”和“红色”构成的相加式色彩叠加得出的“品红色”光束。该光束的主要辐射方向与几何主轴SA或与发光二极管1的光学发射轴一致。
图3示出了按照本发明的发光二极管1的示例，该发光二极管具有光学上在LED芯片3下游的光转换器板3。专业术语上也称作薄片（Platelet）的光转换器板3与LED芯片3平行地并且优选地与该LED芯片有在0.5至3mm的范围中的间隔地来布置。
图4示出了按照本发明的以用于表面安装的SMD结构类型的发光二极管1的示例。在当前示例中，SMD发光二极管1具有半球形的光透镜LI以用于所发射的品红色光束MAG的特别强的集束。
图5示出了按照本发明的发光二极管1的两部分实施方式，该发光二极管具有LED发光体1’和与之间隔开的透镜单元LI’，该透镜单元具所施加的光转换器6。两个构件1’、LI’是一体化的器件。优选地，透镜单元LI’被设计用于被用在未进一步示出的挡板的孔中，用于限制所发射的光束MAG。因此，所示出的LED发光体1’只发射蓝色的光束BL。该光束射到在当前的图5中示出的具有施加在那里的光转换器6的透镜单元LI’的下侧。由光转换器6发射的“红色”光与LED发光体1’的“蓝色”光相加式地叠加成品红色的光束MAG。
图6示出了两个传统的发白光的“冷白色（cool white）”型和“暖白色（warmwhite）”型的发光二极管（LED）的光谱SP1、SP2。 “冷白色”型的发光二极管的光谱SP1以虚线示出。“暖白色”型的发光二极管的光谱SP2以点线示出。用λ来表示两个光谱SP1、SP2的以纳米为单位的横坐标并且用Φrel来将相对光通量Φrel表示为纵坐标。后者被标准化到两个光谱SP1、SP2的相应的最大值M1、M2的100%。
这种发光二极管的目标是为了发光目的而在对于人来说可见的光学范围中的尽可能宽带的辐射，不过突出更蓝的、“更冷的”通常为4000K的色温或者更红的、“更暖的”通常为2700K的色温。这通过多种发光物质的组合来实现，该组合将由“蓝色”LED芯片在第一波长范围中以约为450nm的主波长λ1来发射的“冷白色”型的光的一部分宽带地转换成具有主波长λ21和λ22的两个波长范围。其中一个主波长λ21约为570nm并且另一主波长约为630nm。对于“暖白色”型来说，第二波长范围的主波长λ2约为610nm。光谱半值宽度B2相对应地宽。在示例性的光谱SP2情况下，该光谱半值宽度约为150nm。
图7示出了按照本发明的示例性的发光二极管的光谱MG1，该光谱具有两个间隔开的、光谱上占主导的在紫罗兰色和在近红外范围中的波长范围BP、RP。即使两个波长范围BP、RP不直接对应于色彩“蓝色”或完全不在人眼的光学可见范围中，但为了更好地理解本发明，还使用色彩“蓝色”和“红色”，这些色彩应该表示双色原理。
在当前的示例中，“蓝色”LED芯片发射具有在430nm的主波长λ1的光。这里基本上涉及单色光，该单色光对于单色LED芯片的发光来说是典型的。这里，光谱上的半值宽度BB约为20nm。用MI来表示相对光通量Φrel在430nm的最大值。该被示出的“蓝色尖峰”BP是如下光份额，该光份额不曾由光转换器转换成第二波长范围的光。第二波长范围能被视为在图7的右侧部分中的“红色尖峰”RP。在约为860nm的第二主波长λ2的情况下，该“红色尖峰”具有显著的最大值M2并且是在50%的第一最大值M1的双倍那么大。
如图7还示出的那样，右侧的红色尖峰RP或第二波长范围的光谱半值宽度BR约为30nm。优选地，光转换器具有线发射器，该线发射器具有适合的发光特性，以便将第一波长范围的激发光优选地只转换成第二波长范围的窄带宽的光。按照本发明，从中得到两个间隔得远的、窄带宽的波长范围BP、RP，所述波长范围具有超过350nm的最小带宽或带隙LU。由此，根据双色原理进行特别有效的、节约能量的并且精确的烟雾类型确定是可能的。在该示例中，最小带宽LU与为10%的最大光通量值MAX相关，在该最小带宽之内，在所示出的“品红色”光谱MG1中的光谱光通量份额不超过最大光通量值MAX。
图8示出了按照本发明的另一示例性的发光二极管的光谱MG2，该光谱具有两个间隔开的、光谱上占主导的在紫罗兰色和在红色范围中的波长范围BP、RP。与之前的实施方式相比，这两个波长范围BP、RP在光学可见范围中。在图8的示例中，“蓝色”LED芯片发射具有在470nm的主波长λ1的光。这里，光谱半值宽度BB约为25nm。用M1来表示相对光通量Φrel在470nm的最大值并且与在图8的右侧部分中示出的光谱“蓝色尖峰”在约为640nm的主波长λ2的最大值M2一样大。此外，右侧的红色尖峰RP或第二波长范围的光谱半值宽度BR约为45nm。按照本发明，得到两个间隔开的、窄带宽的波长范围BP、RP，所述波长范围具有为100nm的最小带宽或带隙LU。在当前示例中，最小带宽LU与为15%的最大光通量值MAX相关，在该最小带宽之内，在所示出的“品红色”光谱MG2中的光谱光通量份额不超过最大光通量值MAX。
图9示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置10的一个实施方式，该装置具有发光二极管1并且具有双通道感光器21，该发光二极管1具有优选荧光发光物质6。所示出的装置是所谓的前向散射光装置，该前向散射光装置具有小于90°的散射光角度α。替选地或附加地，所示出的散射光装置可以是具有超过90°的散射光角度α的反向散射光装置或者组合式前向/反向散射光装置。双通道感光器21具有两个相邻的、未进一步表示的感光器单元，这些感光器单元与双通道感光器21一起相对于发光二极管1布置和取向为使得两个感光器单元基本上接收来自共同的散射光中心SZ的相同的散射光。此外，滤光片前置于这些感光器单元中的至少一个，该滤光片可以使在第一波长范围中、在第二波长范围中或在两个波长范围中的光经过。因此，在发光二极管1的电激发时，对于每个光脉冲来说有两个感光器信号可供使用，所述两个感光器信号可以至少间接地被分配给用于第一和第二波长范围的第一和第二光强度并且被分析。对于没有滤光片前置于这些感光器单元之一的情况，相应另一光强度可以根据总的“无滤光片的”光强度的平方与相应另一光强度的平方之差的根来确定。相应的滤光片通常是具有在25nm至100nm的范围中的透射带宽的带通滤波器。
图10示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置10的另一实施方式，该装置具有发光二极管1、具有单通道感光器2并且具有可电切换的滤光片11，该发光二极管1具有优选荧光发光物质6。滤光片11被设计或设立为可以使两个波长范围中的至少一个波长范围的光以交替的阶段经过。此外，与发光二极管1并且与滤光片11连接的控制单元被设立或编程为，交替地电操控滤光片并且根据相应的、随时间被分配给交替的阶段的感光器信号来求取双色比或双色差。在最简单的情况下，带通滤波器前置于可电切换的滤光片11，该带通滤波器可以使两个波长范围之一的光经过。接着，根据可电操控的滤光片11的***控的状态、也就是说接通或关断，入射的光经过滤光片11或者入射的光被该滤光片阻止。相应的、前置于可电操控的滤光片11的带通滤波器优选地具有在25nm至100nm范围中的透射带宽。
图11示出了如下时间图，该时间图示出了对按照本发明的具有磷光发光物质的发光二极管的脉冲式操控以及与在第一波长范围中的自发发射相比有时间延迟并且有余辉的在第二波长范围中的发射。
用t（代表时间）来表示横坐标并且用Z、IS和IR来表示时间图的相应的纵坐标。Z这里是按照本发明的发光二极管的具有表示接通或关断的状态值ON和OFF的切换状态。IS表示被标准化到100%的、由发光二极管发射的光强度或光功率，并且IR表示由感光器接收到的散射光强度。之前提到的100%值对应于最大的、由发光二极管发出的光功率，并且由红色的和蓝色的光份额R、B或光功率份额组成。
在时间点t0，按照本发明的发光二极管突然被接通并且在接通时长TON内发光直至时间点t5，在该时间点t5，该发光二极管突然再次被关断。接通时长TON优选地在0.2至10ms的范围中。
在第二时间图中示出了，在发光二极管的电激发之后，所发射的以突然的信号上升ES的形式的光强度IS如何立即从为0%的值跳到示例性的为50%的值。在此，该发光二极管首先只发射蓝光（参见蓝光份额B的点划线走向）。同时，在电激发之后，由发光二极管、也就是说由发光二极管的光转换器发射的红色的光份额R也立即不断上升，而且以上升半衰期τr开始于0%值。红色的光份额R渐近地接近最大值，该最大值这里对应于示例性的50%值（参见红色的光份额R的虚线走向）。在时间点t2，红色的光份额R到达50%值的一半。大约在5至7个上升半衰期τr之后在时间点t3到达50%值。因此，由两个光份额B、R构成的和信号B+R在随时间的走向中构造了拐点K并且同样在大约5至7个上升半衰期τr之后大约到达所发射的光强度IS或光功率的最大值（参见由两个光份额B、R构成的和B+R的实线走向）。
相对应地，紧接在关断发光二极管之后并且由于所发射的蓝色份额B的紧接着接下来的去掉而造成地，总的光强度IS从静止的100%值下降到50%的值。从该时间点t5开始，该发光二极管只还发射具有衰减半衰期τf的红色光。在时间点t7，该光份额R下降了50%。红色的光份额R由于在光转换器中的一种或多种发光物质的磷光而得到。可以这么说，光转换器发出余辉。在大约5至7个衰减半衰期τf之后，发光二极管实际上不再发光。
在第三图表中示出了三个由感光器输出的感光器信号或散射光信号b+r1、b+r2、b+r3的示例性的相对走向，该相对走向由散射光在散射光中心中在大的、中等的和小的烟雾颗粒处造成。相应的散射光信号b+r1、b+r2、b+r3相加式地由蓝色的散射光信号b以及由红色的散射光信号r1、r2、r3组成。在当前的图表中，从不一样大的烟雾颗粒探测到的蓝色的散射光信号b已被标准化到50%的值。根据该标准化，烟雾颗粒越大，经标准化的散射光信号b+r1、b+r2、b+r3就具有越大的相对光强度值。反过来，烟雾颗粒越大，所要确定的蓝色的散射光信号b与相应的红色的散射光信号r1、r2、r3之比就越小。
在接通发光二极管之后，蓝色的散射光信号b立即由在烟雾颗粒处的蓝色的散射光得到并且突然从0%值以突然的信号上升RS的形式跳到被标准化的50%上的值。第一红色的散射光信号r1由在大的烟雾颗粒处的红色的散射光得到。红色的散射光信号r1从0%值出发根据由发光二极管发射的红色的光份额R的上升半衰期τr不断上升并且渐近地接近为50%的最大值。因此，经标准化的散射光信号b+r1在大约5至7个上升半衰期τr之后到达所示出的100%值并且类似于第二图表地再次示出了拐点k。第二红色的散射光信号r2由在中等的烟雾颗粒处的红色的散射光而得到，并且第三散射光信号r3由在小的烟雾颗粒处的红色的散射光得到。相对应地，两个红色的散射光信号r2、r3上升了示例性的为25%的值或上升了大约10%。
相对应地，相应的红色的散射光信号r1、r2、r3在关断发光二极管之后并且由于蓝色的散射光信号b的紧接着接下来的去掉而造成地从相应的静止的100%、75%和60%值下降了为50%的值。从该时间点t5开始，感光器只还探测具有衰减半衰期τf的红色的散射光r1、r2、r3。在大约5至7个衰减半衰期τf之后，实际上不再能通过感光器探测到散射光。
在下方的图表中，示例性地示出了两个测量时间窗F1、F2，这两个测量时间窗适合于检测和分析散射光信号b+r1、b+r2、b+r3，以便确定双色比或双色差。用Tr和Tf来表示在时间点t0至t3或t5至t8之间的起振时长和减振时长，在所述起振时长和减振时长之内，散射光信号b+r1、b+r2、b+r3不是静止的。第一测量时间窗F1从时间点t1延伸直至时间点t4。在时间点t1，蓝色的散射光信号b已经完全附上。时间点t4表明了散射光信号b+r1、b+r2、b+r3的静止走向在切断发光二极管之前不久的结束。
蓝色的散射光信号b的当前值能在时间点t1检测到，因为红色的散射光信号r1-r3还能忽略。红色的散射光信号r1-r3的当前值可以根据散射光信号b+r1、b+r2、b+r3和蓝色的散射光信号b的之前所检测到的值之差被确定，而且在散射光信号b+r1、b+r2、b+r3在时间点t3与t4之间的静止走向期间被确定。替选地，红色的散射光信号r1-r3的当前值可以在时间点t6直接被检测到，也即在关断发光二极管之后对蓝色的散射光b的直接去掉之后直接被检测到。还替选地，红色的散射光信号r1-r3的当前值可以在散射光信号b+r1、b+r2、b+r3的非静止阶段被确定，诸如在时间点t2或t7被确定，在所述时间点，由于已知的上升和衰减半衰期τr、τf，红色的散射光信号r1-r3的上升的一半附上。
图12示出了按照本发明的用于进行光学散射光探测的装置10的一个实施方式，该装置具有带荧光发光物质的发光二极管1并且具有单通道感光器2。
按照本发明，通过对来自感光器的散射光信号的随时间的走向的分析来求取双色比或双色差。根据烟雾颗粒大小并且因此根据烟雾类型，该散射光信号具有在光脉冲之内第一和第二波长范围的随时间变化的光份额。优选地借助于电子控制单元、诸如借助于微控制器来实现对发光二极管1的脉冲式操控以及对散射光信号的测量技术的检测。该控制单元被设立为：根据所确定的烟雾类型并且在超过散射光水平的最低水平时、优选地在超过被分配给第一波长范围的散射光水平时输出火灾报警。
图13示出了按照本发明的用于沿着测量段MESS进行透射光测量的装置10的一个实施方式，该装置具有带荧光发光物质的发光二极管1并且具有双通道感光器21。双通道感光器21具有两个相邻的感光器单元，这两个相邻的感光器单元被取向为接收发光二极管1的直接光。类似于按照图9的示例，滤光片前置于所述感光器单元中的至少一个感光器单元，该滤光片可以使在第一波长范围中、在第二波长范围中或者在两个波长范围中的光经过。该控制单元被设立为：根据所述感光器单元的两个被检测到的传感器信号的比或差并且因此根据所确定的烟雾类型以及在低于所述感光器单元的两个传感器信号中的至少一个传感器信号的最低水平时输出火灾报警。
图14示出了按照本发明的烟雾探测单元的控制单元9的示例。所示出的控制单元9优选地是微控制器。该微控制器可以像在当前的示例中那样已经具有集成的A/D转换器91用于检测单通道感光器2的感光器信号。此外，该微控制器具有：用于脉冲式地操控按照本发明的发光二极管1的输出端；以及用于在所探测到的火灾情况下输出火灾报警AL的输出端。用PRG来表示计算机程序，该计算机程序加载在微控制器9中并且通过该微控制器实施以用于执行光学烟雾探测。为此，计算机程序PRG具有适当的程序步骤。
最后，图15示出了具有按照本发明的散射光装置10的封闭式结构类型的烟雾探测单元20的示例。
这种烟雾报警器也被称作火灾报警器。所述烟雾报警器通常具有带至少一个烟雾进入孔的外壳以及容纳在外壳中的烟雾探测单元20。烟雾探测单元20优选地包括相对周围环境光被屏蔽的、但是对于所要探测的烟雾来说能透过的光学测量室。后者通常也具有多个屏蔽周围环境光的薄板12并且因而也被称作迷宫（Labyrinth）。
两个器件通常与印刷电路板电连接，该印刷电路板通常处在探测单元10之外并且与该探测单元相邻。在印刷电路板上可以布置其它器件，诸如微控制器、有源或无源器件。
发光二极管1具有塑料外壳8，该塑料外壳构造了光透镜用于由发光二极管1生成的光朝着挡板孔OF的方向的光集束。所示出的发光二极管1在其外观方面对应于用于“通孔安装（Through-Hole-Montage）”的典型的5mm发光二极管，该发光二极管具有塑料外壳的为5mm的直径。用附图标记13、15来表示用于发光二极管1和用于光接收器2的挡板。用附图标记14来表示用于单通道感光器2的光学接收透镜。单通道感光器2优选地是光电二极管、尤其是硅-PIN光电二极管并且优选地是具有被提高的蓝色灵敏度的硅-PIN光电二极管。
附图标记列表
1、1’ （双色）发光二极管、LED、激光二极管
2 单通道感光器、半导体光电二极管、硅-PIN-光电二极管
3 蓝光LED芯片、UV-LED芯片、面辐射体
4 红光LED芯片、IR-LED芯片、面辐射体
5 载体、载体板
6 光转换层、光转换器
7 连接触点
8 外壳、塑料外壳、LED外壳
9 控制单元、微控制器
10、10’ 装置
11 可切换的滤光片
12 薄板、光屏蔽元件
13 挡板、孔板
14 光透镜、接收透镜
15 接收器挡板
20 烟雾探测单元、光学测量室、烟雾测量室
21 双通道感光器、双通道光电二极管
71、72 连接触点
91 模拟/数字转换器、ADC
α 散射光角度
τr、τf 上升半衰期、衰减半衰期
AL 报警、报警信息
b 蓝色的散射光信号，经标准化的
B 所发射的蓝色的光份额
B+R 总的被发射的光
b+r1、b+r2、b+r3 相对的散射光信号
BB 蓝色尖峰的带宽、半值宽度
BL 光束、“蓝色”光束
BP 蓝色尖峰、显著的蓝色的峰值、蓝色的光谱带、蓝色的光谱线
BR 红色尖峰的带宽、半值宽度
B2 彩色尖峰的带宽、半值宽度
BR 光束、“红色”光束
EA 接收轴、光轴
ES 突然的信号上升（LED侧）
F1-F3 测量时间窗
FILT 滤波器切换信号
k、 K 折点、拐点、突变
LI 光轴、LED透镜
LI’ 具有光转换器的单独的透镜单元
LU 最小带宽、带隙
M1、M2 波长峰值、最大值
MAG 品红色的光束
MAX 最大的相对光通量
MESS 测量段
MG1、MG2 品红色的LED的光谱
OF 挡板孔
PRG 软件程序、计算机程序产品
r1-r3 红色的散射光信号，经标准化的
R 所发射的红色的光份额
RS 突然的信号上升（感光器侧）
RP 红色尖峰、显著的红色的峰值、红色的光谱带、红色的光谱线
SA 发射轴、LED的对称轴、LED的几何主轴
SP1、SP2 白色的LED的光谱
SZ 散射光中心
TON 接通时长
Tr、Tf 等待时间、积分时间
Z 切换状态。

Claims (25)

1.用于根据双色原理进行光学烟雾探测的装置，其中所述装置包括发光二极管（1）以及在光谱上与其匹配的感光器，其中所述发光二极管（1）具有LED芯片（3）和光转换器（6），所述LED芯片用于发射在第一波长范围中的光，所述光转换器用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光，并且其中所述第二波长范围具有最大100nm的光谱半值宽度（BR）。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二波长范围具有最大75nm的光谱半值宽度（BR）。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二波长范围具有最大50nm的光谱半值宽度（BR）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述光转换器（6）具有至少一种带荧光特性的发光物质，使得所发射的总的光在所述第一波长范围的主波长λ1与所述第二波长范围的主波长λ2之间的相对光通量Φrel在100nm的最小带宽（LU）之内相对于在所述发光二极管（1）的整个发射光谱中被标准化到100%的最大光通量值（M1、M2）不超过最大15%的光通量值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所发射的总的光在所述第一波长范围的主波长λ1与所述第二波长范围的主波长λ2之间的相对光通量Φrel在100nm的最小带宽（LU）之内相对于在所述发光二极管（1）的整个发射光谱中被标准化到100%的最大光通量值（M1、M2）不超过最大10%的光通量值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述光转换器直接施加在所述LED芯片（3）上或者与所述LED芯片（3）间隔开地布置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述光转换器（6）具有至少一种荧光发光物质。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述光转换器（6）具有至少一种由无机的晶体物质构成的荧光发光物质，所述无机的晶体物质具有在晶体结构中引入的掺杂元素作为杂质。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述光转换器（6）具有至少一种磷光发光物质。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述光转换器（6）具有至少一种由无机的晶体物质构成的磷光发光物质，所述无机的晶体物质具有在晶体结构中引入的掺杂元素作为杂质。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一种磷光发光物质具有在10μs至50ms的范围中的在去掉通过所述LED芯片（3）引起的光学激发之后发光物质的余辉的衰减半衰期（τf）或者以所述光学激发开始对所述发光物质的光学加载的上升半衰期（τr）。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述至少一种磷光发光物质具有在50μs至5ms的范围中的在去掉通过所述LED芯片（3）引起的光学激发之后发光物质的余辉的衰减半衰期（τf）或者以所述光学激发开始对所述发光物质的光学加载的上升半衰期（τr）。
13.烟雾探测单元，所述烟雾探测单元具有：
- 根据权利要求1至12之一所述的装置（10）；和
- 控制单元（9），所述控制单元与发光二极管（1）并且与感光器连接，所述控制单元被设立为：
- 操控所述发光二极管（1）来进行发光；
- 检测所述感光器的感光器信号；
- 根据对所述感光器信号的时间分析来求取第一和第二波长范围的第一和第二光强度；
- 基于此来求取双色比或者双色差；并且
- 在火灾报警（AL）时一并考虑所述双色比或者所述双色差。
14.根据权利要求13所述的烟雾探测单元，其中所述感光器被构造为双通道感光器（21）并且具有两个感光器单元，其中滤光片前置于所述两个感光器单元中的至少一个感光器单元，所述滤光片能使在所述第一波长范围中或在所述第二波长范围中的光经过，并且其中所述控制单元（9）被设立为根据所述感光器的两个所检测到的光强度求取所述双色比或所述双色差。
15.根据权利要求13所述的烟雾探测单元，其中所述感光器构造为单通道感光器，其中可电切换的滤光片（11）前置于所述单通道感光器（2），所述可电切换的滤光片被设立用于将两个波长范围中的至少一个波长范围的光在交替的阶段中滤除，其中所述控制单元（9）被设立为交替地电操控所述滤光片（11）并且被设立为根据相应的、在时间上被分配给交替的阶段的所述感光器信号的光强度来求取所述双色比或所述双色差。
16.根据权利要求13所述的结合根据权利要求11或12所述的装置（10）的烟雾探测单元，其中所述控制单元（9）被设立为在接通所述发光二极管（1）之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号上升（RS）的高度来确定所述双色比或者所述双色差，和/或被设立为在关断所述发光二极管（1）之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号降低（RS）的高度来确定所述双色比或者所述双色差。
17.根据权利要求13所述的结合根据权利要求11或12所述的装置（10）的烟雾探测单元，其中所述控制单元（9）被设立为在第一烟雾探测阶段中反复以在上升半衰期（τF）±50%的时长范围中的接通时长（T ON ）来操控所述发光二极管（1），以便主要发射所述第一波长范围的光，其中控制单元（9）被设立为，如果所检测到的感光器信号与预先给定的信号极限值偏差了最小值，则在第二烟雾探测阶段以在多倍的上升半衰期（τF）的时长范围中的接通时长（T ON ）来操控所述发光二极管（1），并且其中所述控制单元（9）被设立为在第二烟雾探测阶段中在接通所述发光二极管（1）之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号上升（RS）的高度来确定所述双色比或者所述双色差，和/或被设立为在关断所述发光二极管（1）之后立即根据所检测到的感光器信号的突然的信号降低（RS）的高度来确定所述双色比或者所述双色差。
18.散射光烟雾报警器，其具有外壳并且具有容纳在所述外壳中的根据权利要求13至17之一所述的烟雾探测单元，其中所述发光二极管（1）和所述感光器布置在散射光装置中并且对准共同的散射光中心（SZ），其中所述外壳具有烟雾进入孔用于使周围环境空气穿透进入到所述外壳的内部，并且其中所述外壳被屏蔽以防直接的周围环境光侵入到所述外壳的内部中。
19.消光烟雾报警器，其具有外壳并且具有容纳在所述外壳中的根据权利要求13至17之一所述的烟雾探测单元，其中所述发光二极管（1）和所述感光器布置为使得所述感光器探测来自所述发光二极管（1）的直接的光，其中所述外壳具有烟雾进入孔用于使周围环境空气穿透进入到所述外壳的内部中，并且其中所述外壳被屏蔽以防直接的周围环境光侵入到所述外壳的内部中。
20.开放式散射光烟雾报警器，其具有外壳并且具有容纳在所述外壳处的根据权利要求13至17之一所述的烟雾探测单元，其中所述发光二极管（1）和所述感光器布置在所述外壳中或布置在所述外壳处并且光学上对准共同的散射光中心（SZ），其中所述散射光中心（SZ）在室外在散射光烟雾报警器之外。
21.用于根据双色原理进行光学烟雾探测的发光二极管（1）的应用，其中所述发光二极管（1）具有LED芯片（3）和光转换器（6），所述LED芯片用于在第一波长范围中的脉冲式发光，所述光转换器具有至少一种发光物质用于将所发射的光的一部分转换成第二波长范围的光，其中所述第二波长范围具有最大100nm的光谱半值宽度（BR）。
22.根据权利要求21所述的应用，其中所述第二波长范围具有最大75nm的光谱半值宽度（BR）。
23.根据权利要求21所述的应用，其中所述第二波长范围具有最大50nm的光谱半值宽度（BR）。
24.根据权利要求21所述的发光二极管（1）的应用，所述应用用于以在光脉冲之内的第一和第二波长范围的随时间变化的光份额来进行脉冲式的发光，其中至少一种发光物质具有在10μs至50ms的范围中的在去掉通过所述LED芯片（3）引起的光学激发之后发光物质的余辉的衰减半衰期（τF）或者以通过所述LED芯片（3）引起的光学激发开始对所述发光物质的光学加载的上升半衰期（τR），并且其中所述双色比或者所述双色差根据在光脉冲之内的随时间变化的光份额求取。
25.根据权利要求24所述的应用，其中至少一种发光物质具有在50μs至5ms的范围中的在去掉通过所述LED芯片（3）引起的光学激发之后发光物质的余辉的衰减半衰期（τF）或者以通过所述LED芯片（3）引起的光学激发开始对所述发光物质的光学加载的上升半衰期（τR）。
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