DE102008025864A1

DE102008025864A1 - LED module for general lighting

Info

Publication number: DE102008025864A1
Application number: DE102008025864A
Authority: DE
Inventors: Erwin Baumgartner; Franz Schrank
Original assignee: Lumitech Produktion und Entwicklung GmbH
Current assignee: Lumitech Produktion und Entwicklung GmbH
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-03
Also published as: WO2009152916A1

Abstract

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

Das CIE-Normvalenzsystem oder CIE-Normfarbsystem ist die Definition der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE – Commission internationale de l'eclairage), Farben beruhend auf dem menschlichen Farbwahrnehmungsapparat darzustellen. Diese Darstellung erlaubt es einen Farbort mit 2 Koordinaten darzustellen 1 zeigt die CIE 1931-Normfarbtafel. Die Abszisse stellt den x-Wert des CIE 1931 Diagramms dar- die Ordinate den 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.

Die in der Grafik 1 verwendete Färbung der Wertebereiche ist nur zur groben Orientierung innerhalb des Farbraumes gedacht. Die auf Ausgabegeräten darstellbaren Farben beschränken sich auf eine dreieckige Fläche im Inneren der Grafik; die Abbildung ist farblich also auf das Monitor- Gamut herunter 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.

Um den vom Betrachter wahrgenommenen dreidimensionalen Farbraum übersichtlicher (nach Farbart) darstellen zu können, wurde die zweidimensionale CIE Normfarbtafel entwickelt. Dabei wird die dritte Komponente z für jeden Punkt der Farbtafel rechnerisch aus den beiden anderen durch die Beziehung x + y + z = 1 ermittelt. Die hufeisenförmige, auch schuhsohlenförmige Fläche möglicher Farben ist bei der CIE Normfarbtafel auf einem Koordinatensystem aufgetragen, auf dem x- und y-Anteil (der CIE-genormten theoretischen Grundfarben X (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-Anteil jeweils rechnerisch (z = 1 – x – y) ermitteln. Die Gesamtheit möglicher Farben (ohne Beachtung der Hell-Dunkel-Varianten) werden durch die das Hufeisen umgrenzende Spektralfarblinie (spektral reine Farben) sowie die untere Purpurlinie eingefasst.Around the perceived by the viewer three-dimensional color space (according to color), was the two-dimensional CIE standard color chart developed. In this case, the third component z for each point of the color chart mathematically from the two other determined by the relationship x + y + z = 1. The horseshoe-shaped, also shoe sole-shaped surface possible Colors are on a coordinate system in the CIE standard color chart applied on the x and y component (of the CIE standardized theoretical basic colors X (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 determined each 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 (spectral pure colors) and the lower purple line bordered.

Zentraler Bezugspunkt der Tafel ist der in jeder Farbmesssituation wesentliche Weißpunkt W. Der im Diagramm mit W gekennzeichnete Punkt ist dabei derjenige theoretische Weißpunkt, der alle drei Farben zu je 1/3 (x, y und z = 0,333...) enthält. Je nach Beleuchtungssituation kann sich der Weißpunkt allerdings praktisch überall innerhalb des Hufeisens befinden, technisch von Bedeutung ist jedoch nur die Black-Body Kurve (Planck'sche Kurve 1), 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:

Standardisierte Farben mit folgenden korrelierten Farbtemperaturen können mit x, y-Koordinaten wie folgt dargestellt werden: Farbe x-CIE 1931 y-CIE 1931 6500 K 0,313 0,337 5000 K 0,346 0,359 4000 K 0,380 0,380 3500 K 0,409 0,394 3000 K 0,440 0,403 2700 K 0,463 0,420 Tabelle: CIE 1931 Koordinaten von Standardfarbtemperaturen Standardized 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:

Darunter versteht man – im Zusammenhang mit LEDs – allgemein Leuchtstoffe (Luminophore), die die Strahlung einer bestimmten Wellenlänge absorbieren und Strahlung in einer anderen Wellenlänge aussenden (emittieren). Die emittierte Strahlung hat in der Regel eine größere Wellenlänge. Die Anregung des Phosphors erfolgt dabei im UV Bereich oder auch im sichtbaren Bereich, erhältliche Phosphore werden meist in weiten Wellenlängenbereichen angeregt, man spricht von Anregungsspektren. Auch die Emission erfolgt nicht bei einer Wellenlänge, sondern auch über einen bestimmten Wellenlängenbereich. So werden zur Charakterisierung der 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 Emissionswellenlänge bestimmt die Farbe des ausgesendeten Lichtes. Die Quantenausbeute gibt an, welche Anteile der absorbierten Strahlung wieder emittiert werden.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.

Für die Erzeugung von weißem Licht mit LEDs sind vor allem solche Typen von Interesse, die eine primäre Strahlung mit einer dominanten Wellenlänge von ca. 460 nm absorbieren und Licht im Wellenlängenbereich von 500 bis 650 nm Peakwellenlänge emittieren. Derartige Lösungen sind in einer großen Anzahl von Patenten beschrieben, beispielhaft wird hier auf die Patente WO02/054502A1 oder der DE19638667C2 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.

Beispielhaft sind in der folgenden Tabelle Phosphore dargestellt: Phosphor-Bezeichnung Peak-Wellenlänge [nm] CIE 1931 x CIE 1931 y P-535 533 0.342 0,608 P-565 564 0,448 0,538 P-610 610 0,568 0,430 P-YAG 559 0,451 0,531 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:

Gruppe B ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominanten Wellenlänge im Wertebereich zwischen 430 nm–480 nm.group B is one or more light emitting diodes with one dominant Wavelength in the value range between 430 nm-480 nm.

Ebenso kann Gruppe B durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominanten Wellenlängen im Wertebereich zwischen 430–480 nm gebildet werden.As well can group B through several light emitting diodes with different dominant Wavelengths between 430-480 nm are formed.

Gruppe G:Group G:

Gruppe G ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominanten Wellenlänge im Wertebereich zwischen 500 nm–570 nm.group G is one or more light emitting diodes with one dominant Wavelength in the value range between 500 nm-570 nm.

Ebenso kann Gruppe G durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominanten Wellenlängen im Wertebereich zwischen 500–570 nm gebildet werden.As well can group G through several light emitting diodes with different dominant Wavelengths between 500-570 nm are formed.

Gruppe R:Group R:

Gruppe R ist eine Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden mit einer dominanten Wellenlänge im Wertebereich zwischen 571 nm–650 nm.group R is one or more light emitting diodes with a dominant one Wavelength in the value range between 571 nm-650 nm.

Ebenso kann Gruppe R durch mehrere Leuchtdioden mit unterschiedlichen dominanten Wellenlängen im Wertebereich zwischen 571–650 nm gebildet werden.As well can group R through several light emitting diodes with different dominant Wavelengths in the range between 571-650 nm are formed.

Gruppe P:Group P:

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

Primäre LED:Primary LED:

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

Sekundäre LED:Secondary LED:

LEDs der Gruppe P werden auch als sekundäre LEDs bezeichnet weil die Emission der LED (Primärstrahlung) von einem Phosphor absorbiert wird und in einem anderen Wellenlängenbereich emittiert wird (Sekundärstrahlung).LEDs Group P are also referred to as secondary LEDs because the emission of the LED (primary radiation) from a phosphor is absorbed and in a different wavelength range is emitted (secondary radiation).

Weißes Licht:White light:

Farborte auf oder in der Nähe der Plank'schen Kurve sind weißes Licht. Die Planck'sche Kurve beschreibt die von einem schwarzen Körper abgegebene Temperaturstrahlung, angegeben als Reihe von Farborten in der CIE-Normfarbtafel. Diese Farben werden vom menschlichen Betrachter als weiß empfunden. Der maximale Abstand von der Plank'schen Kurve, der noch als weiß empfunden wird, ist hier mit Mac Adams 10 begrenzt (übliche Angabe von Toleranzfeldern für Lichtquellen, je kleiner die Zahl nach Mac Adams, desto kleiner ist das Toleranzfeld).chromaticity on or near the Plank curve are white Light. The Planckian curve describes that of a black one Body emitted temperature radiation, indicated as a series of color locations in the CIE standard color chart. These colors are from the human observer perceived as white. The maximum Distance from the Plank curve, which is still perceived as white is limited here with Mac Adams 10 (usual indication of tolerance fields for light sources, the smaller the number according to Mac Adams, the smaller the tolerance field).

Einleitung:Introduction:

Meist stehen bei Leuchtmitteln und deren Entwicklung technische Kenngrößen und Details im Vordergrund. Es wird versucht, messbare Größen wie Helligkeit, Effizienz, Farbwertwiedergabe und andere Werte zu optimieren. Die Bedürfnisse der Nutzer und deren subjektive Empfindungen werden, zumindest in der Entwicklung der Leuchtmittel, wenig berücksichtigt. Diese Aspekte werden meist erst in der Konstruktion und Auslegung der Leuchten, also sehr viel später, berücksichtigt. Die Möglichkeiten des Leuchtendesigners beschränken sich aber im Wesentlichen auf die Auswahl des Leuchtmittels und den Einsatz von Optikkomponenten und Filter.Most of time stand with light sources and their development technical characteristics and details in the foreground. It tries to measurable sizes like brightness, efficiency, color rendering and other values to optimize. The needs of users and their subjective feelings are considered, at least in the development of lighting, little consideration. These aspects are usually only in the construction and interpretation the lights, so much later considered. Limit the possibilities of the lighting designer but essentially on the selection of the light source and the use of optical components and filters.

Im Betrieb kann der Nutzer im günstigen Fall die Helligkeit des Leuchtmittels entsprechend seiner Bedürfnisse einstellen. Glühlampen sind mit handelsüblichen Dimmeinrichtungen einfach in weiten Bereichen der Helligkeit regelbar. Energiesparlampen sind meist nicht in der Intensität regelbar. Die Möglichkeit, die korrelierte Farbtemperatur zu regeln, bietet weder die Glühlampe noch die Halogenlampe noch die Energiesparlampe.in the Operation, the user can in the favorable case, the brightness of the bulb according to its needs. Incandescent lamps are available with standard dimming devices easily adjustable in wide ranges of brightness. Energy saving lamps are usually not adjustable in intensity. The possibility, to regulate the correlated color temperature, neither the bulb provides nor the halogen lamp nor the energy-saving lamp.

LED Module können, wie die weiter unten beschriebenen, erfindungsgemäßen LED Module, so ausgeführt sein, dass der Nutzer die Farbtemperatur in weiten Bereichen einstellen kann. Dies wird durch die getrennte Ansteuerung verschiedener Emissionsfarben erreicht. Im Vergleich zu einer Filtertechnologie werden hierbei größere Einbußen der Effizienz vermieden.LED Modules may, as those described below, inventive LED modules, be designed so that the user's color temperature can adjust in a wide range. This is separated by the Control of different emission colors achieved. Compared to a filter technology here are larger Loss of efficiency avoided.

Für den Einsatz als Leuchtmittel für die Allgemeinbeleuchtung muss die Emissionsfarbe dem Planck'schen Strahlungsgesetz für einen Temperaturstrahler möglichst nahe kommen. Denn nur Farben entlang der Planck'schen Kurve werden vom menschlichen Betrachter als weiß empfunden.For the use as a light source for general lighting the emission color must comply with Planck's radiation law for to come as close as possible to a temperature radiator. Because only Colors along the Planckian curve are taken by the human viewer perceived as white.

Im erfindungsgemäßen Modul werden die einzelnen Emissionsfarben durch die Emission geeigneter Phosphore erreicht, die Anregung erfolgt für alle eingesetzten Emissionsfarben mit blauen LEDs. Dies ermöglicht Vorteile, die durch die additive Mischung der Emission von roten, grünen und blauen LEDs nicht erreicht werden können.in the module according to the invention are the individual emission colors achieved by the emission of suitable phosphors, the excitation takes place for all used emission colors with blue LEDs. This allows advantages due to the additive mixture the emission of red, green and blue LEDs can not be achieved can.

Stand der Technik:State of the art:

Weißes LED Licht kann durch die additive Mischung der drei Farben Rot, Grün und Blau erzeugt werden (im Folgenden als RGB Lösung bezeichnet). RGB LED-Lösungen zeichnen sich durch geringe Farbwiedergabe aus. Eine Verbesserung der Farbwiedergabe ist möglich, wenn mehr als die drei Grundfarben gemischt werden (z. B.: RGBA). Mit diesen Ausführungsformen können alle Punkte des durch die LEDs aufgespannten Farbraums und somit alle Farborte des darin eingeschlossenen Abschnittes der Planck'schen Kurve eingestellt werden. Um eine stabile Emission zu erhalten ist ein großer Regel- bzw. Steueraufwand notwendig, begründet durch die unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der jeweiligen LEDs und das unterschiedliche Degradationsverhalten der LEDs über die Betriebsstunden.white LED light can be red by the additive mixture of three colors, Green and blue are generated (hereinafter referred to as RGB solution designated). RGB LED solutions are characterized by low Color rendering off. An improvement of the color reproduction is possible if more than the three basic colors are mixed (eg: RGBA). With these embodiments, all points of the color space spanned by the LEDs and thus all color loci of the included section of the Planckian curve become. To get a stable emission is a big one Control or tax expense necessary, justified by the different temperature coefficients of the respective LEDs and the different degradation behavior of the LEDs over the operating hours.

In der Phosphorkonversions-Technologie (im Folgenden als Phosphor LED bezeichnet bzw. LEDs der Gruppe P) wird ein Teil des primären blauen Lichtes von einem Konversionsleuchtstoff aufgenommen und als Licht in einem höheren Wellelängenbereich wieder emittiert. Bei der richtigen Mischung von blauen LEDs mit Phosphoren kann weißes Licht erzeugt werden. Die breitere Emission der Phosphore erzeugt ein kontinuierlicheres Spektrum – die Farbwiedergabe ist höher als bei RGB Lösungen.In phosphor conversion technology (hereinafter referred to as phosphor LED or LEDs of the group P) becomes part of the primary blue light from a conversion luminescent material and as light in a higher wavelength range re-emitted. With the right mix of blue LEDs with phosphors White light can be generated. The broader issue The phosphors produce a more continuous spectrum - the Color rendering is higher than with RGB solutions.

Die einfachste Ausführungsform der Phosphor LED ist eine blaue LED und die Mischung unterschiedlicher Phosphore. Damit kann ein Farbort auf der Planck'schen Kurve eingestellt werden (LEDs der Gruppe P).The The simplest embodiment of the phosphor LED is a blue one LED and the mixture of different phosphors. This can be a Color location can be set on the Planck curve (LEDs of Group P).

Mit dem Gegenstand der DE 200 23 554 U1 wird vorgeschlagen, eine weiß leuchtende LED dadurch zu erhalten, dass eine LED eine primäre Strahlung im Bereich zwischen 370 bis 430 nm erzeugt (UV Bereich), wobei diese Strahlung unter Zuhilfenahme mindestens eines Leuchtstoffes in längerwellige, sichtbare Strahlung konvertiert wird. In der bevorzugten Ausführungsform werden drei Phosphore eingesetzt, die additive Mischung der drei Phosphoremissionen ergibt dann weißes Licht. Nachteilig einer 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.

Auch mit LEDs der Gruppe P können Module mit veränderlicher Farbtemperatur aufgebaut werden. Eine bekannte Ausführungsform besteht aus einer 2700 K und einer 6500 K LED der Gruppe P. Damit können durch die Mischung verschiedener Anteile der jeweiligen LEDs unterschiedliche Farbtemperaturen eingestellt werden. Der größte Nachteil dieser Konstruktion ist, dass die Farborte nicht auf der Planck'schen Kurve liegen, da die Nicht-Linearität der Plank'schen Kurve nicht durch 2 Punkte abgebildet werden kann. Die Abweichungen der Farborte von der Planck'schen Kurve können so groß sein, dass dies für den menschlichen Betrachter kein weißes Licht mehr ist.Also with group P LEDs modules can be changed Color temperature can be built. A known embodiment consists of a 2700 K and a 6500 K LED group P. Thus can by mixing different proportions of each LEDs are set to different color temperatures. The biggest Disadvantage of this construction is that the color places are not on the Planck's curve, because the non-linearity of the Plank's curve can not be mapped by 2 points. The Deviations of the color locations from the Planckian curve can be so great that this is for the human viewer there is no white light anymore.

Die Hybridtechnologie versucht die Vorteile der Phosphor LEDs mit der RGB Technik zu verbinden. In einer bekannten Ausführung wird eine 6500 K Phosphor LED mit ROB kombiniert. Die Farbwiedergabe des Lichtes und auch die Effizienz sind gut, die Lichtfarbe kann im Bereich von 2800 K bis 6500 K variiert werden. Die Konstruktion ist allerdings komplex, eine komplexe Steuerung, Regelung ist erforderlich.The Hybrid technology tries the advantages of phosphor LEDs with the RGB technology to connect. In a known version a 6500 K phosphor LED is combined with ROB. The color reproduction the light and the efficiency are good, the light color can be varied in the range of 2800 K to 6500 K. The construction However, complex, complex control, regulation is required.

Die Kombination von 3200 K Phosphor LED und grünen und blauen LEDs (GB) ist auch bekannt. Es wird dynamisches Licht mit hoher Farbwiedergabe im Bereich 3200 K bis 6500 K erzielt, die Effizienz ist im Vergleich zur vorigen Lösung geringer (aber auch bei geringerer Komplexität).The Combination of 3200 K phosphor LED and green and blue LEDs (GB) is also known. It gets high dynamic light Color rendering in the range of 3200 K to 6500 K achieved the efficiency is lower compared to the previous solution (but also at lower complexity).

Die in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 043 355.9 beschriebene Ausführungsform einer grün-gelben Phosphor LED sehr guter Effizienz kombiniert mit blauen und roten LEDs kann Weißlicht mit Farbtemperaturen zwischen 2700 K und 6500 K mit hohem Ra erzeugen. Die Effizienz dieser Hybridlösung ist sehr gut, die Komplexität ist vergleichsweise gering. Die Kombination verschiedenartiger LEDs ist jedoch wegen des damit verbundenen unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten nachteilig.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

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein weißes Licht sehr hoher Qualität mit LEDs zu erzeugen. Dies gelingt erfindungsgemäß durch die additive Mischung von mindestens zwei unterschiedlichen Phosphoremissionen.Of the The invention is therefore based on the object, a white To produce high quality light with LEDs. This succeeds according to the invention by the additive mixture of at least two different phosphorus emissions.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.Of the Subject of the present invention does not arise only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims among themselves.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die nachfolgend geschilderte technische Lehre gekennzeichnet.to Solution of the problem is the invention by the characterized in the following technical teaching.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All in the documents, including the abstract Information and features, in particular those shown in the drawings Spatial training, are claimed as essential to the invention, as far as they are individually or in combination with the stand new to the technology.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.in the Below, the invention will be described with reference to only one embodiment illustrative drawings explained in more detail. in this connection go from the drawings and their description further essential to the invention Features and advantages of the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

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

2: CIE 1931 Normfarbtafel mit Einzeichnung der Kombination von zwei LEDs 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 Gruppe P 7 : CIE 1931 Standard color chart with three LEDs of the P group

8: CIE 1931 Normfarbtafel mit Einzeichnung von zwei LEDs der Gruppe P 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 von drei LEDs 9 : CIE 1931 Standard color panel of group P LEDs showing three LEDs

10: CIE 1931 Normfarbtafel mit Darstellung von drei LEDs der Gruppe P 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 für Glühbirnen und Halogenlampen mit Farbtemperaturen zwischen 2700 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 regelbar sind. 13 : Circuit diagram with 10 LEDs that can be controlled and regulated separately.

In 1 ist die bekannte CIE 1931 Normdarstellung gezeichnet, wobei etwa bei Position 2 eine blaue Grundfarbe, bei Position 3 eine grüne Grundfarbe und bei Position 4 eine rote Grundfarbe 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.

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

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung ist nun, unter Zuhilfenahme von mindestens zwei sekundären LEDs einen vorbestimmten Farbort auf der Planck'schen Kurve reproduzierbar mit geringen Toleranzen einstellen zu können.starting point The present invention is now, with the aid of at least two secondary LEDs have a predetermined color location on the Adjust Planck's curve reproducibly with small tolerances to be able to.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, die Farbtemperatur des emittierten Lichtes durch die additive Mischung von mindestens drei LEDs regeln zu können. Hierbei sind bevorzugt drei sekundäre LEDs vorhanden, in einer alternativen Ausführung können auch zwei sekundäre LEDs mit einer primären LED kombiniert werden.One second aspect of the present invention is the color temperature of the emitted light by the additive mixture of at least to be able to control three LEDs. Here are preferably three Secondary LEDs present, in an alternative embodiment can also have two secondary LEDs with one primary LED combined.

Das erfindungsgemäße LED Modul basiert somit auf mindestens 2 sekundären LEDs der Gruppe P unterschiedlicher Emissionsfarben. In 2 wird diese Ausführungsform schematisch dargestellt. Dadurch werden die Farborte P2 und P3 in der CIE Normfarbtafel erzeugt. Zur Anregung der Phosphore werden mindestens zwei LEDs der Gruppe B eingesetzt. Somit werden Farbänderungen bedingt durch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten der LEDs, sowohl Wellenlängenänderungen als auch Änderungen der 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.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist, dass man mit einer entsprechenden Ansteuerelektronik für die mindestens zwei angegebenen sekundären LED-Lichtquellen eine exakte Ansteuerung eines Farbortes erreicht, der genau auf der Planck'schen Kurve liegt. Dazu wird für jede sekundäre LED der Strom so eingestellt, dass die additive Mischung der einzelnen Intensitätsanteile reproduzierbar den gewünschten Farbort auf der CIE Normfarbtafel ergibt.Of the essential advantage of the invention is that with a corresponding Control electronics for the specified at least two secondary LED light sources an exact control of a Color locus, which lies exactly on the Planckian curve. For this purpose, the current is the same for every secondary LED set that additive mixture of the individual intensity components reproducibly the desired color location on the CIE standard color chart results.

Es muss daher – entgegen den Lösungen nach dem Stand der Technik – kein aufwendiges Sortieren der hergestellten LED's durchgeführt werden. Dieses Sortieren wird allgemein „Binning” genannt, die Gesamtzahl der produzierten LED's wird in unterschiedliche Farbtemperaturklassen aufgeteilt.It must therefore - contrary to the solutions according to the state the technique - no complicated sorting of the produced LED's are performed. This sorting is commonly called "binning", The total number of LEDs produced is in different color temperature classes divided up.

Ein Teil der Toleranzen entsprechend den Lösungen nach dem Stand der Technik beruht auf den produktionsbedingten Schwankungen der LED's der Gruppe B. Diese können zur Reduktion der Toleranzen auch in verschiedenen Klassen (Binning) eingekauft und eingesetzt werden. Ein weiterer Beitrag zur gesamten Toleranz wird durch die Streuung der aufgebrachten Menge an Phosphor verursacht.One Part of the tolerances according to the solutions after the The prior art is based on the production-related fluctuations the LEDs of group B. These can be used to reduce the Tolerances also in different classes (Binning) shopped and be used. Another contribution to the overall tolerance will be caused by the scattering of the applied amount of phosphorus.

Das erfindungsgemäße LED Modul bietet entscheidende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die verbauten LEDs müssen nicht in Klassen sortiert werden, der aufwendige Sortierprozess kann entfallen. Die Anforderungen an die Prozesse in der Aufbringung der Phosphore sind nicht so streng. Zudem kann die Ausbeute erhöht werden, weil durch die abschließende, elektronische Justierung des Farbortes der Ausschuss bedingt durch Abweichungen des Farbortes vermieden werden kann.The LED module according to the invention offers decisive Advantages over the prior art. The built LEDs do not have to be sorted into classes that are elaborate Sorting process can be omitted. The requirements for the processes in the application of phosphors are not so strict. In addition, can the yield will be increased because by the final, electronic adjustment of the color location of the reject caused by Deviations of the color location can be avoided.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden jedoch nicht nur zwei Farborte definiert, sondern drei Farborte. Dadurch wird es möglich, dass alle Emissionsfarben innerhalb des Dreieckes der drei Farborte in der CIE Normfarbtafel eingestellt werden können. Diese Ausführungsform wird für eine LED Weißlichtquelle mit einstellbarer Farbtemperatur an Hand von mehrerer Abbildungen im folgenden genauer beschrieben.In However, a development of the invention not only two color locations but three color loci. This will make it possible that all emission colors within the triangle of the three color locations in the CIE standard color chart. These Embodiment is for an LED white light source with adjustable color temperature on the basis of several pictures described in more detail below.

Um mehrere Punkte auf der Planck'schen Kurve (nicht linear) einstellen zu können werden mindestens drei Emissionsfarben benötigt, die ein Dreieck über einen bestimmten Abschnitt der Planck'schen Kurve aufspannen. In der 6 ist das Spektrum eines Ausführungsbeispieles dargestellt. In den 3, 4 und 5 sind die Einzelspektren der Phosphor LEDs mit der Emission in den Farben grün, gelb und rot dargestellt. Die additive Mischung entsprechender Intensitätsanteile ergibt das „Summenspektrum” der 6, der Farbort in der CIE Normfarbtafel der 7 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.

In der 3 ist ein Spektraldiagramm dargestellt und zwar der LEDs der Gruppe P, die eine grüne Phosphoremission aufweisen. Hierbei ist erkennbar, dass bei Position 5 die Emission der blauen LED vorherrscht, während bei Position 6 die Emission des grünen Phosphors zu sehen ist. Diese Spektralverteilung nach 3 bildet dann einen Farbort mit der Bezeichnung P1 in der CIE Normfarbtafel der 7.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 ,

In der 4 ist bei Position 7 die Emission der blauen LED erkennbar, bei Position 8 ist der Lichtanteil des gelben 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.

Bei 5 ist bei Position 9 die Emission der blauen LED erkennbar, während bei Position 10 die Emission des roten Phosphors erkennbar ist.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.

In 6 ist bei Position 11 die Emission der blauen LED erkennbar, wie sie bereits schon in der 3 bei Position 5 erkennbar war, während im Zwischenraum zwischen den Positionen 12 und 13 die Mischung der drei Anteile grün, gelb und rot aus den 3 bis 5 erkennbar ist.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.

Das dargestellte Spektrum stellt einen Farbort in der CIE Normfarbtafel dar, der genau auf der Planck'schen Kurve liegt. Im gezeigten Beispiel wird eine Farbtemperatur von 4200 K erreicht. Dies bedeutet, dass über die elektronische Ansteuerung vorbestimmte Intensitätsanteile aus den 3 bis 5 in der additiven Mischung zu einer Spektralverteilung gemäß 6 führen. Jeder Farbort innerhalb des eingeschlossenen Dreieckes in 7 kann eingestellt werden, somit auch alle Farborte auf der Planck'schen Kurve 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.

Bezogen auf den Verlauf der Planck'schen Kurve liegen zwei Farborte der Gruppe P über der Planck'schen Kurve und ein Farbort der Gruppe P unter der Planck'schen Kurve. Durch Addition entsprechender Intensitätsanteile kann jeder Punkt auf der Planck'schen Kurve innerhalb des aufgespannten Dreieckes eingestellt werden. Bezogen auf weißes Licht, können im gezeigten Beispiel alle korrelierten Farbtemperaturen zwischen 6500 K und 3000 K eingestellt werden.Based on the course of Planck 's curve are two color locations of Group P above the Planckian curve and a color locus of the Group P under the Planckian curve. By adding appropriate Intensity shares can be any point on the Planck's Curve can be set within the spanned triangle. Based on white light, can be shown in the Example all correlated color temperatures between 6500 K and 3000 K can be set.

Wie aus der 6 ersichtlich ist, liegt ein großer Vorteil dieser Ausführung in der spektralen Verteilung. Es kommen alle Wellenlängen im sichtbaren Bereich vor. Somit ist die Verteilung ähnlich dem natürlichen Sonnenlicht und einer Glühlampe, die einen künstlichen Temperaturstrahler bildet.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, ergibt eine sehr gute Farbwertwiedergabe und ein Ra von mehr als 90 im vorgesehenen Steuer- bzw. Regelbereich.This, in a first approximation almost continuous spectrum, yields a very good color rendering and a Ra of more than 90 in provided for.

Die in den Abbildungen gezeigten Spektren sind willkürliche Beispiele. Geeignet sind alle Kombinationen von drei Phosphoren im blaugrünen, gelben und roten Bereich, die ein genügend großes Dreieck im Farbraum ergeben, sodass auch ein hinreichend großer Regelbereich zum Treffen der Planck'schen Kurve und entlang der Planck'schen Kurve erhalten wird.The The spectra shown in the figures are arbitrary Examples. All combinations of three phosphors are suitable in the blue-green, yellow and red area, which is a sufficient large triangle in the color space result, so that a sufficient large control range for the meeting of Planck's curve and is obtained along Planck's curve.

Eine weitere Ausführungsform ist in 8 dargestellt: Zwei Farborte der Gruppe P liegen über der Planck'schen Kurve 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.

In der Ausführung nach 8 sind zwei Farborte P1 und P2 erkennbar, die den vorherigen spektralen Verteilungen nach den 3 und 4 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.

Ein dritter Farbort R1 ist durch eine LED der Gruppe R ergänzt. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass die Effizienz im warmweißen Bereich gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel verbessert ist. Unter dem Begriff „effizient” wird die fotometrische Effizienz verstanden, und zwar ausgedrückt in der Einheit Lumen/W. Nachteilig ist allerdings, dass in dieser Ausführungsform unterschiedliche Sorten von LEDs eingesetzt werden. Dadurch treten bei Temperaturänderungen auch Farbveränderungen auf, bei Bedarf müssen diese Abweichungen von der Planck'schen Kurve korrigiert werden.One third color locus R1 is supplemented by a group R LED. The advantage of this solution is that the efficiency in warm white Range over the previous embodiment is improved. The term "efficient" is used understood the photometric efficiency, and expressed in the unit Lumen / W. The disadvantage, however, is that in this Embodiment used different varieties of LEDs become. As a result, color changes also occur with temperature changes If necessary, these deviations from Planck's must Curve be corrected.

In der 9 sind wiederum drei weitere Farborte P4, P5 und P6 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.

Der Farbort des Punktes P5 ergibt aus ebenfalls einer blauen LED + Phosphor und ebenso ergibt sich der Farbort P6 ebenso aus einer blauen LED + Phosphor.Of the Color point of the point P5 also results in a blue LED + phosphor and also the color location P6 also results from a blue LED + Phosphorus.

Der Unterschied des Ausführungsbeispieles ist, dass damit nun ein einziger Farbort P4 oberhalb der Planck'schen Kurve 1 und zwei Farborte P5 und P6 unterhalb der Planck'schen Kurve erreicht werden.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.

Bei den Farborten nach P5 und P6 werden hierfür rote Phosphore verwendet, während beim Farbort nach P4 grüne Phosphore verwendet werden. Dies ist ein Unterschied zu der 7, weil bei der 7 lediglich ein durch Phosphor erzeugter Farbort P3 unterhalb der Planck'schen Kurve angesiedelt ist.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.

Werden entsprechend 9 zwei rote Phosphore verwendet, können zusätzliche Flächenbereiche in der CIE Normfarbtafel realisiert werden. Dies ermöglicht eine größere Gestaltungsvielfalt als dies alleine mit Lösungen der vorherigen Ausführungsbeispiele erreichbar 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.

Eine weitere Ausführungsform ist in 10 dargestellt: Zwei Farborte der Gruppe P (P5 und P6) liegen unter der Planck'schen Kurve 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.

Die 10 ist eine Variante der 9, wo erkennbar ist, dass die Farborte P5 und P6 beibehalten wurden, wobei aber lediglich der Farbort P4 durch eine grüne LED der Gruppe G ausgetauscht wurde.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.

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

Die 11 zeigt ein erweitertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Farborte P7 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.

Ein Farbort der Gruppe P (P7, gelb) liegt über der Planck'schen Kurve, ein weiterer Farbort der Gruppe P (P8, rot) liegt unter der Planck'schen Kurve. Die LEDs der Gruppe P sind kombiniert mit LEDs der Gruppe B.One Color locus of the group P (P7, yellow) lies above the Planckian Curve, another color location of the group P (P8, red) lies below the Planck's curve. The group P LEDs are combined with LEDs the group B.

Der Farbort P7 ergibt sich aus einer blauen LED mit einem gelben Phosphor, während der Farbort P8 sich aus einer blauen LED mit rotem Phosphor ergibt.Of the Color location P7 results from a blue LED with a yellow phosphor, while the color point P8 is made up of a blue LED with red Phosphorus results.

Schließlich ergibt sich der Farbort B1 aus einer blauen LED allein, die nicht mit Phosphor konvertiert ist.After all the color locus B1 results from a blue LED alone, which does not is converted with phosphorus.

Es wird damit ein größeres Dreieck aufgespannt, wobei vorteilhaft eine größere Farbsättigung im blauen Bereich erreicht wird und auch die Regelungsmöglichkeiten erweitert sind, weil der große Aufspannbereich des Dreiecks (Dreiecksfläche) die gesamte Planck'sche Kurve bis zum Farbort B1 einspannt und überstreicht.It thus a larger triangle is spanned, with advantageously a greater color saturation is achieved in the blue area and also the control options are extended because of the large clamping area of the triangle (Triangular area) the entire Planckian curve up to Color locus B1 clamps and sweeps over.

Eine Alternative ergibt sich in der 12, in der 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.

Die Farborte P9 und P9' liegen eng beieinander und erlauben es, mit der additiven Mischung mit R1, LEDs der Gruppe R, eine Farbtemperatur zwischen 2700 K und 3500 K zu erzeugen. Der relativ geringe Unterschied der Farborte von P9 und P9' ist günstig für eine elektronische Einstellung des Modules auf eine fixe Farbtemperatur von 2700 K oder 3300 K, den Farbtemperaturen von Glühlampen und Halogenlampen. Die dynamische Regelung der Farbtemperatur ist in dieser Ausführung nicht vorgesehen.The Color loci P9 and P9 'are close together and allow, with the additive mixture with R1, LEDs of group R, a color temperature between 2700 K and 3500 K. The relatively small difference The color grades of P9 and P9 'are favorable for one electronic adjustment of the module to a fixed color temperature of 2700 K or 3300 K, the color temperatures of incandescent lamps and halogen lamps. The dynamic control of the color temperature is not provided in this embodiment.

Damit ergibt sich die Möglichkeit, ein Leuchtmittel mit einer Farbtemperatur zwischen 2700 K und 3300 K sehr effizient und kostengünstig herzustellen, weil man in der Produktion zur Herstellung der Farborte P9 und P9' in der einfachsten Variante den gleichen Phosphor einsetzen kann und nur die Menge des Phosphors zum Erhalt der Farborte P9 und P9' variiert wird, bei P9' ist die aufgebrachte Menge größer.In order to results in the possibility of a light bulb with a Color temperature between 2700 K and 3300 K very efficient and cost-effective because they are in production for the production of color grades P9 and P9 'in the simplest version use the same phosphor can and only the amount of phosphorus to obtain the color P9 and P9 'is varied, at P9' the amount applied is larger.

Selbstverständlich gilt für alle in den vorher genannten Diagrammen angegebenen Farborte, dass eine elektronische Ansteuerung der einzelnen LED notwendig ist, um einen Punkt auf der Planck'schen Kurve 1 anzusteuern, der genau in dem von den Farborten überspannten Dreieck liegt.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.

Wie bereits ausführlich dargelegt wurde, ermöglicht die elektronische Einstellung des Farbortes auch für diese Ausführungsform eine kostengünstige Herstellung. Es können alle LEDs der Gruppe B (Halbleiter) ohne kostenaufwändige Sortierung in verschiedene Wellenlängenklassen eingesetzt werden. Die Dosierung des Phosphors in der Herstellung muss nicht mit engsten Toleranzen durchgeführt werden. Zur exakten Einstellung des gewünschten Farbortes werden die Farborte P9, P9' und R1 vermessen.As has already been explained in detail the electronic adjustment of the color location also for this Embodiment of a low-cost production. It can all the LEDs of group B (semiconductor) without costly Sorting used in different wavelength classes become. The dosage of phosphorus in the production does not have to be carried out with the tightest tolerances. To the exact one Setting the desired color location will be the color locations Measure P9, P9 'and R1.

Basierend auf diesen Messwerten wird die elektrische Leistung für diese drei Klassen entsprechend eingestellt.Based on these measurements, the electrical power for set these three classes accordingly.

In der 13 ist ein Schaltbild für eine Ausführungsform entsprechend der 12 dargestellt. Es kann für alle drei Farborte eine Versorgungsspannung von 12 V eingesetzt werden. Zur Justierung kann die elektrische Leistung für die drei Farborte z. B. auch mit Vorwiderständen bzw. Konstantstromquellen eingestellt werden. Dadurch wird ein Modul ermöglicht, dass sehr effizient und kostengünstig gefertigt werden kann.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.

Das Schaltbild nach 13 zeigt eine Verwirklichung der 12, wobei drei verschiedene Gruppen 14, 15, 16 vorhanden sind. Die LEDs der Gruppe 14 bestehen aus den LEDs des Farbortes P9, die LEDs der Gruppe 15 aus den LEDs des Farbortes P9' und die LEDs der Gruppe 16 aus den LEDs der Gruppe R1.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.

Diese Kombination erlaubt es zum heutigen Zeitpunkt eine Lichtausbeute von 700 Lumen zu erzeugen und dies entspricht der Lichtausbeute einer 60 Watt Glühlampe. Der Stromverbrauch liegt jedoch bei etwa 9 Watt.These Combination allows it at the present time a light output of 700 lumens and this corresponds to the light output a 60 watt light bulb. The power consumption is however at about 9 watts.

Hieraus ergeben sich die entscheidenden Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführungen.From this result in the decisive advantages of the invention Versions.

Das Wesentliche bei der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mindestens zwei sekundäre LEDs der Gruppe P mit unterschiedlichen Emissionsfarben verwendet werden. Zur Anregung der Phosphore werden mindestens zwei LEDs der Gruppe B eingesetzt.The Essential in the present invention is that at least two secondary LEDs of group P with different Emission colors are used. To stimulate the phosphors will be at least two group B LEDs are inserted.

Im Vergleich zu bekannten Lösungen werden damit Farbänderungen bedingt durch unterschiedliche Temperaturkoeffizienten der LEDs vermieden, weil nur eine einzige LED-Sorte eingesetzt wird, nämlich die LEDs der Gruppe B.in the Compared to known solutions are thus color changes due to different temperature coefficients of the LEDs avoided, because only a single type of LED is used, namely the LEDs of group B.

Dadurch werden auch Wellenlängenänderungen und auch Änderungen der Intensität von vorneherein vermieden, weil sich LEDs der Gruppe B anders verhalten als beispielsweise LEDs der Gruppe R.Thereby also become wavelength changes and also changes The intensity avoided from the outset because LEDs Group B behave differently than, for example, LEDs in the group R.

Bei einer Temperaturänderung fällt nämlich die Intensität einer blauen LED relativ flach im Bezug auf die Temperaturerhöhung ab, während die Intensität einer rotleuchtenden LED bezüglich einer fortschreitenden Temperatur stärker abfällt.at namely a temperature change falls the intensity of a blue LED relatively flat in relation on the temperature increase while the intensity a red glowing LED with respect to a progressing temperature falls more.

Wenn man diese beiden kombiniert, erzielt man aufgrund der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten keinen temperaturstabilen Farbort auf der Planck'schen Kurve.If one combines these two, one achieves one due to the different ones Temperature coefficient no temperature stable color location on the Planck's curve.

Hier sind dann eigene Steuer- und Regelungsmechanismen erforderlich, um auch diesen Temperaturgang auszuschalten und stets einen stabilen Punkt auf der Planck'schen Kurve zu erzeugen.Here then own control and regulation mechanisms are required, to turn off this temperature response and always a stable Point on the Planckian curve.

Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, bevorzugt LEDs mit dem gleichen Temperaturgang zu nutzen d. h. also LEDs der gleichen Gruppe die den gleichen Temperaturgang aufweisen und deshalb spielt eine Änderung der Intensität bei fortschreitender Temperatur keine Rolle, weil alle LEDs den gleichen Temperaturgang aufweisen. Es gibt deshalb keine Farbverschiebungen, d. h. die Farbe bleibt stabil und ändert sich nicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, welcher LEDs unterschiedlicher Gruppen einsetzt.Here employs the invention which provides LEDs preferably with the same Temperature gradient to use d. H. so LEDs of the same group the have the same temperature response and therefore plays a change the intensity as the temperature progresses does not matter, because all LEDs have the same temperature response. There is, therefore no color shifts, d. H. the color stays stable and changes not. This is a significant advantage over In the prior art, which uses LEDs of different groups.

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass man mindestens zwei Farborte bestimmt und wobei mindestens ein Farbort oberhalb der Planck'schen Kurve und mindestens ein Farbort unterhalb der Planck'schen Kurve liegen, um so durch elektronische Regelungsmittel präzise einen Farbort auf der Planck'sche Kurve einstellen zu können. Die Einstellung dieses Punktes erfolgt durch die additive Mischung entsprechender Intensitätsanteile der mindestens zwei Farborte. Vorteilhaft wird nur eine Gruppe von LEDs eingesetzt, dadurch werden Farbverschiebungen bedingt durch unterschiedliches Temperaturverhalten verschiedener LEDs vermieden. Nimmt man mindestens drei Farborte, wobei das in der CIE Normfarbtafel aufgespannte Dreieck dieser Farborte zumindest einen Bereich der Planck'schen Kurve abdeckt, kann innerhalb dieses Dreieckes jeder Punkt, und somit auch jeder Punkt auf der Planck'schen Kurve innerhalb des Dreieckes, eingestellt werden.Of the So core of the present invention is that at least two color loci determined and where at least one color locus above the Planckian curve and at least one color point below the Planckian Curve so as to be precise by electronic control means to be able to set a color location on the Planckian curve. The adjustment of this point is made by the additive mixture of appropriate Intensity portions of the at least two color locations. Advantageous If only one group of LEDs is used, this causes color shifts due to different temperature behavior of different LEDs avoided. If one takes at least three color places, whereby in the CIE standard color chart spanned triangle of these color locations at least covers an area of the Planckian curve, can within this Triangle every point, and thus every point on the Planckian Curve within the triangle, to be set.

11: Planck'sche KurvePlanck's Curve
22: Position blauposition blue
33: Position grünposition green
44: Position rotposition red
55: Positionposition
66: Positionposition
77: Positionposition
88th: Positionposition
99: Positionposition
1010: Positionposition
1111: Positionposition
1212: Positionposition
1313: Positionposition
1414: Gruppegroup
1515: Gruppegroup
1616: Gruppegroup

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- WO 02/054502 A1 [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

LED Modul für die Allgemeinbeleuchtung, bestehend aus mindestens zwei Lumineszenz-Konversions-LED (Gruppe P), die in der CIE-Normfarbtafel einen Farbort, durch additive Mischung verschiedener Farborte, erreichen, der auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve (1) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei blaue LEDs (Gruppe B) zur Anregung geeigneter Phosphore unterschiedlicher Emissionsfarbe verwendet werden, deren Intensität durch eine getrennte Ansteuerung einstellbar ist.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) unterschiedlicher Farborte vorhanden sind.LED module according to claim 1, characterized that at least 2 secondary LEDs (group P) are different Color 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, Gruppe G, Gruppe R) vorhanden sind.LED module according to claim 1 or 2, characterized that at least two secondary LEDs of different color locations (Group P) and at least one primary LED (group B, group G, group R) are present.

LED-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei sekundäre LEDs (Gruppe P) unterschiedlicher Farborte vorhanden sind.LED module according to claim 1 or 2, characterized that at least three secondary LEDs (group P) are different Color locations are available.

LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von zwei sekundären LEDs (Gruppe P) zur Erzeugung eines Farbortes P2 oberhalb und eines Farbortes P3 unterhalb der Plank'schen Kurve zur Anregung der Phosphore mindestens zwei LEDs der Gruppe B eingesetzt werden.LED module according to one of claims 1 to 4, characterized in that when using two secondary LEDs (group P) for generating a color location P2 above and one Color location P3 below the Plank curve to excite the phosphors at least two group B LEDs are used.

LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ansteuerelektronik für die 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 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei drei sekundären LEDs (Gruppe P) Einzelspektren mit der Emission in den Farben grün, gelb und rot additiv gemischt werden.LED module according to one of claims 1 to 6, characterized in that at three secondary LEDs (group P) 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 Intensitätsanteile das „Summen-spektrum” mit einem Farbort im CIE Farbdiagramm mit den Koordinaten x = 0,37, y = 0,37 und einer korrelierten Farbtemperatur 4200 K erzeugt ist.LED module according to claim 7, characterized that by the additive mixture of corresponding intensity components the "sum spectrum" with a color location in the CIE Color chart with the coordinates x = 0.37, y = 0.37 and a correlated one Color temperature 4200 K is generated.

LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Mischung der Emission von drei unterschiedlichen LEDs der Gruppe P drei Farborte im blaugrünen, gelben und roten Bereich, ein aus drei Farborten erzeugtes Dreieck im Farbraum ergibt, welches die Plank'sche Kurve einschließt.LED module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the additive mixture of the emission of three different Group P LEDs three color locations in the cyan, yellow and red area, a triangle made up of three color loci in 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'schen Kurve und ein Farbort (P3) der Gruppe P unter der Planck'schen Kurve liegen.LED module according to claim 9, characterized that two color locations (P1, P2) of the group P over the Planckian Curve and a color locus (P3) of the group P under the Planckian curve lie.

LED-Modul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Mischung der Intensitätsanteile alle Farborte innerhalb des aufgespannten Dreieckes einstellbar sind, wobei weißes Licht mit allen korrelierten Farbtemperaturen zwischen 8000 K und 2700 K einstellbar ist.LED module according to claim 10, characterized that by mixing the intensity components all color locations within the spanned triangle are adjustable, with white Light with all correlated color temperatures between 8000 K and 2700 K is adjustable.

LED-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Farborte (P1, P2) der Gruppe P über der Planck'schen Kurve liegen und ein Farbort (R1) erzeugt mit einer LED der Gruppe R unterhalb der Plank'schen Kurve liegt, (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 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbort (P4) oberhalb und zwei Farborte (P5, P6) unterhalb der Plank'schen Kurve erzeugt sind und dass sich alle Farborte (P4, P5, P6) aus jeweils einer blauen LED + Phosphor (Gruppe P) ergibt.LED module according to one of claims 1 to 11, characterized in that one color location (P4) above and two Color loci (P5, P6) are generated below the Plank curve and that 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) rote Phosphore und beim Farbort oberhalb der Plank'schen Kurve (P4) grüner Phosphor verwendet werden.LED module according to claim 13, characterized that at the color locations under the Plank curve (P5 and P6) red Phosphors and at the color location above the Plank curve (P4) greener Phosphorus 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 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbort oberhalb der Plank'schen Kurve (P7) aus einer blauen LED mit einem gelben Phosphor (Gruppe P), ein Farbort unterhalb der Plank'schen Kurve (P8) aus einer blauen LED 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 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Farborte (P9, P9') über der Plank'schen Kurve aus LEDs der Gruppe P und ein Farbort unter der Plank'schen Kurve (R1) mit einer roten LED der Gruppe R erzeugbar sind, (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 Phosphor jedoch unterschiedlicher Dosierung und ein Farbort unter der Plank'schen Kurve (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 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs aus drei verschiedenen Gruppen bestehen, wobei jede Gruppe getrennt ansteuerbar ist, und jede Gruppe aus einer Serienschaltung einer Reihe gleichartiger LEDs besteht.LED module according to one of claims 1 to 18, characterized in that the LEDs of three different Groups exist, each group being separately controllable, and each group from a series connection of a series more similar LEDs exists.

LED-Modul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs der ersten Gruppe (14) aus den LEDs des Farbortes P9, die LEDs der zweiten Gruppe (15) aus den LEDs des Farbortes P9' und die LEDs der dritten Gruppe (16) aus den LEDs der Gruppe 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.