DE102010046300A1

DE102010046300A1 - Beleuchtungsmodul

Info

Publication number: DE102010046300A1
Application number: DE102010046300A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bergenek Krister; Dr. Wirth Ralph; Dr. Sabathil Matthias
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-19
Also published as: WO2012038235A1

Abstract

Es wird ein Beleuchtungsmodul angegeben, das ein erstes Licht emittierendes Halbleiterbauelement (1), das im Betrieb rotes Licht (901) abstrahlt, ein zweites Licht emittierendes Halbleiterbauelement (2), das im Betrieb grünes Licht (902) abstrahlt, und ein drittes Licht emittierendes Halbleiterbauelement (3), das im Betrieb blaues oder kaltweißes Licht (903) abstrahlt, aufweist, wobei das zweite Halbleiterbauelement (2) einen blau emittierenden zweiten Halbleiterchip und ein zweites Wellenlängenkonversionselement aufweist, das einen Anteil von größer oder gleich 90% des vom zweiten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in das grüne Licht (902) umwandelt, und wobei eine Überlagerung des vom ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement (1, 2, 3) jeweils abgestrahlten Lichts (901, 902, 903) warmweißes Licht (904) ergibt.

Description

Es wird ein Beleuchtungsmodul mit Licht emittierenden Halbleiterbauelementen angegeben.
Es sind Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die auf Licht emittierenden Dioden (LEDs) basieren und die im Betrieb ein für Beleuchtungszwecke erwünschtes warmweißes Licht erzeugen.
Effiziente warmweiße LED-Beleuchtungseinrichtungen können beispielsweise durch die Kombination einer oder mehrerer rot emittierender LEDs mit einer oder mehreren so genannten Konversions-LEDs erreicht werden, die blaues Licht emittieren, das in einer Konversionsschicht in Licht mit einer anderen Wellenlänge, beispielsweise gelbes Licht, umgewandelt wird. Der jeweilige Betriebsstrom der verwendeten LEDs wird derart angepasst, dass die Überlagerung des von allen LEDs emittierten Lichts weißes Licht auf der Weißkurve eines Planck'schen Schwarzkörperstrahlers ergibt. Dabei kann beispielsweise von der roten Wellenlänge ausgegangen werden, an die die Farbortkoordinaten der Konversions-LEDs angepasst werden, um die erwünschten Farbortkoordinaten und die erwünschte Farbtemperatur der Beleuchtungseinrichtung zu erhalten. Aufgrund von nicht zu vermeidenden Variationen der Farbortkoordinaten der Konversions-LEDs, beispielsweise Variationen der Farbstoffkonzentration und/oder Wellenlängenvariationen der blau emittierenden LED-Chips, kann jedoch nicht vermieden werden, dass warmweiße LED-Beleuchtungseinrichtungen erhalten werden, die verschiedene Farbtemperaturen aufweisen. Meist kann dabei auch nicht vermieden werden, dass zumindest einige der warmweißen LED-Beleuchtungseinrichtungen außerhalb gewünschter Spezifikationen, die beispielsweise in Form von so genannten Farb-Bins gegeben sein können, liegen, was zu Produktionsverlusten zu einem späten Zeitpunkt in der Wertschöpfungskette führt.
Aus der Druckschrift DE 10 2008 057 347 sind Maßnahmen bekannt, die Betriebsströme von Konversions-LEDs und roten LEDs bei bestimmten Betriebstemperaturen zu regeln.
Für eine Kombination von roten LEDs und Konversions-LEDs ist es jedoch grundsätzlich notwendig, die LED-Chips hinsichtlich ihrer Helligkeit und ihrer Wellenlänge sowie ihres Farborts zu sortieren, um den Produktionsausschuss zu minimieren. Aufgrund von Messfehlern und vereinfachten Modellen, die das Resultat einer bestimmten Kombination von LED-Chip und Konversionsschicht nicht exakt vorhersagen können, kann jedoch üblicherweise kein Produktionsertrag von 100% erreicht werden.
Weiterhin ist es auch bekannt, durch die Kombination von drei Farben innerhalb des durch deren jeweilige Farbortkoordinaten aufgespannten Dreiecks im CIE-Diagramm jede Farbortkoordinate zu erreichen. Dazu werden monochromatische so genannte RGB-Beleuchtungseinrichtungen, die monochromatisches Licht im roten, grünen und blauen Spektralbereich emittieren, hinsichtlich der jeweils abgestrahlten Farbe derart eingestellt, dass eine erwünschte Farbortkoordinate und eine erwünschte Farbtemperatur auf der Weißkurve erreicht werden kann. Durch das monochromatische Licht solcher RGB-Beleuchtungseinrichtungen wird jedoch weißes Licht mit einem niedrigen Farbwiedergabeindex (”Color Rendering Index”, CRI) erzeugt.
Weiterhin ist es auch bekannt, den oben genannten Ansatz aus einer rot emittierenden LED und einer weiß emittierenden Konversions-LED durch eine weitere, blau emittierende LED mit niedriger Leistung zu ergänzen, die zur Farbkorrektur verwendet werden kann. Dadurch kann jedoch nur eine Farbortkoordinate des Mischlichts korrigiert werden, wenn zu wenig blaues Licht im Mischlicht enthalten ist. Wenn die Konversions-LED jedoch zu viel blaues Licht abstrahlt, kann durch die Hinzugabe einer weiteren blau emittierenden LED keine Verbesserung der Farbortkoordinate in Richtung der gewünschten Farbortkoordinate erreicht werden.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Beleuchtungsmodul zur Abstrahlung von Licht mit mehreren Licht emittierenden Halbleiterbauelementen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnung hervor.
Ein Beleuchtungsmodul gemäß zumindest einer Ausführungsform weist insbesondere eine Mehrzahl von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen auf.
Die Halbleiterbauelemente können jeweils in Form von Halbleiterchips oder auch in Form von Halbleiterchips in eigenen Gehäusen auf dem Trägerelement angeordnet sein.
Hier und im Folgenden kann „Licht” insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen aus einem ultravioletten bis infraroten Spektralbereich bezeichnen. Insbesondere kann Licht sichtbares Licht sein und Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche aus einem sichtbaren Spektralbereich zwischen etwa 350 nm und etwa 800 nm umfassen. Sichtbares Licht kann hier und im Folgenden beispielsweise durch seinen Farbort mit cx- und cy-Farbortkoordinaten gemäß der einem Fachmann bekannten so genannten CIE-1931-Farborttafel beziehungsweise CIE-Normfarbtafel charakterisierbar sein.
Als weißes Licht oder Licht mit einem weißen Leucht- oder Farbeindruck kann hier und im Folgenden Licht mit einem Farbort bezeichnet werden, der dem Farbort eines planckschen Schwarzkörperstrahlers entspricht oder um weniger als 0,1 und bevorzugt um weniger als 0,05 in cx- und/oder cy-Farbortkoordinaten vom Farbort eines plankschen Schwarzkörperstrahlers abweicht. Weiterhin kann ein hier und im Folgenden als weißer Leuchteindruck bezeichneter Leuchteindruck durch Licht hervorgerufen werden, das einen einem Fachmann bekannten Farbwidergabeindex („color rendering index”, CRI) von größer oder gleich 60, bevorzugt von größer oder gleich 80 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 90 aufweist.
Weiterhin kann als „warmweiß” hier und im Folgenden ein Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von kleiner oder gleich als 4000 K, was auch als „neutral-weiß” bezeichnet werden kann, und bevorzugt kleiner oder gleich 3500 K aufweist. Weiterhin kann als warmweiße Farbtemperatur eine Farbtemperatur kleiner oder gleich den vorgenannten Werten und größer oder gleich 2000 K und besonders bevorzugt größer oder gleich 2700 K bezeichnet sein. Als „kaltweiß” kann hier und im Folgenden ein weißer Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von größer als 5500 K aufweist. Der Begriff „Farbtemperatur” kann hier und im Folgenden die Farbtemperatur eines planckschen Schwarzkörperstrahlers bezeichnen oder auch die dem Fachmann bekannte so genannte korrelierte Farbtemperatur („correlated color temperature”, CCT) im Falle eines weißen Leuchteindrucks im oben beschriebenen Sinne, der durch Farbortkoordinaten charakterisiert werden kann, die von den Farbortkoordinaten der planckschen Schwarzkörperstrahler abweichen.
Jedes der Mehrzahl der Licht emittierenden Halbleiterbauelemente kann einen Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also einer epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eines der Halbleiterbauelemente einen Halbleiterchip mit einer Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von InGaAlN aufweisen. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x < 1, 0 < y < 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich und besonders bevorzugt in einem blauen Wellenlängenbereich emittieren.
Weiterhin kann zumindest ein Halbleiterbauelement auch einen Halbleiterchip mit einer Halbleiterschichtenfolge auf Basis von InGaAlP aufweisen, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialsystem In_xAl_yGa_1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten Wellenlängenbereich emittieren.
Weiterhin kann zumindest eines der Licht emittierenden Halbleiterbauelemente einen Wellenlängenkonversionsstoff aufweisen, der auf oder über einem Halbleiterchip aufgebracht ist. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann geeignet sein, zumindest einen Teil des vom Halbleiterchip emittierten Lichts in langwelligeres Licht zu konvertieren. Die Konversion kann dabei lediglich einen Teil des vom Halbleiterchip emittierten Lichts betreffen, so dass das Halbleiterbauelement eine Überlagerung aus konvertiertem und unkonvertiertem Licht abstrahlen kann. Weiterhin kann die Konversion auch im Wesentlichen das gesamte vom Halbleiterchip emittierte Licht betreffen, so dass das Halbleiterbauelement im Wesentlichen nur konvertiertes Licht abstrahlt. Dabei kann „im Wesentlichen das gesamte Licht” zumindest einen Anteil von größer oder gleich 90% des vom Halbleiterchip abgestrahlten Lichts bezeichnen. Ein derartiges Halbleiterbauelement kann auch als so genanntes Vollkonversionsbauelement bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beleuchtungsmodul zumindest ein erstes Licht emittierendes Halbleiterbauelement auf, das im Betrieb rotes Licht abstrahlt. Zusätzlich weist das Beleuchtungsmodul zumindest ein zweites Licht emittierenden Halbleiterbauelement auf, das im Betrieb grünes Licht abstrahlt und zumindest ein drittes Licht emittierendes Halbleiterbauelement, das im Betrieb blaues oder kaltweißes Licht abstrahlt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das vom ersten Halbleiterbauelement emittierte rote Licht eine maximale Wellenlänge, also eine so genannte Peak-Wellenlänge, von größer oder gleich 595 nm und besonders bevorzugt von größer oder gleich 605 nm auf. Dabei impliziert der Begriff ”rotes Licht”, dass die Peak-Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt und damit kleiner oder gleich einer Wellenlänge von etwa 750 nm ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Halbleiterbauelement einen ersten Halbleiterchip auf, der rotes Licht emittiert. Dazu kann der erste Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen, die auf einem Phosphit-Verbindungs-Halbleitermaterial, also insbesondere einem oben beschriebenen InGaAlP-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste Halbleiterbauelement einen ersten Halbleiterchip auf, der auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert, also insbesondere einem oben beschriebenen InGaAlN-Verbindungs-Halbleitermaterialsystem. Insbesondere kann der erste Halbleiterchip in dieser Ausführungsform blaues Licht emittieren. Weiterhin weist das erste Halbleiterbauelement ein erstes Wellenlängenkonversionselement auf, das im Wesentlichen das gesamte vom ersten Halbleiterchip emittierte blaue Licht, also einen Anteil von größer oder gleich 90%, in rotes Licht konvertiert. Besonders bevorzugt weist das erste Wellenlängenkonversionselement einen Eu-dotierten Wellenlängenkonversionsstoff auf. Insbesondere ist der erste Wellenlängenkonversionsstoff ein Keramikmaterial, besonders bevorzugt (Sr, Ba)₂Si₅N₈:Eu, also beispielsweise Sr₂Si₅N₈:Eu und/oder Ba₂Si₅N₈:Eu, und/oder CaAlSiN₃:Eu.
Ein als Vollkonversionsbauelement ausgeführtes erstes Halbleiterbauelement mit dem ersten Wellenlängenkonversionselement kann insbesondere bei Betriebstemperaturen von 100°C oder mehr von Vorteil gegenüber einem rot emittierenden Halbleiterchip sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das zweite Halbleiterbauelement einen zweiten Halbleiterchip auf, der blaues Licht emittiert. Dazu kann der zweite Halbleiterchip insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge basierend auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterialsystem, also einem oben beschriebenen InGaAlN-Verbindungs-Halbleitermaterialsystem, aufweisen. Weiterhin weist das zweite Halbleiterbauelement ein zweites Wellenlängenkonversionselement auf, das im Wesentlichen die gesamte vom zweiten Halbleiterchip emittierte Strahlung, also insbesondere einen Anteil von größer oder gleich 90%, in grünes Licht umwandelt. Damit strahlt das zweite Halbleiterbauelement grünes Licht ab. Insbesondere kann mit grünem Licht hier und im Folgenden Licht mit Farbortkoordinaten cx und cy bezeichnet werden, für die gilt: cx > 0,25 und cy > 0,45. Somit kann der Begriff ”grünes Licht” auch weißlich grünes bis gelblich grünes Licht im vorgenannten Farbortkoordinatenbereich umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das zweite Wellenlängenkonversionselement ein Ce-dotiertes Keramikmaterial auf Granatbasis und/oder ein Eu-dotiertes Keramikmaterial auf Basis eines Siliziumoxinitrids auf. Insbesondere kann das Keramikmaterial auf Granatbasis YAG:Ce (Yttrium-Aluminium-Granat) und/oder LuAG:Ce (Lutetium-Aluminium-Granat), wobei die Bestandteile Yttrium beziehungsweise Lutetium und/oder Aluminium zumindest teilweise durch Ga und/oder Gd und/oder Sc ersetzt sein können. Als Wellenlängenkonversionsstoff in Form eines Keramikmaterials auf Basis eines Siliziumoxinitrids eignen sich besonders bevorzugt Sr-SiON:Eu und/oder Ba-SiON:Eu. Wellenlängenkonversionselemente auf Basis von Keramikmaterialien weisen mit Vorteil im Vergleich zu anderen Wellenlängenkonversionsstoffen eine hohe Effizienz für hohe Konversionsraten auf, wodurch insbesondere mit Vorteil Vollkonversionsbauelement ermöglicht werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Halbleiterbauelement mit einem Wellenlängenkonversionselement, also insbesondere das zweite Halbleiterbauelement mit dem zweiten Wellenlängenkonversionselement, im Betrieb abgestrahltes Licht auf, das eine spektrale Breite, insbesondere eine FWHM (”full width at half maximum”), von größer oder gleich 70 nm auf. Wird für das zumindest eine erste Halbleiterbauelement ein erster Halbleiterchip in Kombination mit dem oben beschriebenen ersten Wellenlängenkonversionselement verwendet, so kann das vom ersten Halbleiterbauelement abgestrahlte Licht ebenfalls eine solche spektrale Breite aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das dritte Halbleiterbauelement einen dritten Halbleiterchip auf, der auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial, also einem oben beschriebenen InGaAlN-Verbindungs-Halbleitermaterial, basiert und der im Betrieb blaues Licht abstrahlt. Zusätzlich kann das dritte Halbleiterbauelement auch ein drittes Wellenlängenkonversionselement aufweisen, das einen Teil des vom dritten Halbleiterchip emittierten Lichts in langwelligeres Licht, beispielsweise grünes, gelbes und/oder rotes Licht, umwandelt, sodass eine Überlagerung des vom dritten Halbleiterchip emittierten Lichts mit dem konvertierten Licht kaltweißes Licht ergibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das vom dritten Halbleiterbauelement abgestrahlte Licht Farbortkoordinaten cx und cy auf, für die gilt: cx < 0,35 und cy < 0,4. Damit kann unter dem Begriff ”blaues Licht” und/oder ”kaltweißes Licht” auch grünlich blaues, weißlich blaues und/oder rötlich blaues Licht fallen. Das dritte Wellenlängenkonversionselement kann ein Eu-dotiertes Keramikmaterial, beispielsweise Sr-SiOn:Eu, oder ein oben beschriebenes Ce-dotiertes Keramikmaterial auf Granatbasis aufweisen. Im Unterschied zum zweiten Halbleiterbauelement mit dem zweiten Wellenlängenkonversionselement, das bevorzugt in Form eines Vollkonversionsbauelements ausgeführt ist, ist das dritte Wellenlängenkonversionselement derart ausgeführt, dass nur ein Teil des vom dritten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts konvertiert wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ergibt die Überlagerung des vom ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement jeweils abgestrahlten Lichts warmweißes Licht. Insbesondere kann das warmweiße Licht eine Farbtemperatur oder eine korrelierte Farbtemperatur von größer oder gleich 2000 und kleiner oder gleich 4000 und besonders bevorzugt von etwa 3000 K aufweisen.
Das Beleuchtungsmodul kann ein Trägerelement wie etwa ein Gehäuse oder eine Leiterplatte aufweisen, auf dem die Halbleiterbauelemente angeordnet sind. Beispielsweise kann das Gehäuse einen Kunststoff aufweisen, insbesondere ein Thermoplast oder ein Duroplast, das beispielsweise durch einen Formprozess wie etwa Spritzpressen, Spritzgießen, Formpressen, oder eine Kombination daraus herstellbar ist. Der Kunststoff kann dabei ein Silikon und/oder ein Epoxidharz aufweisen oder auch ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial.
Um eine hohe Farbhomogenität des vom Beleuchtungsmodul abgestrahlten Lichts zu erreichen, kann das Beleuchtungsmodul weiterhin ein optisches Element aufweisen, das dem ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement nachgeordnet ist und das eine Durchmischung des jeweils abgestrahlten Lichts bewirkt. Das optische Element kann beispielsweise ein Licht brechendes Element sein, beispielsweise ein optischer Diffusor in Form einer Streuplatte oder Streufolie mit streuenden Volumen- und/oder Oberflächenelementen wie etwa Streupartikeln und/oder einer Oberflächenaufrauung.
Weist das Beleuchtungsmodul beispielsweise ein Gehäuse auf, in dem die Halbleiterbauelemente angeordnet sind, so kann das optische Element insbesondere als Abdeckung der Halbleiterbauelemente dienen.
Insbesondere kann es zur Erzeugung von warmweißem Licht vorteilhaft sein, wenn zumindest ein erstes Licht emittierendes Halbleiterbauelement gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen mit einem dritten Halbleiterbauelement kombiniert wird, das kaltweißes Licht emittiert. Alternativ dazu kann in Kombination zum oben beschriebenen ersten Licht emittierenden Halbleiterbauelement das dritte Halbleiterbauelement blaues Licht emittieren. In beiden Fällen kann mit Vorteil das zweite Halbleiterbauelement ein zweites Wellenlängenkonversionselement mit einem Ce-dotierten Keramikmaterial auf Granatbasis und/oder ein Eu-dotiertes Keramikmaterial auf Basis eines Siliziumoxinitrids gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Durch Veränderung der Betriebstemperatur und/oder der Umgebungstemperatur sowie beispielsweise auch durch Alterungseffekte kann sich der Wellenlängenbereich eines von einem Halbleiterbauelement abgestrahlten Lichts ändern. Beispielsweise kann sich die Peak-Wellenlänge eines rot emittierenden InGaAlP-Halbleiterchips mit steigender Temperatur zu längeren Wellenlängen hin verschieben. Daneben ist es auch möglich, dass sich mit steigender Temperatur der Farbort eines Halbleiterbauelements mit einem Wellenlängenkonversionselement in Richtung blauer Farbortkoordinaten verschiebt, da der Wellenlängenkonversionsstoff mit steigender Temperatur weniger effizient sein kann. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, wenn der Betriebsstrom zumindest eines der Halbleiterbauelemente des Beleuchtungsmoduls in Abhängigkeit einer Temperatur und/oder eines Wellenlängenspektrums und/oder einer Lichtintensität regelbar ist, um die Farbortkoordinaten des Mischlichts auch gegenüber Änderungen zu stabilisieren.
Dazu kann das Beleuchtungsmodul beispielsweise zumindest ein licht- und/oder temperaturempfindliches Strom regelndes Bauelement aufweisen, das im Betrieb zumindest einen Betriebsstrom eines Halbleiterbauelements abhängig von einer Lichtleistung und/oder einer Temperatur des Halbleiterbauelements regelt. Das regelnde Bauelement kann beispielsweise ein Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen oder sein. Das bedeutet, dass der elektrische Widerstand des regelnden Bauelements mit steigender Temperatur ansteigt und das regelnde Bauelement als so genannter Kaltleiter oder als so genanntes PTC-Bauelement (PTC: ”positive temperature coefficient”) ausgeführt ist. Ein derartiges regelndes Bauelement kann beispielsweise in Serie mit einem Halbleiterbauelement geschaltet sein, das einen blau emittierenden Halbleiterchip aufweist. Mit steigender Temperatur steigt auch der Widerstand des regelnden Bauelements, sodass weniger Strom durch das mit dem regelnden Bauelement in Serie geschalteten Halbleiterbauelements fließt, wodurch der bei höheren Temperaturen sich vergrößernde Blauanteil des vom Beleuchtungsmodul abgestrahlten Mischlichts reduziert beziehungsweise kompensiert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann als regelndes Bauelement auch ein Widerstandselement mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, also ein so genannten NTC-Widerstandsbauelement (”negative temperature coefficient”) verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das regelnde Bauelement beispielsweise auch einen oder mehrere Temperatur- und/oder Lichtsensoren sowie zumindest ein aktiv regelndes Bauelement wie etwa einen Mikroprozessor aufweisen, mittels derer eine Kompensation von temperatur- und/oder alterungsabhängigen Farbortverschiebungen des Mischlichts kompensiert werden können.
In Verbindung mit der Figurenbeschreibung werden vorteilhafte Beleuchtungsmodule mit regelnden Bauelementen beschrieben.
Das hier beschriebene Beleuchtungsmodul kann den Vorteil haben, dass nicht mehr nur Halbleiterchips beziehungsweise Halbleiterbauelemente aus bestimmten engen Farbortkoordinaten-Bins ausgewählt werden müssen, sondern dass Halbleiterchips beziehungsweise Halbleiterbauelemente aus den oben genannten großen Farbortkoordinatenbereichen ausgewählt werden können, um ein gewünschtes warmweißes Mischlicht zu erzeugen. Dadurch kann es möglich sein, einen Produktionsdurchsatz von 100% zu erreichen. Da in Form des zweiten Halbleiterbauelements wenigstens ein Halbleiterbauelement in Form eines Vollkonversionsbauelements verwendet wird, das im Vergleich zu monochromatischen LEDs ein breiteres Emissionsspektrum, also von größer oder gleich 70 nm, aufweist, ist es möglich, dass das hier beschriebene Beleuchtungsmodul Licht mit einem hohen Farbwiedergabeindex von üblicherweise größer oder gleich 85 abstrahlen kann. Weiterhin haben Simulationen gezeigt, dass durch die Verwendung von hoch effizienten grün emittierenden Vollkonversionsbauelementen in Form des hier beschriebenen zweiten Halbleiterbauelements mit einem keramischen Wellenlängenkonversionselement in Kombination mit blau und/oder kaltweiß emittierenden Halbleiterbauelementen und rot emittierenden Halbleiterbauelementen eine um bis zu 5% höhere Effizienz im Vergleich zu bekannten Zwei-Farb-Lösungen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, erreicht werden kann.
Die Farbortkoordinaten der jeweils verwendeten ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelemente können im Vergleich zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen wesentlich höhere Variationen und damit wesentlich größere Toleranzen aufweisen, ohne dass eine entsprechende Variation des Farborts des vom Beleuchtungsmodul abgestrahlten Mischlichts in Kauf genommen werden muss. Damit kann es sogar möglich sein, unsortierte Wellenlängenkonversionselemente für die hier beschriebenen Halbleiterbauelemente zu verwenden, wodurch der Produktionsdurchsatz hinsichtlich der Wellenlängenkonversionselemente deutlich erhöht werden kann, was gleichzeitig zu einer Reduzierung der Produktionskosten führen kann. Werden beispielsweise Halbleiterchips noch im Waferverbund zusammen in einem Wafer-Level-Beschichtungsprozess mit dem Material des Wellenlängenkonversionselements beschichtet, so kann es beim hier beschriebenen Beleuchtungsmodul möglich sein, alle daraus resultierenden Halbleiterbauelemente zu verwenden, ohne sich auf solche Halbleiterbauelemente beschränken zu müssen, deren Farbort in einem engen vorgegebenen Farbortbereich (Bin) liegen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung von Farbortbereichen von Halbleiterbauelementen eines Beleuchtungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung von Farbortbereichen von Halbleiterbauelementen eines Beleuchtungsmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
3 und 4 schematische Darstellungen von Beleuchtungsmodulen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
In Verbindung mit den 1 bis 4 werden Ausführungsbeispiele für Beleuchtungsmodule beschrieben, die ein erstes Licht emittierendes Halbleiterbauelement aufweisen, das im Betrieb rotes Licht abstrahlt, ein zweites Licht emittierendes Halbleiterbauelement, das im Betrieb grünes Licht abstrahlt, sowie ein drittes Licht emittierendes Halbleiterbauelement, das im Betrieb blaues oder kaltweißes Licht abstrahlt, wobei eine Überlagerung des von den Halbleiterbauelementen jeweils abgestrahlten Lichts warmweißes Licht ergibt.
In den 1 und 2 ist jeweils die dem Fachmann bekannte CIE-Normfarbtafel mit der Farbortkoordinate cx auf der horizontalen Achse und der Farbortkoordinate cy auf der vertikalen Achse gezeigt. Dabei kennzeichnet die Linie 900 die dem Fachmann bekannte so genannte Weißkurve eines planckschen Schwarzkörperstrahlers bei verschiedenen Temperaturen dieses. Diese Temperaturen werden auch als Farbtemperatur bezeichnet. Das Kreuz E bezeichnet den (mathematischen) Weißpunkt mit den Farbortkoordinaten x = y = 1/3, der in etwa einer Farbtemperatur von 5500 Kelvin entspricht.
Für das erste Licht emittierende Halbleiterbauelement wird ein erster Halbleiterchip oder ein erster Halbleiterchip in Verbindung mit einem ersten Wellenlängenkonversionselement gewählt, sodass die spektrale Verteilung des vom ersten Halbleiterbauelement abgestrahlten Lichts ein Maximum bei einer Wellenlänge von größer oder gleich 595 nm und besonders bevorzugt größer oder gleich 605 nm aufweist. Diese Wellenlänge wird auch als Peak-Wellenlänge bezeichnet.
Wird dabei für das Halbleiterbauelement lediglich ein erster Halbleiterchip verwendet, so weist dieser eine Epitaxieschichtenfolge aus einem InGaAlP-Verbindungs-Halbleitermaterial auf, das Licht mit vorgenanntem Merkmal aufweist. Alternativ dazu kann das erste Halbleiterbauelement auch als Vollkonversionshalbleiterbauelement ausgeführt sein und einen ersten Halbleiterchip aufweisen, der auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert, der im Betrieb blaues Licht abstrahlt. Dem ersten Halbleiterchip ist ein erstes Wellenlängenkonversionselement nachgeordnet, das ein Eu-dotiertes Keramikmaterial, insbesondere (Sr, Ba)₂Si₅N₈:Eu, aufweist. Das erste Wellenlängenkonversionselement ist dabei hinsichtlich seiner Konversionseffizienz derart ausgebildet, dass ein Anteil von größer oder gleich 90% des vom ersten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in rotes Licht umgewandelt wird.
Insbesondere kann ein beliebiges erstes Halbleiterbauelement gewählt werden, das Licht mit Farbortkoordinaten abstrahlt, die im mit 901 in 1 bezeichneten Farbortkoordinatenbereich liegen. Während die Lage des Farborts des vom ersten Halbleiterbauelement abgestrahlten Lichts entlang der Spektralfarblinie im Wesentlichen von der Peak-Wellenlänge des roten Lichts bestimmt wird, wird die Lage senkrecht zur Spektralfarblinie durch den Anteil des unkonvertierten blauen Lichts des ersten Halbleiterchips bei der Verwendung eines Vollkonversionsbauelements bestimmt.
Weiterhin wird ein zweites Halbleiterbauelement gewählt, das als Vollkonversionsbauelement ausgeführt ist und einen zweiten Halbleiterchip aufweist, der im Betrieb blaues Licht abstrahlt. Dem zweiten Halbleiterchip ist ein zweites Wellenlängenkonversionselement nachgeordnet, das im Wesentlichen die gesamte vom zweiten Halbleiterchip emittierte Strahlung, also einen Anteil von größer oder gleich 90%, in grünes Licht umwandelt. Das zweite Halbleiterbauelement wird dabei derart gewählt, dass es einen Farbort mit Farbortkoordinaten aufweist, die im in 1 mit 902 bezeichneten Farbortkoordinatenbereich liegen, für den insbesondere cx > 0,25 und cy > 0,45 gilt.
Das dritte Halbleiterbauelement weist einen dritten Halbleiterchip auf, der im Betrieb blaues Licht emittiert. Zusätzlich kann das dritte Halbleiterbauelement auch noch ein drittes Wellenlängenkonversionselement aufweisen, das einen Teil des vom dritten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in Licht mit einem gelben, grünen und/oder roten Farbeindruck umwandelt. Insbesondere ergibt eine Überlagerung des vom dritten Halbleiterchip direkt emittierten Lichts mit dem vom dritten Wellenlängenkonversionselement konvertierten Licht einen kaltweißen Leuchteindruck.
Das dritte Halbleiterbauelement wird dabei derart gewählt, dass es Licht mit einem Farbort abstrahlt, der durch Farbortkoordinaten charakterisiert ist, die im in 1 mit 903 bezeichneten Farbortkoordinatenbereich liegen, für den cx < 0,35 und cy < 0,4 gilt. Wird ein drittes Wellenlängenkonversionselement verwendet, so weist dieses besonders bevorzugt ein Ce-dotiertes Keramikmaterial auf Granatbasis und/oder ein Eu-dotiertes Keramikmaterial auf, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Durch die vorgenannte Auswahl des ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelements lässt sich durch die Einstellung des jeweiligen Betriebsstroms ohne weitere Vorauswahl der Halbleiterbauelemente aus den genannten Farbortkoordinatenbereichen 901, 902 und 903 jeweils Mischlicht mit einem warmweißen Leuchteindruck erzeugen.
Als besonders vorteilhaft hierfür haben sich folgende Kombinationen von Halbleiterchips und/oder Wellenlängenkonversionselementen für das erste, zweite und dritte Halbleiterbauelement erwiesen.
Für das erste Halbleiterbauelement kann entweder ein rot emittierender Halbleiterchip auf InGaAlP-Basis gewählt werden oder auch ein blau emittierender erster Halbleiterchip mit einem ersten Wellenlängenkonversionselement, das ein Keramikmaterial, basierend auf (Sr, Ba)₂Si₅N₈ aufweist.
Das zweite Halbleiterbauelement weist einen blau emittierenden zweiten Halbleiterchip und ein zweites Halbleiterbauelement auf auf Basis eines YAG:Ce-Keramikmaterials sowie Derivaten davon, die Ga und/oder Gd und/oder Sc aufweisen, auf Basis von LuAG:Ce und/oder auf Basis von Sr-SiON:Eu- und/oder Ba-SiON:Eu-Keramikmaterialien
Das dritte Halbleiterbauelement weist einen dritten Halbleiterchip auf, der blaues Licht abstrahlt. Alternativ dazu kann das dritte Halbleiterbauelement einen dritter, blaue emittierenden Halbleiterchip in Verbindung mit einem dritten Wellenlängenkonversionselement aufweisen, sodass das dritte Halbleiterbauelement kaltweißes Licht abstrahlt.
Simulationen haben gezeigt, dass die Überlagerung von Licht, das von derartigen ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelementen abgestrahlt wird, durch geringfügige Variationen beziehungsweise Anpassungen des jeweils abgestrahlten blauen und roten Lichts stets warmweißes Mischlicht mit einem CRI von größer als 80 erreicht werden kann.
In 2 wird der Farbort 904 für das Mischlicht eines Beleuchtungsmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem als erstes Halbleiterbauelement ein erster Halbleiterchip auf InGaAlP-Basis gewählt ist, der eine Peak-Wellenlänge von etwa 605 nm aufweist, wie durch den Farbort 908 angedeutet ist. Weiterhin wird ein zweites Halbleiterbauelement gewählt, das grünes Licht in den mit 905 bezeichneten Farbortkoordinatenbereich abstrahlt, während als drittes Halbleiterbauelement ein dritter Halbleiterchip in Verbindung mit einem dritten Wellenlängenkonversionselement gewählt wird, das kaltweißes Licht im mit 906 bezeichneten Farbortkoordinatenbereich abstrahlt. Die Farbortbereiche 905 und 906 stellen dabei rein beispielhaft typische, fertigungsbedingte Farbortvariationen von unsortierten kaltweißen dritten Halbleiterbauelementen sowie unsortierten grün emittierenden zweiten Halbleiterbauelementen dar.
Die Gewichtung der relativen Intensitäten des zweiten und des dritten Halbleiterbauelements zueinander kann stets derart gewählt werden, dass die aus dem zweiten und dritten Halbleiterbauelement resultierende Mischfarbe auf der mit 907 bezeichneten Verbindungslinie zwischen dem Farbort 908 des ersten Halbleiterbauelements und dem gewünschten Farbort 904 des Mischlichts liegt. Durch eine Gewichtung der Lichtintensität des ersten Halbleiterbauelements im Vergleich zu den Lichtintensitäten des zweiten und dritten Halbleiterbauelements kann somit für das Mischlicht der gewünschte Farbort 904 für einen warmweißen Leuchteindruck im Bereich von etwa 3000 K erreicht werden. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann das kaltweiß emittierende dritte Halbleiterbauelement auch durch ein blau emittierendes drittes Halbleiterbauelement ersetzt werden.
In 3 ist ein Ersatzschaltbild für ein Beleuchtungsmodul 100 mit ersten Halbleiterbauelementen 1, zweiten Halbleiterbauelementen 2 und dritten Halbleiterbauelementen 3 gezeigt, die rein beispielhaft Licht mit den in Verbindung mit 2 beschriebene Farbortbereichen abstrahlen. Weiterhin weist das Beleuchtungsmodul 100 zwei temperaturabhängige Strom regelnde Bauelemente 4 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als PTC-Widerstandselemente ausgeführt sind.
Um eine gewünschte Lichtintensität des vom Beleuchtungsmodul 100 abgestrahlten warmweißen Mischlichts mit einer Farbtemperatur von etwa 3000 K zu erreichen, weist das Beleuchtungsmodul 100 zwei erste Halbleiterbauelemente 1 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als rot emittierende Halbleiterchips, basierend auf einem InGaAlP-Verbindungs-Halbleitermaterial, ausgeführt sind.
Weiterhin weist das Beleuchtungsmodul 100 drei zweite Halbleiterbauelemente 2 sowie zwei dritte Halbleiterbauelemente 3 auf, die, wie in 2 gezeigt, derart hinsichtlich ihres abgestrahlten Lichts gewählt sind, dass sie auf verschiedenen Seiten der in 2 mit 907 eingezeichneten Verbindungslinie zwischen dem Farbort 908 der ersten Halbleiterbauelemente 1 und dem erwünschten Farbort 904 des vom Beleuchtungsmodul 100 abgestrahlten Mischlichts liegen.
Zur Herstellung des Beleuchtungsmoduls 100 werden die ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelemente 1, 2, 3 sowie die Strom regelnden Elemente 4 auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einem gemeinsamen Gehäuse oder einer Leiterplatte, montiert und entsprechend der gezeigten Verschaltung zwischen elektrischen Anschlüssen 5 und 6 verschaltet. Insbesondere weist das Beleuchtungsmodul 100 eine Serienschaltung auf, die eine erste Teilschaltung 91 sowie zwei zweite Halbleiterbauelemente 2 und ein drittes Halbleiterbauelement 3 zwischen den elektrischen Anschlüssen 5 und 6 aufweist. Die erste Teilschaltung 91 wird durch eine Parallelschaltung von zwei in Serie geschalteten ersten Halbleiterbauelementen 1 und einer zweiten Teilschaltung 92 gebildet. Die zweite Teilschaltung 92 weist eine Serienschaltung aus einem Strom regelnden Element 4 und einer Parallelschaltung mit einem zweiten und einem dritten Halbleiterbauelement 2, 3 auf. Die Parallelschaltung weist weiterhin ein zweites Strom regelndes Element 4 auf, das je nach Lichtintensität des zweiten und dritten Halbleiterbauelements 2, 3 der Parallelschaltung mit einem der beiden Äste der Parallelschaltung verbunden werden kann, wie durch die gepunktete Linie angedeutet ist.
Nach der Montage der Halbleiterbauelemente werden diese hinsichtlich ihrer Farbe, ihrer Leuchtintensität sowie ihrer Betriebsspannung vermessen, um eine genaue Einstellung des Mischlichts zu ermöglichen. Als Strom regelnde Bauelemente 4 werden einstellbare PTC-Widerstandsbauelemente verwendet, die in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise mittels Laserablation, bei einer bestimmten Temperatur auf einen gewählten Widerstandswert eingestellt werden können. Dadurch können die Strom regelnden Elemente 4 derart eingestellt werden, dass bei Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlüssen 5 und 6 das vom Beleuchtungsmodul 100 abgestrahlte Licht einen warmweißen Leuchteindruck mit einer Farbtemperatur von etwa 3000 K abstrahlt. Durch die Einstellung des in der Parallelschaltung aus dem zweiten und dem dritten Halbleiterbauelement 2, 3 enthaltenen Strom regelnden Bauelements 4 kann ein Punkt auf der in 2 mit 907 bezeichnete Linie durch eine Mischung des von den zweiten und dritten Halbleiterbauelementen 2 und 3 abgestrahlten Lichts erreicht werden. Durch Einstellung des Strom regelnden Bauelements 4, das mit der genannten Parallelschaltung in Serie geschaltet ist, kann eine Einstellung der relativen Helligkeiten der zweiten und dritten Halbleiterbauelemente 2, 3 im Verhältnis zu den ersten Halbleiterbauelementen 1 erreicht werden, sodass dadurch der gewünschte Farbort 904 erreicht werden kann.
Um eine möglichst homogene Farbabstrahlung zu erreichen, kann das Beleuchtungsmodul 100 ein optisches Element in Form einer Streuplatte oder einer Streufolie zur Durchmischung des von den Halbleiterbauelementen 1, 2, 3 jeweils abgestrahlten Lichts aufweisen (nicht gezeigt).
Bei der Verwendung eines LuAG:Ce-Keramikmaterials für das jeweilige zweite Wellenlängenkonversionselement der zweiten Halbleiterbauelemente 2 hat sich gezeigt, dass die Intensität des von den zweiten Halbleiterbauelementen 2 abgestrahlten Lichts in etwa doppelt so groß sein muss wie die des jeweils von den ersten und dritten Halbleiterbauelementen abgestrahlten Lichts.
Abgesehen von den vorab genannten Merkmalen für die Halbleiterbauelemente 1, 2, 3 können unsortierte Halbleiterbauelemente verwendet werden. Durch die gezeigte Verschaltung der Halbleiterbauelemente 1, 2, 3 ist stets ein Beleuchtungsmodul 100 herstellbar, das warmweißes Licht im Bereich einer Farbtemperatur von etwa 3000 K abstrahlt. Durch die Verwendung von PTC-Widerstandselementen für die Strom regelnden Elemente 4 können Farbortdriften, die durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden, kompensiert werden, sodass das gezeigte Beleuchtungsmodul 100 in einem weiten Temperaturbereich Licht mit dem gewünschten warmweißen Leuchteindruck abstrahlen kann.
4 ist ein Ersatzschaltbild für ein Beleuchtungsmodul 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel erste Halbleiterbauelemente 1 aufweist, die, wie oben beschrieben, als Vollkonversionsbauelemente ausgeführte.
Dabei sind zwei erste Halbleiterbauelemente 1, ein zweites Halbleiterbauelement 2 und eine erste Teilschaltung 91 zwischen den elektrischen Anschlüssen 5 und 6 in Serie geschaltet.
Die erste Teilschaltung 91 ist als Parallelschaltung einer zweiten Teilschaltung 92 mit einem dritten Halbleiterbauelement 3 gebildet, das mit einem Strom regelnden Element 4 in Form eines PTC-Widerstandselements verschaltet ist. Das dritte Halbleiterbauelement 3 kann dabei wahlweise blaues oder kaltweißes Licht abstrahlen. Dadurch, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 zusätzlich zu den als Vollkonversionsbauelementen ausgeführten zweiten Halbleiterbauelementen 2 auch die ersten Halbleiterbauelemente 1 als Vollkonversionsbauelemente ausgeführt sind, die jeweils bei Erhöhung der Betriebstemperatur eine Farbortverschiebung in Richtung blauer Farborte aufweisen, ist ein geringerer zusätzlicher Anteil von blauem Licht in Form des dritten Halbleiterbauelements 3 nötig, um Mischlicht mit der gewünschten warmweißen Farbtemperatur zu erreichen. Dadurch ist es möglich, die ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 hinsichtlich ihrer Lichtintensität mittels des Strom regelnden Elements 4 gegenüber der Lichtintensität des dritten Halbleiterbauelements einzustellen und aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Widerstands des Strom regelnden Elements 4 über einen weiten Temperaturbereich konstant zu halten.
Alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen in den 3 und 4 können die Beleuchtungsmodule 100 und 200 anstelle der als PTC-Widerstandselemente ausgeführten Strom regelnden Elemente 4 beispielsweise auch Licht- und/oder Temperatur-Sensoren in Verbindung mit aktiv regelnden Komponenten, beispielsweise in Form eines Mikrocontrollers, aufweisen.
Ist die Einstellung des Farborts des Mischlichts nur bei einer bestimmten Temperatur erwünscht, können die Beleuchtungsmodule 100 und 200 auch nur die ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelemente 1, 2, 3 ohne die zusätzlichen Strom regelnden Elemente 4 aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008057347 [0004]

Claims

Beleuchtungsmodul, aufweisend: ein erstes Licht emittierendes Halbleiterbauelement (1), das im Betrieb rotes Licht (901) abstrahlt, ein zweites Licht emittierendes Halbleiterbauelement (2), das im Betrieb grünes Licht (902) abstrahlt und ein drittes Licht emittierendes Halbleiterbauelement (3), das im Betrieb blaues oder kaltweißes Licht (903) abstrahlt, wobei das zweite Halbleiterbauelement (2) einen blau emittierenden zweiten Halbleiterchip und ein zweites Wellenlängenkonversionselement aufweist, das einen Anteil von größer oder gleich 90% des vom zweiten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in das grüne Licht (902) umwandelt, und wobei eine Überlagerung des vom ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement (1, 2, 3) jeweils abgestrahlten Lichts (901, 902, 903) warmweißes Licht (904) ergibt.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1, wobei das vom ersten Halbleiterbauelement (1) emittierte rote Licht (901) eine Peakwellenlänge von größer oder gleich 595 nm, insbesondere von größer oder gleich 605 nm, aufweist.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vom zweiten Halbleiterbauelement (2) abgestrahlte grüne Licht (902) Farbortkoordinaten cx und cy mit cx > 0,25 und cy > 0,45 aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das vom dritten Halbleiterbauelement (3) abgestrahlte Licht (903) Farbortkoordinaten cx und cy mit cx < 0,35 und cy < 0,4 aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das vom zweiten Halbleiterbauelement (2) abgestrahlte grüne Licht (902) eine spektrale Breite von größer oder gleich 70 nm aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das dritte Halbleiterbauelement (3) kaltweißes Licht (903) emittiert und das zweite Wellenlängenkonversionselement ein Ce-dotiertes Keramikmaterial auf Granatbasis und/oder ein Eu-dotiertes Keramikmaterial auf Basis eines Siliziumoxynitrids aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das dritte Halbleiterbauelement (3) blaues Licht (903) emittiert und das zweite Wellenlängenkonversionselement ein Ce-dotiertes Keramikmaterial auf Granatbasis und/oder ein Eu-dotiertes Keramikmaterial auf Basis eines Siliziumoxynitrids aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Halbleiterbauelement (1) einen rot emittierenden ersten Halbleiterchip aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Halbleiterbauelement (1) einen blau emittierenden ersten Halbleiterchip und ein erstes Wellenlängenkonversionselement aufweist, das einen Anteil von größer oder gleich 90% des vom ersten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in rotes Licht (901) umwandelt.
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 9, wobei das erste Wellenlängenkonversionselement ein Eu-dotiertes Keramikmaterial, insbesondere (Sr, Ba)₂Si₅N₈:Eu und/oder CaAlSiN₃:Eu, aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend zumindest ein Licht- und/oder Temperatur-empfindliches Strom regelndes Bauelement (4), das im Betrieb zumindest einen Betriebsstrom eines Halbleiterbauelements abhängig von einer Lichtleistung und/oder einer Temperatur des Halbleiterbauelements regelt.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei dem ersten, zweiten und dritten Halbleiterbauelement (1, 2, 3) ein optisches Element zur Durchmischung des abgestrahlten Lichts (901, 902, 903) nachgeordnet ist.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Beleuchtungsmodul eine Serienschaltung mit einer ersten Teilschaltung (91), zwei zweiten Halbleiterbauelementen (2) und einem dritten Halbleiterbauelement (3) aufweist, wobei die erste Teilschaltung (91) zwei in Serie geschaltete erste Halbleiterbauelemente (1) und parallel dazu eine zweite Teilschaltung (92) aufweist, wobei die zweite Teilschaltung (92) zumindest ein Licht- und/oder Temperatur-empfindliches Strom regelndes Bauelement (4) und eine Parallelschaltung eines zweiten und eines dritten Halbleiterbauelements (2, 3) aufweist und wobei die ersten Halbleiterbauelemente (1) rot emittierende erste Halbleiterchips aufweisen.
Beleuchtungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Beleuchtungsmodul eine Serienschaltung mit einer ersten Teilschaltung (91), zwei ersten Halbleiterbauelementen (1) und einem zweiten Halbleiterbauelement (2) aufweist, wobei die erste Teilschaltung (91) eine Parallelschaltung mit einem dritten Halbleiterbauelement (3) in Serie mit einem Licht- und/oder Temperatur-empfindlichen Strom regelnden Bauelement (4) und parallel dazu einer zweiten Teilschaltung (92) aufweist, wobei die zweite Teilschaltung (92) ein erstes Halbleiterbauelement (1) und parallel dazu verschaltet ein zweites Halbleiterbauelement (2) aufweist und wobei jedes der ersten Halbleiterbauelemente (1) jeweils einen blau emittierenden ersten Halbleiterchip und ein erstes Wellenlängenkonversionselement aufweist, das einen Anteil von größer oder gleich 90% des vom jeweiligen ersten Halbleiterchip emittierten blauen Lichts in rotes Licht (901) umwandelt.