DE102014110833A1 - Circadiangerechte LED-Lichtquelle - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen von circadiangerechten LED-Lichtquellen offenbart. Eine Lichtquelle ist so ausgebildet, dass sie eine erste LED-Emission (z. B. eine oder mehrere LEDs, die ein erstes Spektrum emittieren) und eine zweite LED-Emission (z. B. eine oder mehrere LEDs, die ein zweites Spektrum emittieren) aufweist, wobei die erste und die zweite LED-Emission in einem ersten Verhältnis und in einem zweiten Verhältnis so kombiniert werden, dass die relative circadiane Stimulation beim Wechsel vom ersten Verhältnis zum zweiten Verhältnis unter Aufrechterhalten eines Farbwiedergabeindexes von mehr als 80 verändert wird.

Description

• GEBIET
• Die Offenbarung betrifft das Gebiet der Beleuchtungsprodukte und bezieht sich im Besonderen auf Vorrichtungen und Verfahren zum Schaffen von circadiangerechten LED-Lichtquellen.
• HINTERGRUND
• Die Identifizierung von nicht zum Sehvermögen gehörenden Fotorezeptoren im menschlichen Auge (sogenannten fotosensitive Ganglienzellen bzw. ”ipRGCs”, von englisch: intrinsically photosensitive retinal ganglion cells), die mit dem circadianen System verbunden sind, hat ein beträchtliches Interesse an Auswirkungen verschiedener Lichtspektren auf die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen geweckt. Eine starke circadiane Stimulation kann positive Auswirkungen haben, wie beispielsweise Aufhebung von Schlafstörungen, Heben der Laune, Steigern der Aufmerksamkeit sowie der kognitiven Leistungsfähigkeit und Linderung einer saisonal-affektiven Störung (Winterdepression). Eine circadiane Stimulation zur Unzeit kann dagegen auch mit einer Störung der inneren biologischen Uhr und einer Melatoninhemmung einhergehen und mit Krankheiten wie beispielsweise Krebs, Herzleiden, Adipositas und Diabetes in Zusammenhang gebracht werden.
• Eine circadiane Stimulation steht mit einer Erhöhung der Glucocorticoidwerte und einer Senkung der Melatoninwerte in Zusammenhang und ist besonders gegenüber Licht aus dem blauen Wellenlängenbereich empfindlich. Da lichtemittierende Dioden (LEDs) enthaltende Beleuchtungsprodukte überwiegend auf LEDs basieren, die weißes Licht emittieren, das durch Umwandlung blauen Primärlichts mithilfe von Leuchtstoffen geschaffen wird, weisen die meisten Beleuchtungsquellen auf LED-Basis nunmehr höhere circadiane Stimulationsniveaus auf als die herkömmlichen Quellen, die durch sie ersetzt werden sollen.
• Außerdem sind Beleuchtungsprodukte selten (anders als durch bloßes Dimmen) einstellbar und ältere Beleuchtungsprodukte haben auch keine Auswirkungen auf die tageszeitlichen oder circadianen Zyklen von Menschen. Erschwerend kommt noch hinzu, dass scheinbar einstellbare ältere Beleuchtungsprodukte im gesamten einstellbaren Bereich keine gute Farbwiedergabequalität besitzen.
• Es besteht daher ein Bedarf an einer Technik bzw. an Technologien zur Herstellung von Beleuchtungsprodukten, bei der bzw. denen die Lichtemission (z. B. die LED-Lichtemission) so gesteuert werden kann, dass unterschiedliche circadiane Stimulationsniveaus verfügbar sind und gleichzeitig gewünschte Lichtqualitätsmerkmale wie beispielsweise ähnlichste Farbtemperatur (CCT von englisch: Correlated Color Temperature) und Farbwiedergabeindex (CRI von englisch: Color Rendering Index) eingehalten werden. Ferner besteht ein Bedarf an einem Beleuchtungssystem, bei dem eine erste Zusammensetzung der Lichtemission und eine zweite Zusammensetzung der Lichtemission so ausgebildet sind, dass ein Wechsel von der ersten Zusammensetzung zur zweiten Zusammensetzung die circadiane Stimulation entsprechend verändert aber gleichzeitig einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufrechterhält und die ähnlichste Farbtemperatur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs hält.
• Die zuvor genannten älteren Technologien bieten keine Möglichkeit zur effizienten Realisierung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle. Es besteht daher ein Bedarf an besseren Lösungsansätzen.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Die Stimulation des menschlichen circadianen Systems kann sich bei Vermeidung gesundheitsschädlicher Auswirkungen positiv auswirken, wenn ein circadianer Lichtzyklus in einer zum natürlichen Lichtzyklus (Tagesverlauf der Sonneneinstrahlung) ähnlichen Weise stimuliert wird, d. h. hohe Beleuchtungsniveaus in Verbindung mit hohem Blauanteil am Morgen und mittags sowie geringe Beleuchtungsniveaus mit stark verringertem Blauanteil am Abend.
• Die in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen beschreiben die Herstellung und Verwendung verschiedener Kombinationen unterschiedlicher LED-Emissionsspektren, sowie die Herstellung von Weißlichtquellen die sich so einstellen lassen, dass sie Bereiche zyklisch durchlaufen, die sich von Licht mit hoher circadianer Stimulation zu Licht mit geringer circadianer Stimulation erstrecken, und gleichzeitig eine angemessene Farbwiedergabe (Farbwiedergabeindex > 80 und R9 > 0) und einen Weißpunkt aufrechterhalten.
• In einer ersten Ausgestaltung werden Lichtquellen angegeben, die zumindest eine durch eine erste Emission gekennzeichnete erste LED-Emissionquelle und zumindest eine durch eine zweite Emission gekennzeichnete zweite LED-Emissionsquelle aufweisen, wobei die erste Emission und die zweite Emission für ein Erstellen einer ersten kombinierten Emission und einer zweiten kombinierten Emission ausgebildet sind, und wobei die erste kombinierte Emission durch eine erste spektrale Leistungsdichte (SPD von englisch spectral power density) und Anteile Fv1 und Fc1 gekennzeichnet und die zweite kombinierte Emission durch eine zweite SPD und Anteile Fv2 und Fc2 gekennzeichnet ist, Fv1 den Anteil der Leistung der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm darstellt, Fc1 den Anteil der Leistung der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellt, Fv2 den Anteil der Leistung der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm darstellt, Fc2 den Anteil der Leistung der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellt, die erste SPD und die zweite SPD einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweisen, Fv1 zumindest 0,05 beträgt, Fc2 zumindest 0,1 beträgt und Fc1 um wenigsten 0,02 kleiner als Fc2 ist.
• In einer zweiten Ausgestaltung werden Anzeigesysteme angegeben, die eine durch eine erste Emission gekennzeichnete erste LED-Emissionsquelle und eine Anzeige aufweisen, die zur Emission einer durch einen ersten Leistungsanteil Fv1 im Bereich von 400 bis 435 nm gekennzeichnete SPD ausgebildet ist, wobei das Anzeigesystem durch ein Gamut von zumindest 70% dessen von NTSC gekennzeichnet ist, die erste SPD im Wesentlichen weiß mit einer ähnlichsten Farbtemperatur aus dem Bereich von 3000 bis 9000 K ist und Fv1 zumindest 0,05 beträgt.
• In einer dritten Ausgestaltung werden Lichtquellen angegeben, die ein zur Emission einer Primäremission ausgebildetes LED-Bauelement und ein oder mehrere an die Primäremission gekoppelte wellenlängenkonvertierende Materialien aufweisen, wobei ein Teil der Primäremission von den wellenlängenkonvertierenden Materialien zum Erzeugen einer Sekundäremission absorbiert wird, wobei eine Kombination der Primäremission und der Sekundäremission weißes Licht erzeugt, das durch eine SPD mit einer ähnlichsten Farbtemperatur und einem Farbwiedergabeindex gekennzeichnet ist, wobei zumindest 5% der SPD-Leistung in einem Wellenbereich von 400 bis 435 nm liegt, wobei eine circadiane Stimulation der SPD weniger als 80% einer circadianen Stimulation einer Referenzbeleuchtung von gleicher Farbtemperatur beträgt und worin das weiße Licht durch einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 gekennzeichnet ist.
• In einer vierten Ausgestaltung werden Beleuchtungssysteme angegeben, die ein zur Emission einer durch eine primäre SPD gekennzeichneten Primäremission ausgebildetes LED-Bauelement und zumindest einen optisch an die Primäremission gekoppelten Leuchtstoff aufweist, wobei der zumindest eine Leuchtstoff durch eine sättigbare Absorption innerhalb eines cyanblauen Wellenlängenbereichs gekennzeichnet ist, wobei das LED-Bauelement für eine Ansteuerung durch ein zum Dimmen der Primäremission ausgebildetes Leistungssignal ausgebildet ist, wobei das System bei einem ersten Leistungsniveau eine durch einen ersten Anteil fc1 der Spektralleistung in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine erste Farbtemperatur gekennzeichnete erste SPD emittiert, wobei das System bei einem zweiten Leistungsniveau eine durch einen zweiten Anteil fc2 der Spektralleistung in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine zweite Farbtemperatur gekennzeichnete zweite SPD emittiert und wobei das zweite Leistungsniveau geringer als das erste Leistungsniveau ist und der zweite Anteil fc2 weniger als 80% des ersten Anteils fc1 beträgt.
• KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Wie Fachleuten selbstverständlich dienen die in dieser Schrift erläuterten Figuren lediglich Veranschaulichungszwecken. Die Figuren sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
• 1A stellt ein Diagramm dar, das einen Wellenlängenbereich zur circadianen Stimulation zeigt, wie er gemäß einigen Ausführungsformen zum Einstellen einer circadiangerechten LED-Lichtquelle verwendet wird,
• 1B zeigt den Einflusses einer Lichtquelle auf das circadiane System bei verschiedenen Messungen.
• 1C zeigt die relative circadiane Stimulation von 3300 K-Weißlichtquellen gemäß einigen Ausführungsformen, die aus einer mit einem grünemittierenden und rotemittierenden Leuchtstoff kombinierten primären LED (mit violetter bis blauer Emission) gebildet sind und circadiane Wellenlängenbereiche mit unterschiedlichen Halbwertsbreiten und einem Maximum bei 465 nm aufweisen.
• 1D zeigt auf die Emission bei 600 nm normierte spektrale Leistungsdichten (SPDs) von 3300 K-Weißlichtquellen gemäß einigen Ausführungsformen, die aus einer mit einem grünemittierenden und rotemittierenden Leuchtstoff kombinierten primären LED (mit violetter bis blauer Emission) gebildet sind.
• 1E zeigt die circadiane Stimulation einer auf zwei Leuchtstoffen basierenden LED-Weißlichtquelle bei 3300 K gemäß einigen Ausführungsformen als Funktion der Wellenlänge des Emissionsmaximums der primären LED.
• 1F zeigt den Verlauf der prognostizierten Melatoninhemmung als Funktion der Beleuchtungsstärke am Auge bei einer Beleuchtungsdauer von 90 Minuten gemäß einigen Ausführungsformen.
• 2A zeigt spektrale Leistungsdichten (SPDs) von LEDs mit Wellenlängenkombinationen, die gemäß einigen Ausführungsformen zur Ausbildung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle verwendet werden.
• 2B zeigt eine einer ersten LED-Emission entsprechende SPD, wie sie gemäß einigen Ausführungsformen zur Ausbildung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle verwendet wird.
• 2C zeigt eine einer zweiten LED-Emission entsprechende SPD, wie sie gemäß einigen Ausführungsformen zur Ausbildung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle verwendet wird.
• 3A stellt ein Diagramm dar, das die Farbwiedergabeeigenschaften einer circadiangerechten LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen bei drei verschiedenen Farbtemperaturen zeigt.
• 3B stellt ein Diagramm dar, das die von einer circadiangerechten LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen herrührende relative circadiane Stimulation bei drei verschiedenen Farbtemperaturen zeigt.
• 4A zeigt ein Beispiel eines Lichtbandes, das zur Realisierung einer LED-Weißlichtquelle, die gemäß einigen Ausführungsformen auf Basis messbarer Größen und/oder Veränderungen in der Umgebung einstellbar ist.
• 4B zeigt einen schmalbandigeren (gaußschen) circadianen Stimulationsbereich mit einer Halbwertsbreite (FWHM von englisch Full-Width-Half-Maximum) von 30 nm und einem Maximum bei 465 nm.
• 4C1 und 4C2 zeigen eine Emission einer ersten violett gepumpten LED mit zwei Leuchtstoffen bzw. einer zweiten violett gepumpten LED mit blauem Leuchtstoff entsprechend einigen Ausführungsformen.
• 4D1 zeigt die einzelnen LED-basierenden Spektren und das kombinierte LED-basierende Spektrum von 4C1 und 4C2.
• 4D2 zeigt Unterschiede in den Farbeigenschaften und Niveaus circadianer Stimulation gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4E1 und 4E2 zeigen eine Emission einer ersten violett gepumpten LED mit zwei Leuchtstoffen bzw. einer zweiten blau emittierenden LED gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4F1 zeigt die einzelnen LED-basierenden Spektren und das kombinierte LED-basierende Spektrum von 4D1 und 4D2.
• 4F2 zeigt Unterschiede in den Farbeigenschaften und Niveaus circadianer Stimulation gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4G zeigt die circadiane Stimulation als Funktion der Farbtemperatur bestimmter Lichtquellen.
• 4H zeigt eine Lichtband mit zwei verschiedenen LED-Sätzen, das zum Realisieren einer circadiangerechten LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen von einem Zeitgeber zum Einstellen der Zusammensetzung der LED-Emissionswellenlänge gesteuert wird.
• 4I zeigt SPDs von weißen Bildschirmen zweier Anzeigesysteme gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4J zeigt eine prognostizierte Melatoninhemmung gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4K zeigt das von einem weißen Bildschirm gemäß einigen Ausführungsformen emittierte Spektrum.
• 4L1 und 4L2 veranschaulichen die gemäß einigen Ausführungsformen bei einer üblichen LED-beleuchteten Flüssigkristallanzeige vorliegenden Umstände.
• 4M zeigt die berechnete relative circadiane Stimulation und die berechnete relative Bildschirmhelligkeit.
• 4N1 und 4N2 zeigen Situationen bei denen das Leuchtstoffsystem gemäß einigen Ausführungsformen so eingestellt ist, dass es mit einer gewählten primären Wellenlänge des Emissionsmaximums besser zusammenwirkt.
• 5A stellt ein Diagramm dar, das eine lineare Farbartkurve in einem x-y-Farbraum zeigt, wie er von einer circadiangerechten LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen erzeugt wird.
• 5B stellt eine Graphik dar, die die Form eines weißes Licht umgrenzenden Bereichs zeigt, wie er von einer circadiangerechten LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen erzeugt wird.
• 5C1 bis 5C4 zeigen Charakteristika von zwei unabhängig voneinander gesteuerten LED-Sätzen gemäß einigen Ausführungsformen.
• 6A zeigt eine LED-Lampe, die eine circadiangerechte LED-Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen verwendet, in einer Explosionsdarstellung, 6B in einer Darstellung der zusammengebauten Form.
• 7 zeigt ein Schaltbild eines Mehrkanalsteuersystems gemäß einigen Ausführungsformen, wie es bei einer LED-Lampe, bei der eine circadiangerechte LED-Lichtquelle eingesetzt wird, verwendet wird.
• 8 zeigt eine verschachtelte Anordnung von zwei LED-Strängen zur Ausbildung einer circadiangerechten Zweikanal-Anordnung, wie sie bei einer LED-Lampe gemäß einigen Ausführungsformen verwendet wird.
• 9A stellt eine Auswahl von Lampenformen gemäß einigen Ausführungsformen vor, die verschiedenen Normen entsprechen.
• 9B bis 9I stellt eine Auswahl von unterschiedlich geformten Einbauleuchten gemäß einigen Ausführungsformen vor.
• 10A bis 10I zeigen bildliche Darstellungen von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Form von Lampenbauformen gemäß einigen Ausführungsformen.
• 11A zeigt eine ursprüngliche SPD einer LED-Weißlichtquelle und eine gefilterte SPD nach Entfernen des blauen Lichts gemäß einigen Ausführungsformen.
• 11B zeigt eine ursprüngliche SPD einer LED-Weißlichtquelle und eine umgewandelte SPD nachdem gemäß einigen Ausführungsformen blaues Licht durch einen Leuchtstoff absorbiert und in gelbes Licht umgewandelt wurde.
• 12 zeigt gemäß einigen Ausführungsformen ein Emissionsspektrum einer LED-Weißlichtquelle mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von 3000 K und einem Farbwiedergabeindex von etwa 90, sowie das Emissions- und das Absorptionsspektrum eines sättigbaren roten Leuchtstoffs.
• 13 zeigt einen möglichen Weg zur Kombination einer LED-Weißlichtquelle mit einem solchen sättigbaren Leuchtstoff gemäß einigen Ausführungsformen.
• 14A und 14B zeigen spektrale bzw. colorimetrische Eigenschaften eines LED-Beleuchtungssystems gemäß einigen Ausführungsformen.
• 15A1 bis 15I zeigen bildliche Darstellungen von konkreten Beleuchtungen.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Es wird nun ausführlich auf konkrete Ausführungsformen eingegangen. Die offenbarten Ausführungsformen sind nicht als Beschränkung der Ansprüche anzusehen.
• Nicht zum Sehvermögen gehörende Fotorezeptoren im menschlichen Auge (sogenannte photosensitive Ganglienzellen) sind mit dem circadianen System verbunden. Während immer noch Details des circadianen Anregungsbandes bekannt werden, besteht Übereinstimmung darin, dass das Anregungsband im blauen Bereich um 465 nm ein Maximum aufweist.
• Das Diagramm 1A00 von 1A zeigt einen zur Einstellung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle verwendeten Wellenlängenbereich zur circadianen Stimulation (CSWR von circadian stimulation wavelength range) 102, wie von Brainard et al. in The Journal of Neuroscience, 15. August 2001, 21(16): 6405–6412 (Brainard) vorgestellt, im Vergleich mit dem Bereich für das photopische Sehen 104. Bei einem solch breiten effektiven Wirkungsspektrum scheint es, dass zur Änderung der circadianen Stimulation bei einer Weißlichtquelle nur wenig anderes getan werden kann, als den relativ kurzwelligen Anteil zu verändern, das heißt die ähnlichste Farbtemperatur. Jüngste Ergebnisse legen jedoch nahe, dass der relevante CSWR tatsächlich viel enger ist als von Brainard et al. vorgestellt. In Rahman et al., Endocrinology, 7. August 2008, 149(12): 6125–6135 wird zum Beispiel aufgezeigt, dass eine Erhöhung der Glukokortikoidwerte und eine Melatoninhemmung durch Filtern des Blaulichts in einem Wellenlängenbereich von nur 450 bis 480 nm vermieden werden kann. Diese sind insofern von Wichtigkeit, als ein schmalerer CSWR bedeutet, dass eine größere Flexibilität bei der Gestaltung von Weißlichtquellen mit gewünschter Lichtqualität gegeben sein sollte, und gleichzeitig der Umfang der circadianen Stimulation gesteuert werden kann. Bemerkenswert ist ferner, dass Brainard et al. ein symmetrisch geformtes Wirkungsspektrum an ihre experimentellen Daten angepasst haben. Eine sorgfältige Analyse der experimentellen Punkte in 5 von Brainard et al. zeigt jedoch, dass die experimentelle Reaktion bei kurzer Wellenlänge (z. B. 420 nm) wesentlich geringer ist als die mit der angepassten Kurve erhaltenen. Mit anderen Worten gibt es Hinweise, dass der CSWR insbesondere bei kurzen Wellenlängen nicht genau bekannt ist und schmaler sein kann, als in einigen Wirkungsspektren gezeigt.
• Eine durch ipRGCs vermittelte circadiane Stimulation (CS) einer Beleuchtung mit einer spektralen Leistungsverteilung SPD als Funktion der Wellenlänge λ kann folgendermaßen modelliert werden:

  

  wobei c(λ) das circadiane Stimulationsspektrum darstellt. Bei zwei Beleuchtungen A und B mit gleichem Lichtstrom (bei Beleuchtungsanwendungen relevant) ist die relative circadiane Stimulation (CS) von A gegenüber B:

  

  wobei LE das Lumenäquivalent der spektralen Leistungsverteilung darstellt.
• 1B zeigt den Einfluss einer Lichtquelle auf das circadiane System als Funktion der Lichtintensität. Der Einfluss einer Lichtquelle auf das circadiane System hängt von der relativen CS, der Lichtintensität (z. B. Beleuchtungsstärke bzw. Lux-Niveau) und der Beleuchtungszeit ab. Man kann die relative CS mit den Daten der von Brainard offenbarten monochromatischen Anregung kombinieren. Man erhält dann 1B, die die Melatoninhemmung bei verschiedenen Beleuchtungsstärken und verschiedenen Lichtquellen zeigt.
• 1B zeigt die Melatoninhemmung als Funktion der Beleuchtungsstärke (Lux) am menschlichen Auge nach neunzigminütiger Beleuchtung. Die Kurve 111 zeigt die Reaktion auf eine monochromatische Bestrahlung bei 460 nm und ist Brainard direkt entnommen. Die Kurve 112 zeigt die Reaktion auf ein Normlicht D65. Die Kurve 113 zeigt die Reaktion auf eine Beleuchtung mit einem Normlicht A. Die Kurven 112 und 113 werden durch Verschieben der Kurve 111 entsprechend ihrer relativen CS erhalten.
• 1B zeigt, dass bei einer herkömmlichen Wohnraumbeleuchtungssituation (300 lx mit einem CIE A gemäßen Leuchtmittel, das für eine Glühbirne repräsentativ ist) eine signifikante Melatoninhemmung vorliegt: ungefähr 50% nach 90 min. Daher kann das circadiane System sogar in dieser häufig vorkommenden Situation betroffen sein. Bei Lichtquellen mit einer größeren relativen CS als bei einem Beleuchtungsmittel A, kann die Auswirkung stärker sein.
• Die folgenden Figuren und Texte dienen dem Vergleich der relativen CS verschiedener LED-Weißlichtquellen. 1C zeigt eine relative circadiane Stimulation (CS) von 3300 K-Weißlichtquellen, die aus einer mit einem Grün emittierenden und Rot emittierenden Leuchtstoff kombinierten primären LED (mit violetter bis blauer Emission) gebildet sind. In 1C gibt die x-Achse die zentrale Emissionswellenlänge der primären LED und die y-Achse die relative circadiane Stimulation (auf CIE A normalisiert) an. Die circadiane Stimulation wurde bei verschiedenen wie in der Figur (siehe 1A) bezeichneten Halbwertsbreiten (von 10 bis 90 nm) unter der Annahme eines circadianen Stimulationswellenlängenbereichs berechnet, der ein Maximum bei 465 nm und eine gaußförmige Verteilung aufweist. Als zum Erhalt der Weißlichtquelle geeignete Leuchtstoffe können Eu^{2 +}-dotierte Materialien verwendet werden. Ein Beispiel für einen Grünemitter ist BaSrSiO:Eu²⁺. Ein Beispiel für einen Rotemitter ist CaAlSiN:Eu^{2 +}. In 1C betragen das Verhältnis der grünen und roten Wellenlängen der Emissionsmaxima zur Halbwertsbreite 530/100 bzw. 630/100. Wie unten beschrieben wird, können auch andere Leuchtstoffe verwendet werden. Außer Leuchtstoffen können auch andere Licht zu größeren Wellenlängen konvertierende Materialen verwendet werden, beispielsweise organische Materialien oder Halbleiter wie Nanopartikel, die auch als ”Quantenpunkte” bekannt sind. Bei anderen Ausführungsformen können die grüne und/oder rote Emission durch LEDs realisiert werden. Wie in 1C bezeigt, liegen bei breiten CSWRs (z. B. 90 nm Breite 123 und 70 nm Breite 124), wenn die Wellenlänge zu kurz wird, nur eine geringe Empfindlichkeit gegenüber der Wellenlänge der primären LED oder sogar eine Einbuße vor. Bei schmaleren CSWRs (z. B. 10 nm 121 und 30 nm 122) kann eine Reduzierung der Wellenlänge der primären LED jedoch einen großem Gewinn mit sich bringen. Bei einem CSWR 122 mit 30 nm Halbwertsbreite beträgt die relative CS für eine im violetten (≈ 405 bis 425 nm) primär angeregte 3300 K-LED ungefähr die Hälfte der eines CIE A Beleuchtungsmittels (2856 K) 125. Die circadiane Stimulation durch eine Lichtquelle 122 ist daher geringer als die vieler Glühlampen und drastisch geringer als die einer 3300 K-LED 123 auf der Basis von 425 nm (blau), die eine etwa 20% höhere CS als CIE A aufweist. In 1D sind SPDs verschiedener LED Lichtquellenemissionen, einschließlich der von 1C normalisiert auf eine Emission bei 600 nm dargestellt. Die SPDs sind zum Beispiel durch unterschiedliche violette Anteile gekennzeichnet. Bei jeder SPD wird ein Farbwiedergabeindex von 80 oder mehr eingehalten und R9 ist größer als Null (ungefähr 10).
• Nicht- oder schwach-circadian-stimulierende Lichtquellen sind zum Beispiel für die Abendbeleuchtung wünschenswert, um eine Erhöhung der Glucocorticoidwerte und eine Senkung der Melatoninwerte zu vermeiden, und um Menschen so auf einen gesunden Schlaf vorzubereiten. Bezüglich des CSWR von 1C mit einer Halbwertsbreite von 30 nm zeigt 1E die CS einer 3300 K LED-Weißlichtquelle auf Basis von zwei Leuchtstoffen als Funktion der Wellenlänge des Emissionsmaximums der primären LED. Das Lumenäquivalent der SPD ist bei einer Primäremission von 455 nm hoch (ungefähr 320 lm/Wopt), wobei auch die CS hoch ist (in etwa das Doppelte von CIE A). Bei einer Verringerung der Peakwellenlänge der primären LED auf unterhalb von 455 nm, fällt die CS dramatisch ab. Ferner nimmt das LE bei einer Reduzierung der Peakwellenlänge der primären LED auf unter 420 nm ebenfalls ab. Es gibt daher einen Bereich der Wellenlängen der Emissionsmaxima primärer LEDs, bei dem das LE immer noch verhältnismäßig hoch, die CS gegenüber CIE A jedoch verringert ist. Insbesondere der Wellenlängenbereich von 405 bis 435 nm ermöglicht eine reduzierte CS und ein vernünftiges LE. Mehrere Standard-LED-Quellen mit dieser ähnlichsten Farbtemperatur weisen ein LE von etwa 300 auf, so dass Ausführungsformen mit einem LE von etwa 200 oder etwa 250 als akzeptabel angesehen werden können, da sie eine viel geringere CS als Standardquellen aufweisen.
• 1F veranschaulicht ferner die Vorteile solcher Lichtquellen. 1F zeigt den Verlauf der vorhergesagten Senkung der Melatoninwerte über der Beleuchtungsstärke am Auge bei einer 90-minütigen Exposition. Die Kurve 151 bezieht sich auf eine LED-Quelle mit einem Maximum der Primäremission bei 415 nm und die Kurve 152 bezieht sich auf eine LED-Quelle mit einem Maximum der Primäremission bei 455 nm. Aufgrund der geringeren relativen CS führt die 415 nm Primär-LED zu einer geringeren Absenkung der Melatoninwerte. Bei einer Absenkung des Lichtniveaus auf etwa 100 lux, wird die Absenkung sehr klein (weniger als 10% der Obergrenze des Signals), wobei bei der 455 nm Primär-LED die Senkung der Melatoninwerte bei der selben Beleuchtungsstärke signifikant ist (etwa 40% bei 90 min). Die Änderung einer circadianen Stimulation hat in einer wirklichkeitsgetreuen Umgebung daher einen maßgeblichen Einfluss.
• Zur Verringerung der circadianen Stimulation einer Lichtquelle kann im Prinzip auch ein anderer Ansatz verwendet werden: Einstellen der ähnlichsten Farbtemperatur der Lichtquelle – eine wärmere ähnlichste Farbtemperatur führt in der Tat zu einer geringeren relativen CS. Diverse Produkte auf LED-Basis stellen diese Funktion zur Verfügung. Diese Produkte verwenden jedoch blaue Primär-LEDs (Bereich der Wellenlänge des Emissionsmaximums von etwa 445 bis 460 nm). Daher bleibt die relative CS selbst bei niedriger ähnlichster Farbtemperatur recht hoch (bei einer wie zum Beispiel in 1C gezeigten 3000 K-LED-Quelle in etwa das Doppelte eines CIE A Beleuchtungsmittels).
• Zur signifikanten Modulation der CS sind daher eine sorgfältige Auswahl der Emissionswellenlänge der primären LED und des gesamten Emissionsspektrums der primären LED von Bedeutung.
• Ausführungsformen diverser circadiangerechter weißer LED-Lichtquellen können so ausgebildet sein, dass die jeweiligen Emissionsspektren zur Stimulation eines circadianen Zyklus' als mehr oder weniger täglicher Tageszyklus eingestellt werden können.
• 2A zeigt spektrale Leistungsverteilungen (SPDs) verschiedener Wellenlängenkombinationen 2A00 wie sie zur Ausbildung einer circadiangerechten weißen LED-Lichtquelle verwendet werden.
• Wie in 2A dargestellt wird zur morgendlichen circadianen Stimulation (siehe Kurve 202) ein stimulierender blauer Peak emittiert. Eine andere Kurve weist eine geringe circadiane Stimulation (siehe Kurve 206) für Abende auf und eine dritte Kurve (204) zeigt eine intermediäre Möglichkeit.
• Bei bestimmten Ausführungsformen weist eine circadiangerechte weiße LED-Lichtquelle (siehe z. B. die Leuchte von 4A oder die Lampe von 6A und 6B) eine erste LED (siehe 2B) auf, bei der beispielsweise eine violette (oder UV) Primär-LED mit einem grünen, roten und (gegebenenfalls) blauen Leuchtstoff kombiniert ist, um ein Spektrum 208 zu emittieren, das im wesentlichen einem Spektrum mit geringer circadianer Stimulation bei einer ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) von 2500 K entspricht (siehe LED-Emissionsspektrum 208 in 2B). Eine solche LED-Leuchtstoffkombination kann einen akzeptablen Weißpunkt und akzeptable Farbwiedergabeeigenschaften aufweisen. Abhängig von den Besonderheiten wie den Emissionsspektren der primären LED und der Leuchtstoffe kann sich eine Kombination eines blauen Leuchtstoffs mit einer ersten LED erübrigen.
• Zur Realisierung einer circadiangerechten LED-Lichtquelle kann eine zweite LED (siehe 2C) hinzugefügt werden. Die Emission 210 (2C) kann durch Verwenden einer zweiten LED, die zum Beispiel eine violette (oder UV) LED zur ausschließlichen Anregung eines blauen Leuchtstoffs aufweist, erzeugt werden. Der blaue Leuchtstoff kann auf Basis von Absorptionseigenschaften der Photonen von der primären (violetten oder UV) LED ausgewählt werden. Insbesondere kann der blaue Leuchtstoff so gewählt werden, dass eine Anregung bei mäßiger Leuchtstoffbeschickung so erfolgen kann, dass sich ein ausreichender Wirkungsgrad der Systembaugruppe ergibt. Ein blauer Leuchtstoff kann auch auf Basis der Emissionseigenschaften der Kombination gewählt werden, um sich mit der Emission der ersten LED zu vermischen und so die Farbart in kontrollierter Weise zu verschieben oder einzustellen (z. B. in eine Richtung, die einem Erhöhen der ähnlichsten Farbtemperaturen entlang der Planckschen Kurve zum Aufrechterhalten eines Weißlichterscheinungsbilds ähnelt). Außerdem können die Wellenlänge des Emissionsmaximums und Halbwertsbreite eines blauen Leuchtstoffs so gewählt werden, dass bestimmte Farbwiedergabeeigenschaften auch dann erzielt werden, wenn der Beitrag der zweiten LED zum Gesamtspektrum (Kombination von erster und zweiter LED) erhöht wird (2A). In einigen Fällen können die angestrebten Farbwiedergabeeigenschaften in Form eines CRI von mehr als 50, eines CRI von mehr als 80 oder bei bestimmten Ausführungsformen als CRI von mehr als 90 ausgedrückt werden. Es können auch andere Maßsysteme wie R9, das ein anderes Maßsystem für die Farbtreue darstellt, und/oder ein Gamut-Maßsystem verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann ein blauer Leuchtstoff aus einer Mischung unterschiedlicher Leuchtstoffe bestehen, die miteinander kombiniert die gewünschten Anregungs- und Emissionseigenschaften einschließlich der angestrebten dominanten Emissionswellenlänge für die hierin beschriebene spektrale Einstellung ergeben.
• Bei einer SPD mit einer CCT von 2500 K beträgt der Leistungsanteil im Spektralbereich von 400 bis 440 nm 0,03 und der Leistungsanteil im Bereich von 440 bis 500 nm 0,06. Bei einer SPD mit einer CCT von 5000 K beträgt der Leistungsanteil im Spektralbereich von 400 bis 440 nm 0,02 und der Leistungsanteil im Bereich von 440 bis 500 nm 0,20.
• In 3A sind bestimmte Farbwiedergabeeigenschaften von weißen LED-Lichtquellen gemäß der vorliegenden Offenbarung für verschiedene LED-Farbtemperaturen veranschaulicht. Die auf einem nach Brainard (102 in 1A, etwa 95 nm Halbwertsbreite) modellierte CSWR-basierende circadiane Stimulation (relativ zu einem CIE A Beleuchtungsmittel) ist in 3B veranschaulicht.
• Bei bestimmten Ausführungsformen wird ein blauer Leuchtstoff verwendet, der durch eine Wellenlänge des Emissionsmaximums bei 477 nm und einer Halbwertsbreite von 80 nm gekennzeichnet ist. Entsprechende blaue Leuchtstoffe mit einer Wellenlänge des Emissionsmaximums bei 477 nm stellen nur eine Ausführungsform dar, wobei andere Ausführungsformen andere Leuchtstoffe und Leuchtstoffkombinationen verwenden. Die Leuchtstoffe und/oder Zusammensetzungen von wellenlängenkonvertierenden Materialien, auf die in der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen wird, können insbesondere diverse wellenlängenkonvertierende Materialien umfassen.
• Wellenlängenkonvertierende Materialien können partikelförmige keramische oder Halbleiterleuchtstoffe, plattenförmige keramische oder Halbleiterleuchtstoffe, organische oder anorganische Abwärtskonvertierer, Aufwärtskonvertierer (Anti-Stokes), Nanopartikel, Kombinationen von beliebigen der vorgenannten oder anderen Materialien, die eine Wellenlängekonversion ermöglichen, sein. Einige Beispiele sind unten stehenden aufgeführt:
  (Srn, Ca_1-n)10(PO₄)₆·B₂O₃:Eu²⁺ (wobei 0 ≤ n ≤ 1)
  (Ba, Sr, Ca)₅(PO₄)₃(Cl, F, Br ,OH):Eu²⁺, Mn²⁺
  (Ba, Sr, Ca)BPO₅:Eu^{2 +}, Mn²⁺
  Sr₂Si₃O₈·₂SrCl₂:Eu²⁺
  (Ca, Sr, Ba)₃MgSi₂O₈:Eu²⁺, Mn²⁺
  BaAl₈O₁₃:EU²⁺
  2SrO·_0.84P₂O₅·_0.16B₂O₃:Eu²⁺
  (Ba, Sr, Ca)MgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺, Mn²⁺
  K₂SiF₆:Mn⁴⁺
  (Ba, Sr, Ca)Al₂O₄:Eu²⁺
  (Y, Gd, Lu, Sc, La)BO₃:Ce^{3 +}, Tb³⁺
  (Ba, Sr, Ca)₂(Mg, Zn)Si₂O₇:Eu²⁺
  (Mg, Ca, Sr, Ba, Zn)₂Si_1-xO_4-2x:Eu^{2 +}(wobei 0 ≤ x ≤ 0,2)
  (Ca, Sr, Ba)MgSi₂O₆:Eu²⁺
  (Sr, Ca, Ba)(Al, Ga)₂S₄:Eu²⁺
  (Ca, Sr)₈(Mg, Zn)(SiO₄)₄C₁₂:Eu²⁺, Mn²⁺
  Na₂Gd₂B₂O₇:Ce³⁺, Tb³⁺
  (Sr, Ca, Ba, Mg, Zn)₂P₂O₇:Eu²⁺, Mn²⁺
  (Gd, Y, Lu, La)₂O₃:Eu³⁺, Bi³⁺
  (Gd, Y, Lu, La)₂O₂S:Eu³⁺, Bi³⁺
  (Gd, Y, Lu, La)VO₄:Eu³⁺, Bi³⁺
  (Ca, Sr)S:Eu²⁺, Ce³⁺
  (Y, Gd, Tb, La, Sm, Pr, Lu)₃(Sc, Al, Ga)_5-nO_12-3/2n:Ce³⁺ (wobei 0 ≤ n ≤ 0,5)
  ZnS:Cu⁺, Cl^–
  (Y, Lu, Th)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺
  ZnS:Cu⁺, Al³⁺
  ZnS:Ag⁺, Al³⁺
  ZnS:Ag⁺, Cl^–
  Die Gruppe:
  Ca_1-xAl_x-xySi_1-x+xyN_2-x-xyC_xy:A
  Ca_1-x-zNa_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xyC_xy:A
  M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xyC_xy:A
  M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_2-x-xy-2w/3C_xyO_w-v/2H_v:A
  M(II)_1-x-zM(I)_zM(III)_x-xy-zSi_1-x+xy+zN_{2-x-xy-2w/3-v/3}C_xyO_wH_v:A
  wobei 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 ≦ z < 1, 0 ≦ v < 1, 0 < w < 1, x + z < 1, x > xy + z und 0 < x – xy – z < 1,
  M(II) ist zumindest ein zweiwertiges Kation, M(I) ist zumindest ein einwertiges Kation, M(III) ist zumindest ein dreiwertiges Kation, H ist zumindest ein einwertiges Anion und A ist ein in die Kristallstruktur dotierter Lumineszenzaktivator.
  LaAl(Si_6-zAl_z)(N_10-zO_z):Ce³⁺ (wobei z = 1)
  (Ca, Sr)Ga₂S₄:Eu²⁺
  AlN:Eu²⁺
  SrY₂S₄:Eu²⁺
  CaLa₂S₄:Ce³⁺
  (Ba, Sr, Ca)MgP₂O₇:Eu²⁺, Mn²⁺
  (Y, Lu)₂WO₆:Eu³⁺, Mo⁶⁺
  CaWO₄
  (Y, Gd, La)₂O₂S:Eu³⁺
  (Y, Gd, La)₂O₃:Eu³⁺
  (Ba, Sr, Ca)_nSi_nNn:Eu²⁺ (wobei 2n + 4 = 3n)
  Ca₃(SiO₄)Cl₂:Eu²⁺
  (Y, Lu, Gd)_2-nCa_nSi₄N_6+nC_1-n:Ce³⁺ (wobei 0 ≤ n ≤ 0,5)
  (Lu, Ca, Li, Mg, Y) alpha-SiAlON dotiert mit Eu²⁺ und/oder Ce³⁺
  (Ca, Sr, Ba)SiO₂N₂:Eu²⁺, Ce³⁺
  Ba₃MgSi₂O₈:Eu^{2 +}, M²⁺
  (Sr, Ca)AlSiN₃:Eu²⁺
  CaAlSi(ON)₃:Eu²⁺
  Ba₃MgSi₂O₈:Eu²⁺
  LaSi₃N₅:Ce³⁺
  Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺
  (BaSi)O₁₂N₂:Eu²⁺
  M(II)_aSi_bO_cNdCe:A wobei 6 < a < 8, 8 < b < 14,13 < c < 17,5 < d < 9,0 < e < 2 und M(II) ein zweiwertiges Kation von (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Co, Ni, Pd, Tm, Cd) and A von
  (Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Mn, Bi, Sb) ist
  SrSi₂(O, Cl)₂N₂:Eu²⁺
  SrSi₉Al₁₉ ON₃₁:Eu²⁺
  (Ba, Sr)Si₂(O, Cl)₂N₂:Eu²⁺
  LiM₂O₈:Eu³⁺ wobei M = W oder Mo
• Für die Zwecke dieser Anmeldung bedeutet ein Leuchtstoff, der zwei oder mehr Dotierionen (z. B. die bei den oben angegebenen Leuchtstoffen auf den Strichpunkt folgenden Ionen) aufweist, dass dieser Leuchtstoff zumindest eines (aber nicht notwendigerweise alle) dieser Dotierstoffionen innerhalb des Materials aufweist. Das bedeutet, dass diese Notation so wie sie von Fachleuten verstanden wird, besagt, dass der Leuchtstoff ein beliebiges Ion oder alle der in der Formulierung angegebenen Ionen als Dotierstoffe enthalten kann.
• Ferner wird davon ausgegangen, dass Nanopartikel, Quantenpunkte, Halbleiterpartikel und andere Materialarten als wellenlängenkonvertierende Materialien verwendet werden können. Die obige Liste ist lediglich stellvertretend und nicht so zu verstehen, dass sie alle Materialien aufweisen würde, die innerhalb der in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können.
• Lampenausführungen können beliebige der zuvor genannten wellenlängenkonvertierenden Materialien enthalten und diverse Lichtqualitätseigenschaften aufweisen. Einige dieser Lichtqualitätseigenschaften sind in 3A und 3B dargestellt.
• Das Farbwiedergabediagramm 3A00 von 3A zeigt den Farbwiedergabeindex (Ra) und die rote Farbwiedergabe (R9), die eine circadiangerechte weiße LED-Lichtquelle gemäß 2A bei drei verschiedenen Farbtemperaturen (z. B. 5000 K, 3500 K und 2500 K) aufweist.
• Durch Kombination von Emissionen der ersten und zweiten LED auf vergleichbaren Niveaus kann ein 5000 K-Farbpunkt mit akzeptabler Farbwiedergabe (Ra, R9 von 80, bzw. 65) erzielt werden. Darüber hinaus kann das Emissionsspektrum eine (wie oben definierte) relativ hohe circadiane Stimulation aufweisen, die der ähnelt, die mit einem D65 Referenzleuchtmittel (Tageslicht) erreicht wird. Wenn die Emission der zweiten LED auf ein sehr niedriges Niveau reduziert (oder abgeschaltet) wird, dann dominiert die Emission der ersten LED, und es wird ein Spektrum mit geringer circadianer Stimulation bei 2500 K mit Ra, R9 von 93, bzw. 65 erreicht. Bei einem intermediären Punkt wird eine Farbtemperatur von 3500 K mit einem Ra, R9 von 85, bzw. 88 und einer Stimulation des circadianen Systems auf einem mittleren Niveau ermöglicht. Daher kann diese weiße LED-Lichtquelle dazu verwendet werden, am Morgen ein hochstimulierendes 5000 K-Licht, nachmittags eine mittelmäßig stimulierende 3500 K-Beleuchtung und am Abend ein 2500 K-Licht mit geringer Stimulationswirkung zu verwirklichen und gleichzeitig eine akzeptable Weißlichtqualität (Ra ≥ 80, R9 ≥ 50) beizubehalten. Die Gesamtleistung von erster und zweiter LED kann zur Herstellung des angestrebten Gesamtbeleuchtungsniveaus eingestellt werden.
• Das Diagramm 3B00 von 3B zeigt die von einer circadiangerechten LED-Lichtquelle bewirkte relative circadiane Stimulation.
• 3B zeigt die relative circadiane Stimulation der in 2A veranschaulichten circadiangerechten Lichtquelle unter Verwendung eines gemäß Brainard modellierten CSWR mit einer Halbwertsbreite von 95 nm. Durch Kombination der Emissionen von erster und zweiter LED zum Erzielen einer Farbtemperatur von 5000 K (202 in 2A) wird ein sehr hoher circadianer Stimulationseffekt erzielt. Wie in 3B gezeigt ist die relative circadiane Stimulation bei 5000 K ungefähr 2,8 mal höher als die des CIE A-Referenzleuchtmittels. Dieses circadiane Stimulationsniveau liegt nahe an dem, das mit einem Tageslichtleuchtmittel (z. B. D65-Leuchtmittel wie gezeigt) erzielt wird, das eine relative circadiane Stimulation aufweist, die 3,1 mal höher als die des CIE A-Referenzleuchtmittels ist. Das 2500 K-Spektrum (206 in 2A), das eine sehr geringe circadiane Stimulation besitzt (innerhalb von 10% der des CIE A-Referenzleuchtmittels), wird erzielt, indem die Helligkeit der zweiten LED verringert (oder die LED ausgeschaltet) wird, so dass die Emission der ersten LED dominiert. Ein intermediäres Spektrum bei 3500 K (204 in 2A), das eine relative circadiane Stimulation ermöglicht, die etwa zweimal höher als die des CIE A-Referenzleuchtmittels ist, wird bei vergleichbarer Intensität der Emissionen von erster und zweiter LED erzielt.
• Die Farbe kann über ein Zeitgeber-gesteuertes Ansteuerungsschema dynamisch (entweder kontinuierlich oder schrittweise) im Tagesverlauf verändert werden. Oder, der gewünschte Farbpunkt kann unter Verwendung eines für den Endanwender bereitgestellten Schaltmechanismus ausgewählt werden. Es können vielerlei andere automatische und/oder Humanschnittstellensteuerungssysteme eingesetzt werden, beispielsweise eine Trägerfrequenzanlage, WiFi, Zigby, DALI, usw. Auch unterschiedliche Ziel-CCTs sind möglich. Es steht zu erwarten, dass solche Lichtquellen im Vergleich zu nicht-circadiangerechten Lichtquellen wie beispielsweise herkömmlichen blaubasierten LEDs enorme Vorteile für die Gesundheit und das Wohlbefinden aufweisen.
• 4A zeigt ein Beispiel eines Lichtbandes, das zur Realisierung einer Weißlichtquelle auf Basis messbarer Größen (z. B. Tageszeit) und/oder Veränderungen in der Umgebung einstellbar ist. Solche Weißlichtquellen können gebildet werden, indem zum Beispiel zumindest zwei Quellen auf LED-Basis abgemischt werden; z. B. eine erste, bei der eine geeignete Mischung von im Roten, Grünen und (gegebenenfalls) im Blauen emittierenden Leuchtstoffen mit violetten Primär-LEDs verwendet werden und eine zweite, bei der entweder violett angeregte LEDs mit blauem Leuchtstoff oder blaue Primär-LEDs verwendet werden. Die beiden Quellen können zur Ausbildung einer circadiangerechten LED-Weißlichtquelle über den gesamten Tageszyklus gemischt werden. Ein entsprechendes Lichtband kann zum Beispiel als Lichtgenerator für eine lineare Einbauleuchte verwendet werden.
• Bei anderen Ausführungsformen kann der CSWR schmäler als der von Brainard sein (Kurve 401 in 4B). Man kann zum Beispiel einen gaußschen CSWR annehmen, der sein Maximum bei 465 nm und eine Halbwertsbreite von 30 nm aufweist, wie Kurve 402 in 4B zeigt. Für diesen schmälern CSWR können LED-Weißlichtquellen gestaltet werden, deren CCT höher als die von CIE A ist, die aber eine geringere circadiane Stimulation aufweisen.
• 4C1 zeigt eine erste LED-Emission 4C100 einer violetten Primär-LED, die einen grünen und roten Leuchtstoff 403 anregt. Die Emission liegt bei 3286 K, besitzt jedoch eine CS von 50% relativ zu CIE A. Die LED-Weißlichtquelle hat somit eine höhere CCT als CIE A, jedoch eine geringere circadiane Stimulation. Die zweite LED-Emission 4C200 (4C2) ist die einer violetten Primär-LED, die einen blauen Leuchtstoff mit einer Wellenlänge des Emissionsmaximums 404 bei 477 nm anregt. Die auf der ersten und zweiten LED basierenden Emissionen können wie in 4D1 gezeigt kombiniert werden, um zwischen etwa 5000 K und etwa 3300 K eingestellt zu werden, wodurch sich die CS von etwa 300% auf weniger als 50% der von CIE A ändert und gleichzeitig ein Weißpunkt innerhalb von vier Punkten der Planckschen Kurve mit einem CRI > 80 und einem R9 > 10 wie in der Tabelle von 4D2 gezeigt beibehalten wird.
• Diese Änderung in der CS kann unter Berücksichtigung des relativen spektralen Gehalts (z. B. Anteil an der SPD) spezieller spektraler Bereiche auch quantifiziert werden. Der relative spektrale Gehalt im ”violettblauen”(VB)-Bereich von 400 bis 440 nm und im ”blaucyanen”(BC)-Bereich von 440 bis 500 nm bilden zwei der Bereiche von Interesse. Der erste Bereich weist eine relativ geringere circadiane Stimulation auf, während der letztere Bereich eine relativ höhere circadiane Stimulation aufweist. Die Tabelle von 4D2 zeigt die relativen spektralen Anteile dieser Wellenlängenbereiche. Der Anteil der gesamten SPD-Leistung im VB-Bereich nimmt beim Verstellen von 5000 K auf 3300 K leicht (von 0,19 auf 0,23) zu, während der Anteil im BC-Bereich deutlich (von 0,20 auf 0,05) abnimmt. Diese Umverteilung des spektralen Gehalts vom BC-Bereich auf den VB-Bereich trägt zu der geringen CS bei der 3300 K SPD bei. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass durch das Vorhandensein von violettem Licht die SPD auf der Planckschen Kurve bleibt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen entspricht ein großer Anteil Fv der SPD im VB-Bereich oder ein schmaler Anteil Fc im BC-Bereich einer geringen CS und umgekehrt. Eine durch ein Fc > 0,1 gekennzeichnete SPD kann eine hohe Stimulation und eine durch ein Fc < 0,06 und ein Fv > 0,05 gekennzeichnete SPD kann eine niedrigere Stimulation aufweisen. In ähnlicher Weise kann eine durch ein Fc/Fv > 0,5 gekennzeichnete SPD eine relativ hohe Stimulation und eine durch ein Fc/Fv > 1 gekennzeichnete SPD eine hohe Stimulation aufweisen. Eine durch ein Fc/Fv < 0,4 gekennzeichnete SPD kann eine relativ geringe Stimulation und eine durch ein Fc/Fv < 0,2 gekennzeichnete SPD kann eine geringe Stimulation aufweisen. Diese Bereiche entsprechen bestimmten Ausführungsformen von LED-Weißlichtquellen, die durch die vorliegende Offenbarung angegeben werden, einschließlich denen der 4A–4N2 und der 5A–5C4.
• Allgemein kann die CS daher proportional zum Verhältnis Fc/Fv sein, wobei höhere Werte mit einer höheren circadianen Stimulation verknüpft sind. Die CS kann im allgemeinen auch proportional zum Fc-Anteil sein. Darüber hinaus führt bei bestimmten Ausführungsformen ein Erhöhen des VB-Gehalts einer LED-Weißlichtquelle zu einer Verringerung des BC-Anteils und umgekehrt führt eine Zunahme des BS-Anteils zu einem verringerten VB-Anteil.
• Fv und Fc stellen die Leistungsanteile der SPD innerhalb des VB-Wellenlängenbereichs bzw. des BC-Wellenbereichs dar. Zum Beispiel beträgt Fv 0,1, wenn die Gesamtleistung der SPD 1 beträgt und der VB-Wellenlängenbereich 10% der Leistung der SPD stellt; Fc beträgt 0,1 wenn sich 10% der Leistung der SPD im BC-Wellenlängenbereich befinden.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fv kleiner als 0,2, kleiner als 0,15, kleiner als 0,1, kleiner als 0,08 und bei bestimmten Ausführungsformen kleiner als 0,05.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fv größer als 0,2, größer als 0,15, größer als 0,1, größer als 0,08 und bei bestimmten Ausführungsformen größer als 0,05.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fc kleiner als 0,2, kleiner als 0,15, kleiner als 0,1, kleiner als 0,08 und bei bestimmten Ausführungsformen kleiner als 0,05.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fc größer als 0,2, größer als 0,15, größer als 0,1, größer als 0,08 und bei bestimmten Ausführungsformen größer als 0,05.
• Es sind verschiedene Kombinationen von Fv und Fc möglich, die mit den durch die vorliegende Offenbarung angegebenen LED-Weißlichtquellen konsistent sind. Wichtig ist, dass Fv, d. h. der Spektralgehalt im VB-Bereich von 400 bis 440 nm, bei Verwendung der durch die vorliegende Offenbarung angegebenen Bauelemente und Verfahren so gesteuert werden kann, dass eine angestrebte Weißlichtemission erzeugt werden kann und die gewünschten Eigenschaften wie beispielsweise CCT, CRI, Ra, Duv und andere aufrechterhalten werden können. Eine Verwendung von im Violetten emittierenden LEDs und ausgewählter Leuchtstoffe sowie gegebenenfalls bei anderen Wellenlängen emittierenden zusätzlichen LEDs bietet die Möglichkeit zur genaueren Steuerung des Gehalts im VB-Bereich von 400 bis 440 nm.
• Bei bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich Fc/Fv von 0,1 bis 1, von 0,1 bis 0,8, von 0,1 bis 0,6 und bei bestimmten Ausführungsformen von 0,1 bis 0,4.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fc/Fv kleiner als 0,1, kleiner als 0,2, kleiner als 0,3, kleiner als 0,4, kleiner als 0,5 und bei bestimmten Ausführungen kleiner als 0,6.
• Bei bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich Fc/Fv von 0,5 bis 1,5, von 0,5 bis 1,3, von 0,5 bis 1,1 und bei bestimmten Ausführungsformen von 0,5 bis 0,9.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist Fc/Fv größer als 0,5, größer als 0,6, größer als 0,7, größer als 0,8, größer als 0,9 und bei bestimmten Ausführungsformen größer als 1.
• Es sollte darauf hingewiesen werden, dass es nicht trivial ist, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verfügbare hohe Lichtqualität zu erreichen. Auch wenn die CS einer Lichtquelle durch einfaches Entfernen von allen (oder fast allen) Emissionen im blauen und cyanfarbenen Bereich, ohne diese durch violette Strahlung zu ergänzen, verringert werden kann, wäre der sich daraus ergebende Farbwiedergabeindex aufgrund des Fehlens kurzwelligen Lichts im Spektrum mangelhaft. Außerdem kann es schwierig sein, die Farbart einer Quelle nahe an der Planckschen Kurve zu halten (woraus eine Quelle mit einer niedrigen CCT und/oder einem Grünstich resultiert). Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gleichen den Gehalt an blauem und violettem Licht dagegen ab und erleichtern hierdurch eine Modulation der CS unter gleichzeitigem Aufrechterhalten einer hohen Lichtqualität (z. B. CRI, Ra, Duv).
• Zur Einstellung entlang der Planckschen Kurve kann für eine zweite LED-Emission eine im Blauen emittierende primäre LED mit einer geeigneten dominanten Wellenlänge verwendet werden. Wie zum Beispiel in 4E1 und 4E2 gezeigt kann anstatt der auf einem blauen Leuchtstoff basierenden LED von 4C2 eine LED mit einem Emissionsmaximum bei etwa 480 nm verwendet werden. E1 zeigt ein Emissionsspektrum einer ersten LED-basierenden Quelle 420. 4E2 zeigt ein Spektrum 421 einer im Blauen emittierenden LED. Durch Kombination der in 4E1 und 4E2 gezeigten Emissionen wird ein dem in 4F1 gezeigten kombinierten Spektrum 422 ähnlicher Effekt erzielt, mit kleinen Unterschieden in den Farbeigenschaften und Niveaus der circadianen Stimulation, wie in der Tabelle von 4F2 gezeigt ist.
• Zur Veranschaulichung dient ein Vergleich der relativen CS herkömmlicher Lichtquellen mit von der vorliegenden Offenbarung angegebenen weißen LED-Lichtquellen für den Fall eines gaußschen CSWR mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 30 nm und einem Emissionsmaximum bei 465 nm. 4G zeigt die CS (normalisiert auf die für CIE A) herkömmlicher Lichtquellen wie Kerzenlicht (1850 K), CIE A (2856 K), D50-Tageslichtnormbeleuchtung (5000 K) und D65-Tageslichtnormbeleuchtung (6500 K) als Funktion der Farbtemperatur. Die CS variiert zwischen etwa 25% (Kerzenlicht) und etwa viermal (D65) derjenigen von CIE A. Ebenfalls aufgetragen sind die CS für eine 3000 K-LED mit zwei Leuchtstoffen und einer 455 nm blauen Primär-LED, sowie für eine 3000 K-LED mit zwei Leuchtstoffen und einer 425 nm violetten Primär-LED. Der Unterschied in der circadianen Stimulation ist bemerkenswert, wobei die der Weißlichtquelle auf Basis einer 455 nm LED mehr als 1,5 mal so hoch ist als die von CIE A und mehr als dreimal als die der Weißlichtquelle auf Basis einer 425 nm LED. Es sollte hierbei angemerkt werden, dass Ce^{3 +}-Granatleuchtstoffe (z. B. ”YAG”) im violetten Bereich nicht stark absorbieren, so dass es für eine LED mit einer 425 nm Anregung angeraten sein kann, Eu^{2 +}-Leuchtstoffe sowohl für grüne als auch für rote Emissionen zu verwenden.
• 4H zeigt ein Lichtband, das zwei unterschiedliche Sätze von LED-basierenden Emittern aufweist, sowie einen Zeit-/Taktgeber, Steuerschaltkreise 4H01 und eine Ansteuerung, um das Verhältnis der Emissionen der beiden unterschiedlichen Sätze von Emittern auf LED-Basis zur Realisierung einer circadiangerechten Weißlicht-LED-Quelle gemäß einigen Ausführungsformen zu steuern.
• Wie dargestellt, können eine erste Gruppe mit im Violetten emittierenden primären LEDs und einer geeigneten Mischung von im Roten, Grünen und (gegebenenfalls) im Blauen emittierenden Leuchtstoffen 4H02 mit einer zweiten Gruppe von mit blauen Leuchtstoffen versehenen im Violetten emittierenden primären LEDs oder von im Blauen emittierenden primären LEDs 4H04 kombiniert werden.
• Die erste und zweite Gruppe von Emittern auf LED-Basis können einerseits in separaten Baugruppen aufgenommen sein, wobei deren Licht mit Hilfe einer Vermischungsoptik kombiniert wird, andererseits können die Emitter auf LED-Basis in einer einzigen Baugruppe aufgenommen sein, wie beispielsweise einer Nacktchip-Baugruppe (chip-an-board (COB) package (siehe z. B. die Anordnung von 8)) oder linearen COB-Baugruppen. COB-Baugruppen können in einer wie in 6A und 6B gezeigten Lampenbaugruppe verwendet werden.
• Außerdem können, auch wenn die oben beschriebene Ausführungsform ein Zweikanaleinstellverfahren zum Ermöglichen variierender Niveaus einer circadianen Stimulation unter gleichzeitigem Beibehalten einer hohen Lichtqualität beschreiben, die zum Minimieren von Kosten und Komplexität zweckdienlich sein kann, auch drei oder mehr Kanäle unter Verwendung der von der Offenbarung angegebenen Bauelemente und Konzepte verwendet werden. Mehrere Kanäle bieten mehr Freiheitsgrade bezüglich der Auswahl von Lichtquellen und einer Verstellung entlang beliebiger (z. B. nichtlinearer) Kurven im Normfarbraum, allerdings zu Lasten einer höheren Komplexität der Leuchtengestaltung, der LED-Beschaffung, dem Mischen und der Steuerung.
• Außer den in 4H gezeigten Elementen können eine oder mehrere Lichtmischoptiken (nicht gezeigt) zum Mischen der LED-Emissionen aus der ersten und der zweiten Gruppe verwendet werden, um eine gleichmäßige oder andere gewünschte Lichtfarberscheinung zu schaffen. Des weiteren können auch Sekundäroptiken zum Erzielen eines gewünschten Lichtverteilungsmusters verwendet werden.
• Die vorangehenden Erläuterungen konzentrierten sich auf Beleuchtungssysteme und die Vorteile, die sich aus einer verringerten CS ergeben. Anzeigesysteme können jedoch ebenfalls von einer verringerten CS profitieren.
• 4I zeigt die gemessenen SPDs 4I00 zweier Anzeigesysteme mit einem weißen Bildschirm – eines Laptopbildschirms 402 und eines Smpartphone-Bildschirms 404. Beispiele für andere Anzeigesysteme sind in den 15D1 bis 15E2 veranschaulicht. Beide der in 4I gezeigten Anzeigen weisen eine CCT von etwa 6500 K auf, wie sie für Anzeigebildschirme typisch ist. Beide werden mit blauen Primär-LEDs beleuchtet und die Emissionsspektren sind durch ein großes blaues Maximum gekennzeichnet. Die relative circadiane Stimulation beträgt etwa 330% beim Laptop und etwa 470% bei der Smartphone-Anzeige.
• 4J zeigt die vorhergesagte Senkung der Melatoninwerte 406 (nach 90 min Exposition gegenüber dem weißen Bildschirm eines Smartphones) als Funktion der Helligkeit des Smartphone-Bildschirms. In der Praxis können die Helligkeitswerte bei Anzeigen hoch sein, von einhundert bis mehreren hundert Lux in einigen Fällen (zum Beispiel dann, wenn das Gerät nahe an das Gesicht gehalten wird). Der resultierende Einfluss auf das circadiane System kann daher erheblich sein und sogar bei einer relativ kurzen Expositionszeit zu Schlafstörungen führen.
• Es gibt bereits Softwarelösungen für Bildschirme, die auf eine Reduzierung der circadianen Störung gerichtet sind. Software wie beispielsweise ”f.lux” kann die CCT des Bildschirms an die Zeit anpassen: tagsüber beträgt die CCT etwa 6500 K, mit Einfall der Nacht, wird die CCT dagegen auf wärmere etwa 3400 K gebracht.
• 4K zeigt ein Beispiel eines von einem weißen Bildschirm unter Verwendung dieser Software emittierten Spektrums: die Kurve 410 gibt die Standardemission (6500 K) und die Kurve 408 gibt die wärmere Emission (nominell etwa 3400 K) an.
• Die Verringerung der CCT ist von Vorteil, da die relative circadiane Stimulation bei niedrigerer CCT geringer ist. Die relative circadiane Stimulation relativ zum Leuchtmittel A beträgt bei der Standardemission etwa 330% und beim warmen Bildschirm (unter der Annahme gleicher Helligkeit) etwa 210%. Trotz dieser Verbesserung ist die Stimulation durch den warmen Bildschirm aufgrund der Verwendung von im Blauen anregenden LEDs immer noch hoch. Außerdem wäre es zweckmäßig die CS zu reduzieren und gleichzeitig einen für elektronische Anzeigen eher typischen Weißpunkt (typisch 6000 K bis 7000 K) zu erzielen.
• Wie bei Beleuchtungssystemen ist daher eine sorgfältige Wahl der Emissionswellenlänge und -profile der primären LED und der Gesamt-SPD zum Erhalt eines Anzeigesystems mit geringer circadianer Stimulation wichtig.
• 4L1 veranschaulicht die Spektren, die für typische, mit LEDs beleuchtete Flüssigkristallanzeigen (LCD) relevant sind, die in vielerlei Anwendungen einschließlich Fernsehern, Monitoren, Laptop- und Notebook-Computern, Spielsystemen und tragbaren Einrichtungen wie beispielsweise Tablets, Telefonen, MP3-Playern, usw. eingesetzt werden. 4L1 zeigt die Spektren für einen blauen Farbfilter 412, einen grünen Farbfilter 414 und einen roten Farbfilter 416 (insgesamt als CFs (color filters) bezeichnet), die bei einer LCD-Anzeige zur Farbsteuerung verwendet werden. Ein typisches LED-Spektrum (z. B. LED-Spektrum 418) ergibt sich aus einer LED auf Basis einer blauen Primäremission, die ein im Gelben (und/oder im Roten) emittierendes Leuchtstoffsystem anregt. Die Filterung durch rote, grüne und blaue Filter ergibt ein Transmissionsspektrum, das beispielsweise, wenn alle drei Filter vollkommen durchlässig sind, ein weißes Transmissionsspektrum 419 ergibt. Ein typischer Gamut dieses Systems (in 4L2 durch das Dreieck 426 dargestellt) ist im Grünen und Roten beschränkt und bedeckt im x-y-Farbraum etwa 79% des Gamut-Standards 422 des National Television System Comittees (NTSC, 1953). Wie oben erläutert weist eine solche LED-basierende Quelle (mit einem Maximum der primären Wellenlänge typischerweise im Bereich von 440 bis 460 nm) inhärent eine hohe circadiane Stimulation auf, die insbesondere abends oder nachts nicht erwünscht ist. 4L2 zeigt ferner die Plancksche Kurve 424 und die Grenzen des (x-y)-Farbraums 420.
• 4M zeigt die berechnete relative CS (Kurve 430) und die relative Bildschirmhelligkeit (Kurve 428), wenn die ”blaue” LED-Primärpeakwellenlänge (unter Verwendung derselben Leuchtstoffemission bei gleichzeitigem Aufrechterhalten desselben Bildschirmweißpunkts) verringert wird, wobei ein gaußförmiger CSWR mit einer Halbwertsbreite von 30 nm und einem Maximum bei 465 nm verwendet wird. Für Wellenlängen unterhalb von 440 nm fallt die CS deutlich ab, wobei bei etwa 410 nm ein Minimum erreicht wird. Auch die Helligkeit verringert sich mit abnehmender Peakwellenlänge, jedoch wesentlich langsamer, so dass sich für eine Anzeige mit reduzierter CS ein Peakwellenlängenbereich zwischen 410 und 440 nm oder zwischen 420 und 430 nm als optimal empfiehlt.
• 4N1 zeigt Ausführungsformen bei denen das Leuchtstoffsystem so eingestellt ist, dass es mit einer gewählten primären Wellenlänge des Emissionsmaximums bei 425 nm besser zusammenwirkt. In 4N1 werden 83% des NTSC-Gamut erreicht, wobei Leuchtstoffe mit Maxima/Halbwertsbreiten (der Emissionen) von 530 nm/85 nm und 605 mn/80 nm verwendet werden, wobei die Helligkeitseinbuße im Vergleich mit einer 450 nm-Basisquelle, bei der 79% des NTSC-Gamut erzielt werden, lediglich etwa 10% beträgt. In 4N2 werden 90% des NTSC-Gamut erzielt, indem Leuchtstoffe mit Maxima/Halbwertsbreiten (der Emissionen) von 530 nm/85 nm und 630 mn/80 nm verwendet werden, wobei die Helligkeitseinbuße im Vergleich zu einer 450 nm-Basisquelle, mit der 79% des NTSC-Gamut erreicht werden, lediglich etwa 20% beträgt. Fachleute sind in der Lage, verschiedene Leuchtstoffkombinationen ausfindig zu machen, um den gewünschten Ausgleich zwischen Gamut und Helligkeit zu erreichen. Durch Verwendung einer Primär-LED mit einer Wellenlänge von 425 nm kann die CS um ungefähr das Fünffache verringert werden, was außerordentlich signifikant ist. Wie 4J entnommen werden kann, kann eine fünffache Verringerung bei einer 100 Lux-Anzeige die Senkung der Melatoninwerte von etwa 50% auf etwa 20% bei 90-minütiger Exposition senken.
• Die Anwendung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf Anzeigen beschränkt, die auf LCDs basieren. Es wurden direkt emittierende LED-Anzeigen vorgestellt, die sowohl organische als auch anorganische LEDs verwenden. Bei diesen Anzeigen werden die einzelnen Bildelemente von aktiven LEDs gebildet, die blaue, grüne und rote Emitter aufweisen und selektiv gesteuert werden. Ausgehend von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die ”blauen” Emitter mit einer kürzeren Wellenlänge versehen sein, um die CS wie beschrieben zu verringern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann für eine Anzeige mit reduzierter CS ein gaußförmiger CSWR mit einer Halbwertsbreite von 30 nm und einem Maximum bei 465 nm verwendet werden, wobei ein optimaler Bereich der Peakwellenlänge für den ”blauen” Emitter zwischen 410 und 440 nm und vorzugsweise zwischen 420 und 430 nm liegen kann.
• Es können auch ”blaue” Primär-LEDs mit längeren und kürzeren Wellenlängen gemischt werden, um Anzeigen zu erhalten, bei denen die CS gesteuert werden kann. Am Morgen kann zum Beispiel eine hohe CS-Stimulation gewünscht sein (z. B. primäres ”Blau” von 440 bis 460 nm), die sich während des Abends zu kürzeren Wellenlängen (z. B. 420 bis 430 nm) verschiebt. Dies kann durch Verwendung von zwei Sätzen von ”blauen” Primär-LEDs in der Anzeige realisiert werden und sowohl bei LCDs als auch bei Anzeigen auf Basis direkter LED-Emission umgesetzt werden.
• In einigen Fällen kann der Farbpunkt (oder allgemeiner das Spektrum) von Ausführungsformen in Folge eines Verhaltens bzw. einer Tätigkeit eines Endanwenders automatisch eingestellt werden. Beispiele für solche auslösende Ereignisse umfassen die Anwesenheit eines Endanwenders in einem Raum (oder eines Teils des Raums) über eine bestimmte Zeitspanne, eine Bewegung des Anwenders durch einen Raum, das allgemeine Aktivitätsniveau eines Anwenders, bestimmte Worte oder Gesten und/oder Betätigungen an einem Gerät (zum Beispiel einem Smartphone). Entsprechende Reaktionen können eingesetzt werden, um das Spektrum dem Zustand des Anwenders anzupassen (beispielsweise den circadianen Zyklus herabsetzen, wenn der Anwender schläfrig wird oder sich auf den Schlaf vorbereitet) oder den Zustand des Anwenders zu modifizieren (z. B. eine Schläfrigkeit erfassen und die circadiane Stimulation zur Verringerung dieser erhöhen). In einigen Fällen kann die Reaktion aus dem Verhalten des Anwenders in Kombination mit anderen messbaren Bedingungen oder Hinweisen wie Tageszeit, Wetter und/oder Wetteränderung, Anteil an Außenlicht, usw. bestimmt werden. In einigen Fällen können die Hinweise von einem anderen ”smarten” System (einem anderen Gerät, einem Smartphone oder einem anderen elektronischen Gerät), das das Verhalten des Anwenders überwacht, erhalten werden, wobei die Hinweise dann über ein Netzwerk (drahtgebunden oder drahtlos) zwischen dem smarten System und dem Beleuchtungssystem übertragen werden können, beispielsweise einem Netzwerk, das über einen Smart-Home-Hub aktiviert ist. In einigen Fällen beziehen sich die Hinweise auf ein zurückliegendes Verhalten des Anwenders beispielsweise den Zeitpunkt, zu dem der Anwender aufgewacht ist oder sein zurückliegendes Schlafmuster, das von einem System wie beispielsweise dem Smartphone des Anwenders aufgezeichnet wurde.
• In einigen Fällen kann eine Reaktion durch den Hersteller des Systems vorgegeben sein, so dass ein bestimmter Satz an Hinweisen zu einer bestimmten Reaktion führt. In anderen Fällen ”lernt” das Beleuchtungssystem von dem Anwender. Zum Beispiel kann der Anwender (oder eine andere Person) in einer Lernphase das Spektrum manuell einstellen. Das System lernt diese Einstellungen mit bestimmten Hinweisen zu verknüpfen, so dass die Einstellung dann automatisch in Reaktion auf die Hinweise vorgenommen wird (z. B. anstatt manuell ausgelöst zu werden). Das Lernen kann mit diversen Maschinenlernverfahren erreicht werden, die den Fachleuten bekannt sind, beispielsweise mittels eines neuralen Netzwerks und/oder unter Verwendung einer Bayes'schen Statistik.
• Ein typisches Beispiel für das vorherige Szenario ist das folgende: der Anwender folgt einige Stunden bevor er zu Bett geht einer Routine (z. B. einer Reihe von Aktionen die wiederholt mit einer gewissen Regelmäßigkeit ausgeführt werden). Eine solche Routine kann ein Verlassen des Esstisches, Zähneputzen, Fernsehen, usw. umfassen. Hinweise auf diese Routine werden von verschiedenen Geräten (TV, Zahnbürste, Bewegungssensoren) gesammelt und über ein Funkprotokoll an das Beleuchtungssystem übertragen. In der Lernphase stellt der Anwender ferner das Spektrum des Beleuchtungssystems ein, um die circadiane Stimulation zu verringern – beispielsweise stellt der Benutzer einige Stunden bevor er zu Bett geht das Beleuchtungssystem auf eine nicht-stimulierende Einstellung ein. Sobald das System diese Einstellungen mit einem oder mehreren Hinweisen auf die Routine und mit einer ungefähren Zeit verknüpft hat erfolgt die Einstellung automatisch, um die circadiane Stimulation zu verringern bevor der Anwender zu Bett geht. Umgekehrt kann die Einstellung auch am Morgen vorgenommen werden, um das circadiane System zu stimulieren.
• Ein solches automatisiertes Verhalten kann bei einer Reihe von lichtemittierenden Systemen eingesetzt werden, einschließlich Beleuchtungsgeräten schlechthin sowie für Anzeigesysteme (z. B. TV und Computerbildschirme, Tablets, Telephone, usw.). Entsprechende Beleuchtungssysteme können beispielsweise ihr Spektrum anpassen, um die circadiane Stimulation eine bestimmte Zeit bevor der Anwender zu Bett geht anzupassen. Im Falle von Anzeigesystemen kann die Veränderung im LED-Spektrum mit softwaregestützten Änderungen kombiniert werden (beispielsweise des Farbpunkts des Bildschirms), um die circadiane Stimulation weiter zu reduzieren. Ein solches automatisiertes Verhalten kann in einer großen Vielzahl von Beleuchtungssituationen implementiert werden. Um lediglich ein Beispiel zu geben, kann ein Lichtband mit Sensoren ausgestattet werden, um messbare Größen und/oder Veränderungen in der Umgebung aufzunehmen und/oder von diesen zu lernen und eine circadiangerechte Emission in Reaktion darauf einzustellen.
• Bei den vorhergehenden Beispielen wurde eine häusliche Umgebung angenommen. Entsprechende Ausführungsformen mit einer automatischen oder 'smarten Einstellung können auch in einem anderen Rahmen wie beispielsweise in einem geschäftlichem Umfeld verwendet werden. Zum Beispiel kann sich das Lichtsystem an beobachtete Anwenderaktivitäten anpassen und die CS entsprechend erhöhen; die CS kann aber auch am Morgen erhöht und gegen Ende des Arbeitstages reduziert oder so angepasst werden, dass es die Außenlichtverhältnisse (die sich je nach Wetter und Saison ändern) komplementiert. Die Systemeinstellung kann einem einfachen Zeitschema folgen, aber auch das Verhalten der Arbeitskräfte berücksichtigen. Ausführungsformen können auch in anderen Zusammenhängen, die das Schlafverhalten beeinflussen, verwendet werden, wie Einrichtungen für Nachtschichtarbeitskräfte, Fernreisen (beispielsweise Flugreisen), und Alterspflegeeinrichtungen.
• Zur weitergehenden Beeinflussung der CS kann darüber hinaus in verschiedenen Fällen die Intensität des vom System emittierten Lichts zusammen mit dessen Spektrum eingestellt werden. Beispielsweise kann die Intensität beim Einstellen des Spektrums auf eine geringere CS abgeschwächt werden. Im Falle einer Anzeige kann die Helligkeit der Anzeige abgeschwächt und dessen CS verringert werden, wenn das Umgebungslicht in dem Raum abnimmt – dies kann über einen einfachen mit der Anzeige verbundenen Lichtsensor erfasst werden.
• Das Diagramm 5A00 von 5A zeigt eine lineare Farbartkurve 502, wie sie von einer circadiangerechten LED-Weißlicht-Quelle im x-y-Normfarbraum erzeugt wird. In 5A ist ebenfalls die Plancksche Kurve 510 sowie eine Kurve 512 mit minimaler Farbtonverschiebung, wie sie von Rea und Freyssinier, Color Research and Application 38, 82–92 (2013) beschrieben wurde, gezeigt.
• Die Plancksche Kurve stellt eine Kurve im Normfarbraum dar, die zu der verbreiteten Ansicht führt, dass es mit einer linearen, zweikanaligen Einstellmöglichkeit nicht möglich ist, eine weiße Emission über einen großen Bereich von Farbtemperaturen korrekt zu reproduzieren. Jüngste psychologische Experimente zeigen jedoch, dass die Begriffsbestimmung von ”weiß” von der der Planckschen Kurve abweichen kann. Insbesondere bei Farbpunkten unterhalb der Planckschen Kurve können Personen Farbstiche weniger stark erkennen.
• Aus dieser Beobachtung ergeben sich zwei Konsequenzen: 1) die Wahrnehmung von ”weiß” durch eine Person ist in gewisser Weise willkürlich und 2) Farbstiche unterhalb der Planckschen Kurve mögen nicht nur zulässig sondern vielleicht auch günstig sein. Die Erschließung dieses Bereichs im Normfarbraum ermöglicht die Entwicklung einer zweikanaligen einstellbaren weißen Emission. Die Farbwerte für die drei Farbtemperaturen, die für eine circadiangerechte Lichtquelle (2A) beschrieben wurden, sind der Planckschen Kurve und der Kurve für die ”minimale Farbtonverschiebung” überlagert dargestellt (siehe zum Beispiel Punkt 504, Punkt 506 und Punkt 508). Aufgrund der oben angegebenen Argumente können diese drei Farbpunkte (und die dazwischenliegenden) ein akzeptables weißes Erscheinungsbild ermöglichen, sowie gute Farbwiedergabeeigenschaften.
• Auch dies ist nicht trivial, weil der offensichtlichste Weg zur Reduzierung der CS einer Lichtquelle im Entfernen der blauen oder cyanfarbenen Lichtanteile besteht, wodurch die Farbart in dem Bereich oberhalb der Planckschen Kurve (und weg von der in 5A gezeigten bevorzugten Farbartkurve 502) verschoben wird.
• Das Diagramm 5B00 von 5B zeigt die Form eines Bereichs 514, der den Rahmen für weißes Licht angibt, wie es von einer circadiangerechten LED-Weißlichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen erzeugt wird. Der Weißlichtrahmenbereich 514 ist der Bereich, der sich aus den Bereichsgrenzen der Planckschen Kurve 510 und der Kurven ”minimaler Farbtonverschiebung” erweitert um einen ±0,005-Grenzbereich im x-y-Normfarbraum ergibt.
• Der Weißlichtrahmenbereich ist in 5B durch Unterlegung hervorgehoben. Der hervorgehobene Bereich 514 verkörpert diverse Farbmischverhältnisse und rahmt einen Weißlichtbereich ein.
• In weiteren anderen Ausführungsformen ist die Veränderung der circadianen Stimulation nicht mit einer Änderung der CCT oder Farbart verknüpft. Dies ist für jene Situationen zweckmäßig, bei denen eine bestimmte CCT (z. B. 3000 K oder 6500 K) zu allen Zeitpunkten erwünscht ist, die Stimulation sich jedoch über den Tag ändern soll. Dies kann bei Beleuchtungen und Anzeigen brauchbar sein, bei denen die CS verändert werden kann ohne dass der Anwender eine Veränderung der Beleuchtung wahrnimmt. Solche Ausführungen können zum Beispiel durch Kombinieren von zwei Kanälen auf LED-Basis erreicht werden, die Licht mit einer CCT von 3000 K emittieren. Ein Kanal kann eine große relative circadiane Stimulation aufweisen, während der andere eine niedrige circadiane Stimulation besitzt. Genauer gesagt kann der erste Kanal blaue Anregungs-LEDs und Leuchtstoffe aufweisen, während der zweite Kanal violette LEDs und Leuchtstoffe umfasst. Das Emissionsspektrum eines jeden Kanals kann, wie in dieser Schrift offenbart ist, auch so gestaltet werden, dass eine hohe Lichtqualität (z. B. mit einem CRI von über 80) ermöglicht wird. Bei so einem System mag es wünschenswert sein, die Spektren so zu gestalten, dass deren Farbwerte eher wahrnehmungsmäßig denn nominell ähnlich sind. Alternativ kann es erstrebenswert sein, die Farbwerte eher mit geeigneten Spektralwertfunktionen (CMFs) wie beispielsweise den 1964 CMFs oder andere moderne CMFs zu berechnen, als mit den herkömmlichen 1931 2° CMFs. Dies liegt daran, dass die 1931 2° CMFs die Wahrnehmung durch einen Anwender manchmal nur mangelhaft wiedergeben. Ferner können Farbwerteberechnungen für eine bestimmte demographische Gruppe vorgenommen werden (wobei zum Beispiel die verminderte Empfindlichkeit gegenüber kurzwelligem Licht bei älteren Anwendern berücksichtigt wird).
• Die 5C1 bis 5C4 veranschaulichen solche Ausführungsformen mit einer stabilen CCT, bei denen zwei Sätze von LED-basierenden Quellen unabhängig voneinander gesteuert werden: 1) eine auf einer blauen Primäranregung basierende weiße LED-Lichtquelle von 3300 K mit einem CRI von etwa 80 und einem R9 von größer 0 (”BLED” 502) und 2) eine auf violetter Primäranregung basierende weiße LED-Lichtquelle von 3300 K mit einem CRI von etwa 80 und einem R9 größer 0 (”VLED”). Bei angeschalteten BLED-Bauelementen und abgeschalteten VLED ist die circadiane Stimulation hoch (210% von der von CIE A). Andernfalls ist die circadiane Stimulation bei eingeschalteten VLED-Bauelementen und ausgeschalteten BLEDs gering (54% der von CIE A). In gemischter Kombination variiert die circadiane Stimulation zwischen diesen beiden Niveaus, die Farbart ist jedoch nominell unverändert. Bei anderen Ausführungsformen können die blauen Primär-LEDs durch blaue Leuchtstoffe ersetzt werden, die von LEDs mit kürzerer Wellenlänge angeregt werden. 5C2 zeigt die CIE 508 einer wie oben beschriebenen LED-basierenden Weißlichtquelle und 5C3 zeigt ein Beispiel des aus VLED und BLED kombinierten Spektrums 506. Die CS für repräsentative BLED-Anteile ist in 5C4 gezeigt.
• Auch hier kann die Veränderung der CS wiederum mit einer Veränderung des spektralen Gehalts (z. B. Anteil der SPD) Fv im 'violettblauen' (VB) Bereich von 400 bis 440 nm und Fc im 'cyanblauen' (CB) Bereich von 440 bis 500 nm in Bezug gesetzt werden. Wie 5C1 zu entnehmen beträgt für die SPD 502 Fv = 0,01 und Fc = 0,014 und für die SPD 504 Fv = 0,24 und Fc = 0,05.
• Bei bestimmten Ausführungsformen ist eine LED-Emissionsquelle durch einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80, ein Fv von zumindest 0,01, zumindest 0,05, zumindest 0,1, zumindest 0,15, zumindest 0,2 und bei bestimmten Ausführungsformen zumindest 0,025 und ein Fc von zumindest 0,01, zumindest 0,05, zumindest 0,1, zumindest 0,15, zumindest 0,2, zumindest 0,25, höchstens 0,01, höchstens 0,05, höchstens 0,10, höchstens 0,15, höchstens 0,20 oder höchstens 0,25 oder beliebigen Kombinationen des Vorhergehenden gekennzeichnet.
• 6A zeigt eine Explosionsdarstellung 6A00 und 6B zeigt eine Zusammenbaudarstellung 6B00 einer LED-Lampe, die eine circadiangerechte LED-Lichtquelle bildet.
• Wie in 6A und 6B gezeigt umfasst die Explosionsdarstellung 6A00 einen GU10 (10 mm ”twist-lock”) Sockel zum Anschluss an eine 120/130 V-Quelle. Eine solche Ausführungsform kann als Ersatz 6B00 für ein MR16-Halogenlicht von 35/50-Watt-Halogenlampen verwendet werden, die seit Mitte des ersten Jahrzehnts des 21. Jahrhunderts in Gebrauch sind.
• Die in 6A und 6B gezeigte Lampe stellt lediglich eine Ausführungsform einer Lampe dar, die an einen oder mehrere eines Satzes von mechanischen und elektrischen Normen angepasst ist.
• Die oben angegebene Aufstellung dient lediglich der Repräsentation und soll nicht alle Standards oder Normbauformen, die mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können, umfassen.
• 7 zeigt ein Beschaltungsschema für ein mehrkanaliges Ansteuerungssystem, wie es in einer LED-Lampe verwendet wird, die eine circadiangerechte LED-Lichtquelle verwendet. Wie in 7 gezeigt werden die Emissionen der mehreren LEDs separat so verändert, dass das Verhältnis der Ausgangsleistung eines Strangs zu dem eines anderen Strangs auf Basis einer Zeitfunktion variiert wird. Zum Beispiel kann der Zeit-/Taktgeber die Sonnenaufgangs- und Sonnenuntergangszeiten über einen 24-Stunden-Zeitraum nachbilden und während des 24-Stunden-Zeitraums kann eine mit blauem Leuchtstoff versehene im Violetten emittierende LED in den Nachmittags- und Abendstunden gedämpft werden. Bei zweikanaligen Systemen kann eine lineare Farbartkurve 502 in Anwendung gebracht werden. Bei drei oder mehr Kanälen (z. B. die dargestellten drei LED-Gruppen) können nichtlineare Farbartkurven eingesetzt werden. Geeignete Ansteuerungssysteme sind in der am 25. Juni 2014 angemeldeten US Patentanmeldung 62/026899 offenbart, wobei diese Patentanmeldung hierbei in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
• Für die Steuerschaltkreise (zum Beispiel Steuermodule) können beliebige im Stand der Technik bekannte Technologien eingesetzt werden, einschließlich einer Strombegrenzung auf Basis einer Strom- oder Spannungserfassung und/oder auf Basis einer Temperaturerfassung. Genauer gesagt können eine oder mehrere Strombegrenzer (z. B. Strombegrenzer 704) mittels einer beliebigen bekannten Technologie gesteuert werden. Die Steuerung und/oder Strombegrenzer können wiederum den durch eine beliebige einzelne LED-Gruppe fließenden Strom modulieren (z. B. LED-Gruppe 1 706, LED-Gruppe 2 708, LED-Gruppe N 709, usw.), wobei ein durch die einzelnen Gruppen fließender Strom unter Verwendung von FETs oder Schaltern (z. B. SW1 710, SW2 712, SW3 714, usw.) individuell erhöht oder verringert werden kann.
• Die dargestellten Steuerschaltkreise 719 weisen Umgebungssensoren und einen Zeit-/Taktgeber auf, die jeweils Eingaben für die Steuerung 721 bereitstellen, welche wiederum zur Modulation des durch eine beliebige einzelne LED-Gruppe fließenden Stroms dient (z. B. LED-Gruppe 1 706, LED-Gruppe 2 708, LED-Gruppe N 709, usw.).
• 8 zeigt zwei LED-Stränge, die zur Ausbildung einer zweikanaligen, circadiangerechten Anordnung 800, wie sie bei einer LED-Lampe verwendet wird, in einer geometrisch verschachtelten Anordnung 802 angeordnet sind. Die Steuerschaltkreise können wie gezeigt jede im Stand der Technik bekannte Technologie verwenden, um den Stromfluss der beiden dargestellten LED-Gruppen (z. B. LED-Gruppe 1 706, LED-Gruppe 2 708) unabhängig voneinander zu steuern.
• LED-Gruppe 1 und LED-Gruppe 2 weisen jeweils individuell strukturierte Leuchtstoffchips auf, so dass die circadiangerechte Quelle, zum Beispiel zur direkten Beleuchtung, auf engem Raum gepackt werden können. Zum Mischen der beiden LED-Licht-Emissionsarten (z. B. zur Homogenisierung) kann eine Mischoptik hinzugefügt werden. Die dargestellte Anordnung dient nur der Veranschaulichung, wobei auch andere Anordnungen geeignet sein können. Verfahren zur Strukturierung von Leuchtstoffen sind in der am 19. Dezember 2013 angemeldeten US Patentanmeldung Nr. 14/135,098 offenbart, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
• In 9A ist eine Auswahl von Lampenbauformen dargestellt, die Normen nach dem Stand der Technik entsprechen. Besagte Lampen stellen lediglich ausgewählte Ausführungsformen von Lampen dar, die einem oder mehreren eines Satzes von mechanischen und elektrischen Normen entsprechen. In Tabelle 1 sind Normen (siehe ”Kennung”) und zugehörige Charakteristiken angegeben. Tabelle 1

  Kennung	Sockeldurchmesser (Außendurchmesser	englische Bezeichnung	IEC 60061-1 Normblatt
  E05	5 mm	Lilliput Edison Screw (LES)	7004-25
  E10	10 mm	Miniature Edison Screw (MES)	7004-22
  E11	11 mm	Mini-Candelabra Edison Screw (mini-can)	(7004-06-1)
  E12	12 mm	Candelabra Edison Screw (CES)	7004-28
  E14	14 mm	Small Edison Screw (SES)	7004-23
  E17	17 mm	Intermediate Edison Screw (IES)	7004-26
  E26	26 mm	[Medium] (one-inch) Edison Screw (ES or MES)	7004-21A-2
  E27	27 mm	[Medium] Edison Screw (ES)	7004-21
  E29	29 mm	[Admedium] Edison Screw (ES)
  E39	39 mm	Single-contact (Mogul) Giant Edison Screw (GES)	7004-24-A1
  E40	40 mm	(Mogul) Giant Edison Screw (GES)	7004-24

• Der Sockel einer Lampe kann ferner in einer beliebigen Normbauart gestaltet sein, die zum Ermöglichen eines elektrischen Anschlusses ausgebildet ist, wobei die elektrischen Anschlüsse einem beliebigen aus einer Reihe von Typen oder Normen entsprechen. Tabelle 2 gibt zum Beispiel Normen (siehe ”Typ”) und zugehörige Eigenschaften an, einschließlich des baulichen Abstands zwischen einem ersten Stift (z. B. einem Stromzufuhrstift) und einem zweiten Stift (z. B. einem Erdungsstift). Tabelle 2

  Typ	Norm	Stiftabstand Mitte-Mitte	Stiftdurchmesser	Verwendung
  G4	IEC 60061-1 (7004-72)	4,0 mm	0,65–0,75 mm	MR11 und andere kleine Halogenlampen mit 5/10/20 Watt und 6/12 Volt
  GU4	IEC 60061-1 (7004-108)	4,0 mm	0,95–1,05 mm
  GY4	IEC 60061-1 (7004-72A)	4,0 mm	0,65–0,75 mm
  GZ4	IEC 60061-1 (7004-64)	4,0 mm	0,95–1,05 mm
  G5	IEC 60061-1 (7004-52-5)	5 mm		T4 und T5 Leuchtstoffröhren
  G5.3	IEC 60061-1 (7004-73)	5,33 mm	1,47–1,65 mm
  G5.3–4.8	IEC 60061-1 (7004-126-1)
  GU5.3	IEC 60061-1 (7004-109)	5,33 mm	1,45–1,6 mm
  GX5.3	IEC 60061-1 (7004-73A)	5,33 mm	1,45-1,6 mm	MR16 und andere kleine Halogenlampen mit 20/35/50 Watt und 12/24 Volt
  GY5.3	IEC 60061-1 (7004-73B)	5,33 mm
  G6.35	IEC 60061-1 (7004-59)	6,35 mm	0,95–1,05 mm
  GX6.35	IEC 60061-1 (7004-59)	6,35 mm	0,95–1,05 mm
  GY6.35	IEC 60061-1 (7004-59)	6,35 mm	1,2–1,3 mm	Halogenlampen 100 W 120 V
  GZ6.35	IEC 60061-1 (7004-59A)	6,35 mm	0,95–1,05 mm
  G8		8,0 mm		Halogenlampen 100 W 120 V
  GY8.6		8,6 mm		Halogenlampen 100 W 120 V
  G9	IEC 60061-1 (7004-129)	9,0 mm		Halogenlampen 120 V (US)/230 V (EU)
  G9.5		9,5 mm	3,10–3,25 mm	In Theater üblich, mehrere Varianten
  GU10		10 mm		Twistlock 120/230 Volt MR16 Halogenbeleuchtung mit 35/50 Watt, seit Mitte des ersten Jahrzehnts in 2000
  G12		12,0 mm	2,35 mm	In Theater und bei Halogenmetalldampflampen mit einseitigem Anschluss verwendet
  G13		12,7 mm		T8 und T12 Leuchtstoffröhren
  G23		23 mm	2 mm
  GU24		24 mm		Twistlock für Kompaktleuchtstofflampen mit eingebautem Vorschaltgerät, seit den 2000 ern
  G38		38 mm		Hauptsächlich für Theaterlampen mit hoher Wattzahl verwendet
  GX53		53 mm		Twistlock für puckförmige Kompaktleuchtstofflampen unter Hängeschränken, seit den 2000 ern

• Die oben angegebene Auflistung ist rein repräsentativer Natur und ist nicht so zu verstehen, dass sie alle Normen oder Normbauformen umfassen würde, die innerhalb des Umfangs der in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können.
• 9B bis 9I zeigen eine Auswahl von Einbauleuchten unterschiedlicher Formen (z. B. im wesentlichen quadratisch, im wesentlichen rechteckförmig) und unterschiedlichen Installationsmöglichkeiten (z. B. vertieft, bündig montiert, abgehängt, usw.). Kombinationen aus den obigen Mehrkanalansteuersystemen (siehe 7) und ineinander verschachtelt angeordneten LED-Strängen (siehe 8) können bei diesen Einbauleuchtenbeispielen und/oder beliebigen anderen Arten von allgemeinen Beleuchtungskörpern verwendet werden.
• Andere Leuchten wie beispielsweise abgehängte Leuchten können das Licht eher nach oben als nach unten abstrahlen oder Licht in beide Richtungen emittieren.
• 10A bis 10I stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Form von Lampenausführungen graphisch dar. Bei diesen Lampenausführungen werden in den Lampen und Leuchtkörpern eine oder mehrere lichtemittierende Dioden verwendet. Solche Lampen und Leuchtkörper umfassen gerichtete Beleuchtungskörper als Ersatz- und/oder Umrüstprodukt.
• Bei einigen Ausführungsformen können Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung in einer Baugruppe verwendet werden. Wie in 10A dargestellt weist die Baugruppe folgendes auf:
• – eine Schraubfassung 1028
• – ein Ansteuerungsgehäuse 1026
• – eine Ansteuerplatine 1024
• – einen Kühlkörper 1022
• – eine Metallkernleiterplatte 1020
• – eine LED-Lichtquelle 1018
• – eine Staubabdeckung 1016
• – eine Linse 1014
• – eine Spiegelscheibe 1012
• – einen Magneten 1010
• – eine Magnetabdeckung 1008
• – einen Klemmflansch 1006
• – ein erstes Zubehör 1004
• – ein zweites Zubehör 1002
• Die Komponenten der Baugruppe 10A00 können sehr detailliert dargestellt sein. Bei einigen Komponenten handelt es sich um 'aktive' Komponenten und bei einigen um 'passive' Komponenten, wobei diese verschiedentlich auf Basis des Einflusses der konkreten Komponente auf die Gesamtgestaltung und/oder den bzw. die Einflüsse auf die objektive Optimierungsfunktion dargestellt werden können. Eine Komponente kann unter Verwendung einer CAD/CAM-Zeichnung oder eines CAD/CAM-Modells dargestellt werden, wobei das CAD/CAM-Modell zur Gewinnung von Leistungszahlen analysiert werden kann, die den Einfluss einer bestimmten Komponente auf die Gesamtgestaltung betreffen, und/oder die objektive Optimierungsfunktion beeinflussen. Um lediglich ein Beispiel anzugeben, wird in einem der Zeichnung von 10A2 entsprechenden Modell ein CAD/CAM-Modell eines Klemmflansches angegeben.
• Die Komponenten der Baugruppe 10B100 und der Baugruppe 10B200 können zur Ausbildung einer Lampe zusammengefügt werden. 10B1 stellt eine graphische Darstellung einer perspektivischen Ansicht 1030 und 10B2 stellt eine graphische Darstellung einer Draufsicht 1032 auf eine solche Lampe dar. Wie in 10B1 und 10B2 zu sehen, weist die Lampe 10B100 und 10B200 eine Übereinstimmung mit einer als PAR30L bekannten Normbauform auf. Die PAR30L-Normbauform ist ferner in den Hauptansichten (z. B. links 1040, rechts 1036, hinten 1034, vorne 1038 und oben 1042) graphisch dargestellt, die in der Anordnung 10C00 in der 10C wiedergegeben sind.
• Die Komponenten der Baugruppe 10D100 und der Baugruppe 10D200 können zur Ausbildung einer Lampe zusammengefügt werden. 10D1 stellt eine perspektivische Ansicht 1044 und 10D2 eine Draufsicht 1046 auf eine solche Lampe graphisch dar. Wie in 10D1 und 10D2 gezeigt stimmt die Lampe 10D100 und 10D200 mit einer als PAR30S bekannten Normbauform überein. Die PAR30S-Normbauform ist ferner mittels der Hauptansichten (z. B. links 1054, rechts 1050, hinten 1048, vorne 1052 und oben 1056) graphisch dargestellt, die in der Anordnung 10E00 von 10E wiedergegeben sind.
• Die Komponenten der Baugruppe 10A00 können zur Ausbildung einer Lampe zusammengefügt werden. 10F1 stellt eine perspektivische Ansicht 1058 und 10F2 eine Draufsicht 1060 auf eine solche Lampe graphisch dar. Wie in 10F1 und 10F2 gezeigt stimmt die Lampe 10F100 und 10F200 mit einer als PAR38 bekannten Normbauform überein. Die PAR38-Normbauform ist ferner mittels der Hauptansichten (z. B. links 1068, rechts 1064, hinten 1062, vorne 1066 und oben 1070) graphisch dargestellt, die in der Anordnung 10G00 von 10G wiedergeben sind.
• Die Komponenten der Baugruppe 10A00 können zur Ausbildung einer Lampe zusammengefügt werden. 10H1 stellt eine perspektivische Ansicht 1072 und 10H2 eine Draufsicht 1074 auf eine solche Lampe graphisch dar. Wie in 10H1 und 10H2 gezeigt stimmt die Lampe 10H100 und 10H200 mit einer als PAR111 bekannten Normbauform überein. Die PAR111-Normbauform ist ferner mittels der Hauptansichten (z. B. links 1082, rechts 1078, hinten 1076, vorne 1080 und oben 1084) graphisch dargestellt, die in der Anordnung 10I00 von 10I wiedergegeben sind.
• Außer den oben genannten Lampen und Lampenbauformen können auch Filter oder sogenannte 'circadiane Leuchtstoffe' verwendet werden. Verwendung von Filtern oder Leuchtstoffen
• Es können verschiedene Realisierungen in Erwägung gezogen werden, um den Einfluss einer SPD auf das circadiane System zu verändern. Wie oben erläutert kann ein Mehrkanalsystem verwendet werden, das im Violetten und im Blauen anregende LEDs verwendet, wobei die Beiträge der beiden Kanäle abgeglichen werden. Außerdem kann ein bestimmter Spektralbereich (beispielsweise der blaue, cyanfarbene oder violette Bereich) physikalisch blockiert werden, beispielsweise durch Verwendung absorbierender oder reflektierender Filter, die fest oder beweglich angebracht sind. Der Vorteil von Filtern besteht darin, dass eine beträchtliche Lichtmenge (oder sogar alles Licht) in einem bestimmten Spektralbereich blockiert werden kann, was von Bedeutung sein kann. Es kann zum Beispiel erstrebenswert sein, nahezu alles Licht im blau-cyanfarbenen Bereich (oder in einem engeren Bereich) zu blockieren, um eine sehr geringe circadiane Stimulation zu erhalten; das liegt daran, dass Standardspektren (wie das einer gedimmten Glühfadenlampe) immer noch eine ziemlich hohe circadiane Stimulation aufweisen. Solche Filter können zum Beispiel reflektierende dichroitische Filter oder absorbierende Filter sein, die in einer Matrix (Glas, Kunststoff oder andere) aufgenommene Farbstofffilter enthalten.
• Eine andere Möglichkeit besteht jedoch in der Verwendung eines lichtkonvertierenden Materials mit einem sorgfältig gewählten Absorptionsbereich in dem System. Beispielsweise kann man einen Leuchtstoff verwenden, der blaues Licht absorbiert und dieses in grünes oder rotes Licht umsetzt. Dieser Ansatz kann erstrebenswert sein, da hierdurch ähnlich wie beim Blockieren eine beträchtliche Menge des Lichts im Absorptionsbereich entfernt werden kann, jedoch ein höherer Systemwirkungsgrad erreicht wird, da die Strahlung in eine andere Wellenlänge konvertiert und nicht nur blockiert wird. Zur Vereinfachung wird dieser Leuchtstoff in dieser Schrift als 'circadianer Leuchtstoff' bezeichnet, da seine Absorptionseigenschaft einen Einfluss auf die circadiane Wirkung der Lichtquelle besitzt.
• Die beiden Ansätze sind in 11A und 11B einander gegenüber gestellt. 11A zeigt die ursprüngliche SPD einer weißen LED-Quelle 1101 sowie die gefilterte SPD 1102, die durch Blockieren von blauem Licht mittels eines Filters erhalten wird. Die gefilterte SPD 1102 kann in vielen Ausführungsformen verwendet werden, sie besitzt einen geringen Blauanteil, der eine Störung des circadianen Systems verringern kann; außerdem können Breite und allgemeine Form des Filters zur Steuerung dieses Effekts gestaltet werden. Da das gefilterte Licht verloren geht, führt die Filterung jedoch zu einer Verringerung des Wirkungsgrades.
• 11B zeigt die ursprüngliche SPD einer weißen LED-Lichtquelle 1103 sowie die umgewandelte SPD 1104, nachdem ein ”circadianer Leuchtstoff” blaues Licht absorbiert und in gelbes Licht 1105 umgewandelt hat. In diesem Fall erhält man den selben wünschenswerten Effekt auf das circadiane System, jedoch ist der Einfluss auf den Wirkungsgrad aufgrund der Konvertierung blauen Lichts geringer. Auch hier können verschiedene Aspekte des Ansatzes über die Gestaltung gesteuert werden, beispielsweise Position und Amplitude der Absorptionsabsenkung, wobei die Absorptionsabsenkung durch die Wahl und Menge des Leuchtstoffs gesteuert werden kann sowie die Position und Amplitude der Lumineszenz. Die Absorption kann zum Beispiel so gewählt werden, dass das blaue Licht im wesentlichen blockiert, eine Transmission von violettem Licht jedoch in gewissem Grade ermöglicht wird.
• Der circadiane Leuchtstoff kann stationär sein, so dass sich die emittierte SPD nicht ändert, er kann sich jedoch auch auf einem beweglichen Teil befinden, um die SPD dynamisch zu steuern. Das bewegliche Teil kann eine den Leuchtstoff enthaltende Platte sein, die mechanisch in den und aus dem Lichtemissionsweg des Systems bewegt werden kann.
• Die Ausführungsformen von 11A und 11B sind so gestaltet, dass Licht im Bereich von 440 bis 460 nm entfernt wird. Dieser Bereich kann durch Wahl anderer Filter oder anderer Leuchtstoffe zum Beispiel auf einem Bereich von 450 bis 480 nm oder einen anderen Zielbereich eingestellt werden, wobei die Spektralleistung in dem Bereich verringert wird. Bei einigen Ausführungsformen wird ein bestimmtes circadianes Wirkungsspektrum vorausgesetzt, bei dem die SPD so gestaltet ist, dass sie in dem Bereich, in dem das Wirkungsspektrum hoch ist, eine geringe Lichtmenge aufweist.
• In einer weiteren anderen Ausführungsform weist der circadiane Leuchtstoff ein Sättigungsverhalten auf: geringe Lichtflüsse werden absorbiert, bei hohen Lichtflüssen saturiert die Absorption. Ein solcher Ansatz ist in den 12 bis 14 veranschaulicht.
• 12 zeigt verschiedene Spektren. Spektrum 1201 stellt ein Emissionsspektrum einer weißen LED-Quelle mit einer CCT von 3000 K und einem CRI von etwa 90 dar. Dieses Spektrum kann durch Kombination einer violettanregenden LED mit mehreren Leuchtstoffen (z. B. einem grünen Leuchtstoff, einen roten Leuchtstoff und möglicherweise einem blauen Leuchtstoff) erhalten werden. Die Kurve 1202 stellt das Absorptionsspektrum eines saturierbaren roten circadianen Leuchtstoffs dar, und die Kurve 1203 das zugehörige Lumineszenzspektrum. Das Spektrum 1202 und das Spektrum 1203 kann zum Beispiel mit Hilfe von Mn-dotierten Leuchtstoffen wie beispielsweise K₂[TiF₆]:Mn⁴⁺ erreicht werden.
• 13 zeigt eine Möglichkeit zum Kombinieren einer solchen weißen LED-Quelle mit einem solchen saturierbaren Leuchtstoff. In 13 ist der saturierbare circadiane Leuchtstoff 1302 oberhalb der LED-Quelle 1301 angeordnet, so dass das von dem Bauelement 1303 emittierte weiße Licht von dem circadianen Leuchtstoff absorbiert werden kann. Es sind auch diverse andere Konfigurationen möglich – beispielsweise kann der circadiane Leuchtstoff mit den Leuchtstoffen der weißen LED gemischt vorliegen oder in einer Entfernung zu dieser angeordnet sein.
• 14A und 14B zeigen die resultierenden spektralen und colorimetrischen Eigenschaften des in 13 dargestellten Systems. 14A zeigt das von dem System bei verschiedenen LED-Betriebsströmen emittierte Spektrum. Bei geringem Betriebsstrom saturiert der saturierbare Leuchtstoff nicht und absorbiert innerhalb seines Absorptionsbereichs den größten Teil des Lichts (z. B. blau-cyanfarbenes Licht) woraus sich das Spektrum 1401 ergibt. Bei einem höheren Betriebsstrom ist die Leuchtstoffabsorption teilweise saturiert, wodurch ein Teil des blau-cyanfarbigen Lichts hindurchtritt und sich das Spektrum 1402 ergibt. Bei noch höherem Betriebsstrom ist die Leuchtstoffabsorption voll saturiert und das ursprüngliche Spektrum der weißen LED 1403 wird mit sehr geringer Störung durch den circadianen Leuchtstoff emittiert. 14B zeigt die zugehörigen Farbwerte im (x, y)-Raum für jeden der Betriebsströme. Bei geringem Betriebsstrom beträgt die CCT etwa 2000 K 1405, bei höherem Betriebsstrom beträgt sie etwa 2500 K 1406 und beim höchsten Betriebsstrom beträgt sie etwa 3000 K 1407. In all diesen Fällen befinden sich die Farbwerte nahe an der Planckschen Kurve 1404.
• Mit den Ausführungsformen der 12 bis 14 werden mehrere wünschenswerte Eigenschaften erreicht. Bei hohem Betriebsstrom (siehe zum Beispiel Kurve 1402) verhalten sich die Ausführungsformen wie eine herkömmliche Halogennachrüstung mit hohem CRI (die circadiane Stimulation beträgt z. B. 128% relativ zur Normleuchtquelle A). Bei einer Stromreduzierung (siehe z. B. Kurven 1403 und 1401) verschiebt sich der Farbwert in Richtung einer niedrigeren CCT (von 1407 zu 1406 zu 1405) und bildet so das Verhalten einer gedimmten Halogen- oder Glühlampe nach. Zudem wird das Spektrum so modifiziert, dass die circadiane Stimulation abnimmt. Bei niedrigstem Betriebsstrom liegt nur eine sehr geringe Strahlung im Bereich von 440 bis 490 nm (siehe z. B. Kurve 1401) vor und damit eine sehr geringe Stimulation des circadianen Systems (die circadiane Stimulation beträgt lediglich 8% verglichen mit der einer Normleuchtquelle A).
• Wie bei anderen Ausführungsformen können die Eigenschaften der in 14A dargestellten SPDs durch ihren relativen Leistungsanteil Fv im Bereich von 400 bis 440 nm und ihren Leistungsanteil Fc im Bereich von 440 bis 500 nm charakterisiert werden. Bei der SPD 1401 sind Fv = 0,06 und Fc = 0,01; bei der SPD 1402 sind Fv = 0,08 und Fc = 0,12. Der Wert für Fc ist bei der SPD 1401 besonders niedrig und kann mit einer sehr geringen circadianen Stimulation verknüpft werden. Dies steht im Gegensatz zu üblichen LED-Quellen, bei denen sich ein wesentlicher Leistungsanteil im Bereich von 440 bis 500 nm befindet (auch bei Niedrig-CCT-Quellen mit einer CCT unterhalb von 2700 K).
• Auch wenn Quellen mit variierender CCT im Stand der Technik bekannt sind und zum Modulieren der circadianen Stimulation brauchbar sein können, weist diese Ausführungsform bessere Eigenschaften auf. Die circadiane Stimulation ist bei geringen Betriebsströmen extrem niedrig; sie ist in der Tat geringer ist als die, die mit herkömmlichen LED-Quellen erreicht wird, die eine blau angeregte LED verwenden oder die, die durch Dimmen einer herkömmlichen Glühbirne/Halogenlampe erzielt wird. Eine gedimmte Glühlampe, die eine Schwarzkörperstrahlung mit einer CCT von 2000 K emittiert, weist immer noch eine circadiane Stimulation von etwa 54% bezogen auf ein Leuchtmittel A auf. Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform 'passiv', da sie keine mehrkanaligen Ansteuerungen zur Modulierung des Spektrums erfordert. Daher kann eine solche Ausführungsform ohne fortschrittlichere Steuerschaltkreise in eine Umrüstlampe oder allgemeiner in ein Beleuchtungssystem integriert werden. In einigen Fällen reicht die Steuerung durch Standarddimmer aus.
• Das Vorhandensein einer violetten Anregung ist bei dieser Ausführungsform von Bedeutung, da das violette Licht ermöglicht, dass die Farbwerte bei niedrigem Betriebsstrom auch dann nahe der Planckschen Kurve liegen, wenn kein blau-cyanfarbenes Licht vorhanden ist.
• Verschiedene Ausgestaltungen dieser Ausführungsform können vorteilhaft gesteuert werden. Zum Beispiel können die optischen Eigenschaften der Anregungs-LED variiert, die Wahl der Leuchtstoffe variiert und die relative Beschickung der Leuchtstoffe variiert werden, um eine Optimierungsanforderung zu erfüllen. Die Optimierungskriterien können den CRI der Quelle bei verschiedenen Dimmstufen, deren Farbwert bei verschiedenen Dimmstufen und mit deren circadianer Wirkung verknüpfte Werte bei verschiedenen Dimmstufen umfassen. Lediglich als Beispiel können die Optimierungskriterien Aspekte eines integrierten circadianen Wirkungsspektrums umfassen. Die Beschickung des circadianen Leuchtstoffs kann so gewählt werden, dass dessen Saturierung bei einem gewünschten Betriebsstrom wie beispielsweise bei einer zehnprozentigen Dimmung erreicht wird. Bei anderen Ausführungsformen werden mehr als ein circadianer Leuchtstoff verwendet.
• Bei einer anderen Ausführungsform wird die weiße LED mit Hilfe mehrerer LED-Chips erhalten, beispielsweise unter Verwendung einer violetten LED, einer grünen LED und einer roten LED anstatt mit einer leuchtstoffkonvertierenden LED. Bei anderen Ausführungsformen folgen die Farbwerte der Quelle nicht der Planckschen Kurve – sie können zum Beispiel unterhalb der Planckschen Kurve liegen, was, wie bereits erläutert, im Hinblick auf die Wahrnehmung bisweilen bevorzugt wird.
• Die Ausführungsformen können in verschiedene Systeme integriert werden. Diese umfassen Beleuchtungssysteme (z. B. Lampen, Einbauleuchten und andere) und nicht der Beleuchtung dienende Systeme (z. B. Anzeigesysteme).
• Die 15A1 bis 15I veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die bei Beleuchtungsausführungen Anwendung finden können. Bei diesen Ausführungsformen können, wie in den 15A1 bis 15A3 gezeigt ist, eine oder mehrere Licht emittierende Dioden 15A10 wie von dieser Offenbarung gelehrt auf einem Halterungselement oder Gehäuse zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung angebracht werden. Wie den 15B1 bis 15B3 zu entnehmen ist, kann das Halterungselement oder Gehäuse aus Keramik, Oxid, Nitrid, Halbleiter, Metall oder Kombinationen hiervon gebildet sein, die eine Möglichkeit zum elektrischen Anschluss 15A20 der diversen LEDs umfassen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann über ein thermisches Zwischenglied auf einem Kühlkörperelement 15B50 befestigt werden. Die LEDs können zur Emission eines gewünschten Spektrums ausgebildet sein, indem entweder die Primäremissionen verschiedener LEDs gemischt werden, oder indem die LEDs Materialien photonisch anregen, die eine Konversion des Lichts zu größeren Wellenlängen bewirken, beispielsweise Leuchtstoffe, Halbleiter oder Halbleiter-Nanopartikel (”Quantenpunkte”), oder eine Kombination von beliebigen dieser.
• Die gesamte Licht emittierende Oberfläche (LES, von englisch light emitting surface) der LEDs und jeglicher abwärtskonvertierender Materialien kann eine Lichtquelle 15A30 bilden. Eine oder mehrere Lichtquellen können zu einer Anordnung 15B20 verbunden werden, die sich wiederum mit den Anschlüssen 15B10 in elektrischem Kontakt befindet und in eine Anordnung 15B30 eingebracht werden kann. An die Lichtquelle können eine oder mehrere Linsenelemente 15B40 optisch ankoppelt werden. Die Gestaltung und Eigenschaften der Linsen können so gewählt werden, dass bei einer gegebenen LES die für ein Beleuchtungsprodukt gewünschte gerichtete Strahlungsverteilung erzielt wird. Das gerichtet strahlende Beleuchtungsprodukt kann ein LED-Modul sein, eine Umrüstlampe 15B70 oder eine Leuchte 15C30. Im Falle einer Umrüstlampe kann eine elektronische Ansteuerung in einem Aufnahmeelement 15B60 vorgesehen sein, wobei die Ansteuerung die von einer externen Quelle gelieferte Elektrizität so aufbereitet, dass sie sich für die LED-Lichtquelle eignet. Die Ansteuerung kann in die Umrüstlampe integriert sein. Bei einer Leuchtkörperaufnahme ist eine elektronische Ansteuerung vorgesehen, die eine von einer externen Quelle stammende Elektrizität in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufbereitet, wobei die Ansteuerung entweder in die Leuchtkörperaufnahme integriert oder extern zur Leuchtkörperaufnahme verfügbar ist. Bei einem Modul kann eine elektrische Ansteuerung vorgesehen sein, die eine von einer externen Quelle stammende Elektrizität in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufbereitet, wobei die Ansteuerung entweder in das Modul integriert oder extern zum Modul verfügbar ist. Beispiele für geeignete externe Elektrizitätsquellen umfassen Netzwechselspannung (z. B. mit 120 V Effektivspannung oder 240 V Effektivspannung), Niedrigwechselspannung (z. B. 12 V Wechselspannung) und Niedriggleichspannung (z. B. 12 V Gleichspannung). Im Falle von Umrüstlampen kann das gesamte Beleuchtungsprodukt so gestaltet sein, dass es in Normbauformen (z. B. ANSI-Bauarten) passt. Beispiele für Umrüstlampenprodukte umfassen LED-basierte MR16, PAR16, PAR20, PAR30, PAR38, BR30, A19 und diverse andere Lampentypen. Beispiele für Leuchtkörperaufnahmen umfassen Austauschprodukte für auf Halogen basierende und auf keramischen Halogenmetalldampflampen basierende Aufnahmen für Leuchtkörper zum Abstrahlen gerichteten Lichts.
• Bei einigen Ausführungsformen kann die vorliegende Offenbarung auf ungerichtetes Licht abstrahlende Lampenbauformen angewandt werden. Bei diesen Ausführungsformen können eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) wie von der Offenbarung gelehrt auf einem Halterungselement oder Gehäuse aufgebracht werden, um eine elektrische Anschlussmöglichkeit zu schaffen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann zum Beispiel aus Keramik, Oxid, Nitrid, Halbleiter, Metall oder Kombinationen der vorangehenden gebildet sein, die eine Möglichkeit zum elektrischen Anschluss der diversen LEDs umfassen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann über ein thermisches Zwischenglied auf einem Kühlkörperelement befestigt sein. Die LEDs können zur Emission eines gewünschten Spektrums ausgebildet sein, indem entweder die Primäremissionen verschiedener LEDs gemischt werden, oder indem die LEDs Materialien photonisch anregen, die eine Konversion des Lichts zu größeren Wellenlängen bewirken, beispielsweise Leuchtstoffe, Halbleiter oder Halbleiter-Nanopartikel (”Quantenpunkte”), oder eine Kombination von diesen. Die LEDs können zum Ausbilden einer gewünschten Gestalt einer Lichtquelle verteilt angeordnet sein. Eine übliche Gestalt stellt zum Beispiel eine lineare Lichtquelle zum Austausch mit herkömmlichen geradlinigen Leuchtstoffröhren dar. Zur Ausbildung einer gewünschten ungerichteten Lichtverteilung können an die LEDs ein oder mehrere optische Elemente angekoppelt sein. Das Beleuchtungsprodukt für ungerichtetes Licht kann ein LED-Modul sein, eine Umrüstlampe, oder eine Leuchte. Bei einer Umrüstlampe kann eine elektronische Ansteuerung vorgesehen sein, die die von einer externen Quelle gelieferte Elektrizität so aufbereitet, dass sie sich für die LED-Lichtquelle eignet, wobei die Ansteuerung in die Umrüstlampe integriert ist. Bei einer Leuchte ist eine elektronische Ansteuerung vorgesehen, die eine von einer externen Quelle stammende Elektrizität in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufbereitet, wobei die Ansteuerung entweder in die Leuchte integriert oder extern zur Leuchte verfügbar ist. Bei einem Modul kann eine elektrische Ansteuerung vorgesehen sein, die eine von einer externen Quelle stammende Elektrizität in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufbereitet, wobei die Ansteuerung entweder in das Modul integriert oder extern zum Modul verfügbar ist. Beispiele geeigneter externer Elektrizitätsquellen umfassen Netzwechselspannung (z. B. mit 120 V Effektivspannung oder 240 V Effektivspannung), Niedrigwechselspannung (z. B. 12 V Wechselspannung) und Niedriggleichspannung (z. B. 12 V Gleichspannung). Im Falle von Umrüstlampen kann das gesamte Beleuchtungsprodukt so gestaltet sein, dass es in Normbauformen (z. B. ANSI-Bauformen) passt. Beispiele für angerichtete Beleuchtungsprodukte sind in den 15C1, 15C2, und 15C3 gezeigt. Ein solcher Beleuchtungskörper kann Austauschleuchten für auf Leuchtstoffröhren basierende Einbauleuchten 15C30 umfassen. Bei dieser Ausführungsform sind die LEDs mechanisch in einem Gehäuse 15C10 befestigt, wobei mehrere Gehäuse in einer geeigneten Form, beispielsweise in der linearen Anordnung 15C20, angeordnet sein können.
• Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können zur Hinterleuchtung bei Flachbildschirmen verwendet werden. Bei diesen Ausführungsformen können eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) wie von der Offenbarung gelehrt auf einem Halterungselement oder einem Gehäuse angebracht werden, um eine elektrische Anschlussmöglichkeit zu schaffen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann zum Beispiel aus Keramik, Oxid, Nitrid, Halbleiter, Metall oder Kombinationen der vorangehenden gebildet sein, die eine Möglichkeit zum elektrischen Anschluss der diversen LEDs umfassen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann über ein thermisches Zwischenglied auf einem Kühlkörperelement befestigt sein. Die LEDs können zur Emission eines gewünschten Spektrums ausgebildet sein, indem entweder die Primäremissionen verschiedener LEDs gemischt werden, oder indem die LEDs Materialien photonisch anregen, die eine Konversion des Lichts zu größeren Wellenlängen bewirken, beispielsweise Leuchtstoffe, Halbleiter oder Halbleiter-Nanopartikel (”Quantenpunkte”), oder eine Kombination von diesen. Die LEDs können so verteilt sein, dass eine Lichtquelle mit einer gewünschten Gestalt geschaffen wird. Eine lineare Lichtquelle stellt eine übliche Gestalt dar. Die Lichtquelle kann zur Hinterleuchtung an einen Lichtleiter optisch angekoppelt sein. Dies kann durch Ankoppeln an der Kante des Lichtleiters (kantenbeleuchtet) oder durch Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter von hinten (direkt beleuchtet) erreicht werden. Der Lichtleiter verteilt das Licht gleichförmig über eine steuerbare Bildschirmanzeige, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD-Bildschirm). Der Bildschirm wandelt das LED-Licht in die gewünschten Bilder mittels elektronischer Steuerung der Lichttransmission und dessen Farbe um. Eine Möglichkeit zur Farbsteuerung besteht in der Verwendung von Filtern (z. B. Farbfiltersubstrat 15D40). Als Alternative können mehrere LEDs verwendet werden, die zur Aufeinanderfolge der gewünschten primären Emissionsfarben (z. B. unter Verwendung einer roten LED 15D30, einer grünen LED 15D10 und einer blauen LED 15D20) im Impulsmode angesteuert werden. Der Hinterleuchtungs-”Stapel” kann optional helligkeitssteigernde Schichten aufweisen. Die helligkeitssteigernden Schichten verengen die Emission des Flachbildschirms zur Steigerung der Helligkeit auf Kosten des Betrachtungswinkels. Es kann eine elektronische Ansteuerung verwendet werden, um die Elektrizität von einer externen Quelle in eine für die LED-Hintergrundbeleuchtungslichtquelle geeignete aufzubereiten, einschließlich irgendwelcher Farbfolgen oder Helligkeitsänderungen pro LED-Platz (z. B. eindimensionales oder zweidimensionales Dimmen). Beispiele geeigneter externer Elektrizitätsquellen umfassen Netzwechselspannung (z. B. mit 120 V Effektivspannung oder 240 V Effektivspannung), Niedrigwechselspannung (z. B. 12 V Wechselspannung) und Niedriggleichspannung (z. B. 12 V Gleichspannung). Beispiele für Hinterleuchtungsprodukte sind in den 15D1, 15D2, 15E1 und 15E2 gezeigt.
• Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können, wie zum Beispiel in den 15F1 bis 15F3 gezeigt ist (siehe z. B. das Beispiel eines Frontlichtprodukts 15F30), bei automobilen Frontlichtanwendungen eingesetzt werden. Bei diesen Ausführungsformen können eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) auf einem Halterungselement oder einem steifen oder halbsteifen Gehäuse 15F10 angebracht sein, um eine elektrische Anschlussmöglichkeit zu schaffen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann aus Keramik, Oxid, Nitrid, Halbleiter, Metall oder Kombinationen hiervon gebildet sein, die eine Möglichkeit zum elektrischen Anschluss der diversen LEDs umfassen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann über ein thermisches Zwischenglied auf einem Kühlkörperelement befestigt werden. Die LEDs können zur Emission eines gewünschten Spektrums ausgebildet sein, indem entweder die Primäremissionen verschiedener LEDs gemischt werden, oder indem die LEDs Materialien photonisch anregen, die eine Konversion des Lichts zu größeren Wellenlängen bewirken, beispielsweise Leuchtstoffe, Halbleiter oder Halbleiter-Nanopartikel (”Quantenpunkte”), oder eine Kombination von diesen. Die gesamte Licht emittierende Oberfläche (LES) der LEDs und jeglicher abwärtskonvertierender Materialien bilden eine Lichtquelle. An die Lichtquelle können eine oder mehrere Linsenelemente 15F20 optisch angekoppelt werden. Die Linsengestaltung und Linseneigenschaften können zum Erzeugen einer für eine vordere Kraftfahrzeugbeleuchtung gewünschte gerichtete Lichtverteilung gewählt werden. Es kann eine elektronische Ansteuerung verwendet werden, um die Elektrizität von einer externen Quelle in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufzubereiten. Elektrizitätsquellen für automobile Anwendungen umfassen Niedriggleichspannung (z. B. 12 V Gleichspannung). Eine LED-Lichtquelle kann eine Fernlichtfunktion, eine Abblendlichtfunktion, eine Kurvenlichtfunktion oder eine beliebige Kombination von diesen ausüben.
• Bei einigen Ausführungsformen kann die vorliegende Offenbarung bei Anwendungen der digitalen Bildgebung wie beispielsweise Beleuchtung bei Mobiltelefonen und digitalen Bildkameras (siehe z. B. 15G1 bis 15G4) eingesetzt werden. Bei diesen Ausführungsformen können eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) wie von der Offenbarung gelehrt auf einem Halterungselement oder Gehäuse 15G10 aufgebracht werden, um eine elektrische Anschlussmöglichkeit zu schaffen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann zum Beispiel aus Keramik, Oxid, Nitrid, Halbleiter, Metall oder Kombinationen der vorangehenden gebildet sein, die eine Möglichkeit zum elektrischen Anschluss der diversen LEDs umfassen. Das Halterungselement oder Gehäuse kann auf einer Leiterplatte befestigt und mit einem Montagegehäuse 15G20 ausgestattet oder in dieses eingepasst sein. Die LEDs können zur Emission eines gewünschten Spektrums ausgebildet sein, indem entweder die Primäremissionen verschiedener LEDs gemischt werden, oder indem die LEDs Materialien photonisch anregen, die eine Konversion des Lichts zu größeren Wellenlängen bewirken, beispielsweise Leuchtstoffe, Halbleiter oder Halbleiter-Nanopartikel (”Quantenpunkte”), oder eine Kombination von diesen. Die gesamte Licht emittierende Oberfläche (LES) der LEDs und jeglicher abwärtskonvertierender Materialien bilden eine Lichtquelle. An die Lichtquelle können eine oder mehrere Linsenelemente optisch angekoppelt werden. Die Linsengestaltung und Linseneigenschaften können für eine gegebene LBS zum Erzielen einer für eine Bildgebungsanwendung gewünschte gerichtete Lichtverteilung gewählt werden. Es kann eine elektronische Ansteuerung verwendet werden, um die Elektrizität von einer externen Quelle in eine für die LED-Lichtquelle geeignete aufzubereiten. Beispiele für externe Elektrizitätsquellen, die für Bildgebungsanwendungen geeignet sind, umfassen Niedriggleichspannung (z. B. 5 V Gleichspannung). Eine LED-Lichtquelle kann eine Niedrigintensitätsfunktion 15G30, eine Hochintensitätsfunktion 15G40 oder irgendeine Kombination von diesen ausüben.
• Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können bei Anwendungen für mobile Endgeräte eingesetzt werden. Die graphische Darstellung von 15H veranschaulicht ein mobiles Endgerät (siehe Smartphone-Architektur 15H00). Wie gezeigt weist das Smartphone 15H06 ein Gehäuse, eine Bildschirmanzeige und eine Schnittstelleneinrichtung auf, die eine Taste, ein Mikrofon und/oder einen berührungsempfindlichen Schirm umfassen kann. Bei bestimmten Ausführungsformen weist das Telefon eine hochauflösende Kameravorrichtung auf, die auf verschiedene Weisen genutzt werden kann. Als Beispiel für ein Smartphone kann ein iPhone von Apple Inc. aus Cupertino, Kalifornien, angegeben werden. Als alternatives Smartphone können ein Galaxy von Samsung oder andere angegeben werden.
• Bei einem Beispiel weist das Smartphone eines oder mehrere der folgenden Merkmale (die bei einem iPhone von Apple Inc. vorhanden sind, wobei es alles in allem viele Varianten geben kann) auf, siehe www.apple.com:
• – GSM Modell: UMTS/HSDPA/HSUPA (850, 900, 1900, 2100 MHz); GSM/EDGE (850, 900, 1800, 1900 MHz)
• – CDMA Modell: CDMA EV-DO Rev. A (800, 1900 MHz)
• – 802.11b/g/n Wi-Fi (802.11n nur 2,4 GHz)
• – Bluetooth 2.1 + EDR Funktechnologie
• – GPS-Unterstützung
• – Digitaler Kompass
• – Wi-Fi
• – mobilfunknetzfähig
• – Retina Display
• – 3,5-Zoll (diagonal) Breitbild-Mehrfingerberührungsanzeige
• – 800:1 Kontrastverhältnis (typisch)
• – 500 cd/m2 maximale Helligkeit (typisch)
• – Fingerabdruckfeste oleophobe Beschichtung von Vorder- und Rückseite
• – Unterstützung einer gleichzeitigen Anzeige von mehreren Sprachen und Zeichensätzen
• – 5-Megapixel-iSight-Kamera
• – Videoaufzeichnung, HD (720p) bis zu 30 Bildern pro Sekunde mit Audio
• – mit der vorderen Kamera Fotos in VGA-Qualität und Videos mit bis zu 30 Bildern pro Sekunde
• – Antippen zum Fokussieren von Video- oder Standbildern
• – LED-Blitz
• – Georeferenzierung (geotagging) von Foto und Video
• – Eingebaute wiederaufladbare Lithiumionenbatterie
• – Laden über USB an Computersystem oder Netzteil
• – Sprechzeit: Bis zu 20 Stunden bei 3G, bis zu 14 Stunden bei 2G (GSM)
• – Zeit im Stand-by-Betrieb: bis zu 300 Stunden
• – Internetnutzung: bis zu 6 Stunden bei 3G, bis zu 10 Stunden bei Wi-Fi
• – Videowiedergabe: bis zu 10 Stunden
• – Audiowiedergabe: bis zu 40 Stunden
• – Frequenzbereich: 20 Hz bis 22.000 Hz
• – Unterstützte Audioformate: AAC (8 bis 320 Kbps), geschütztes AAC (von iTunes Store), HE-AAC, MP3 (8 bis 320 Kbps), MP3 VBR, Audio (Formate 2, 3, 4, audible enhanced audio, AAX, und AAX+), Apple lossless, AIFF, und WAV
• – Benutzereinstellbare Begrenzung der maximalen Lautstärke
• – Videoausgabe mit bis zu 1620p mit dem digitalen AV-Adapter von Apple oder dem VGA-Adapter von Apple; 576p und 480p mit dem AV-Komponentenkabel von Apple; 576i und 480i mit dem AV-Compositkabel von Apple (Kabel werden separat vertrieben)
• – Unterstützte Videoformate: H.264-Video bis zu 1080p, 30 Bilder pro Sekunde, Main Profile Level 3.1 mit AAC-LC Audio bis zu 160 Kbps, 48 kHz, Stereo Audio in .m4v-, .mp4-, und .mov- Datenformaten; MPEG-4-Video bis zu 2,5 Mbps, 640 mal 480 Bildpunkte, 30 Bilder pro Sekunde, Simple Profile mit AAC-LC-Audio bis zu 160 Kbps pro Kanal, 48 kHz, Stereo Audio in .m4v-, .mp4-, und .mov-Dateiformaten; Motion-JPEG (M-JPEG) bis zu 35 Mbps, 1280 mal 1020 Bildpunkte, 30 Bilder pro Sekunde, Audio in ulaw-, PCM-Stereo Audio in .avi-Datenformat
• – dreiachsiges Gyroskop
• – Beschleunigungssensor
• – Näherungssensor
• – Umgebungslichtsensor, usw.
• Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können mit anderen elektronischen Geräten zusammen verwendet werden. Beispiele für solch geeignete Geräte umfassen ein tragbares elektronisches Gerät wie beispielsweise ein Medienwiedergabegerät, ein Mobiltelefon, ein Organisationsgerät für persönliche Daten, oder dergleichen mehr. Ein tragbares elektronisches Gerät kann bei solchen Ausführungsformen eine Kombination der Funktionalitäten solcher Geräte aufweisen. Außerdem kann ein elektronisches Gerät einem Benutzer eine Verbindung mit oder eine Kommunikation über das Internet oder andere Netzwerke wie beispielsweise lokale Netzwerke oder Weitverkehrsnetzwerke ermöglichen. Ein tragbares elektronisches Gerät kann einem Benutzer zum Beispiel einen Zugang zum Internet und ein Kommunizieren unter Verwendung von Email, Textnachrichten, Nachrichtensofortversand oder unter Verwendung von anderen Formen einer elektronischen Kommunikation ermöglichen. Das elektronische Gerät kann zum Beispiel einem iPod ähneln, der einen Anzeigebildschirm aufweist, oder einem iPhone von Apple Inc..
• Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Energieversorgung des Geräts mit einer oder mehreren wiederaufladbaren und/oder ersetzbaren Batterien erfolgen. Solche Ausführungsformen sind im hohen Maße zum Tragen geeignet, sodass ein Benutzer das elektronische Gerät bei Reisen, beim Arbeiten, beim Training und so fort bei sich tragen kann. Auf diese Weise und abhängig von den am Gerät verfügbaren Funktionalitäten kann ein Benutzer unter anderem Musik hören, Spiele spielen oder Videos wiedergeben, Videos oder Bilder aufnehmen, Telefonanrufe tätigen oder entgegennehmen, mit anderen Kommunizieren, andere Geräte steuern (z. B. über eine Fernbedienungs- und/oder Bluetooth-Funktionalität) usw., während er oder sie sich frei mit dem Gerät bewegen kann. Zudem kann die Größe des Geräts so bemessen sein, dass es relativ leicht in eine Tasche oder Hand eines Benutzers passt. Auch wenn einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezug auf tragbare elektronische Geräte beschrieben wurden, ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegend offenbarten Verfahren auf eine Vielzahl anderer, weniger tragbarer elektronischer Geräte und Systeme anwendbar sind, die zur Wiedergabe von graphischen Daten ausgebildet sind, beispielsweise auf einen Desktop-Computer.
• Wie gezeigt umfasst 15H ein Systemdiagramm mit einem Smartphone, das eine LED gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist. Das Smartphone 15H06 ist zur Verbindung mit einem Server 15H02 ausgebildet, der sich mit beliebigen Arten von elektronischen Handgeräten in elektronischer Kommunikation befindet. Zur Veranschaulichung dienende Beispiele solcher elektronischen Handgeräte können funktionelle Komponenten wie beispielsweise einen Prozessor 15H08, einen Speicher 15H10, einen Graphikbeschleuniger 15H12, einen Beschleunigungssensor 15H14, eine Kommunikationsschnittstelle 15H11 (die möglicherweise eine Antenne 15H16 aufweist), einen Kompass 15H18, einen GPS-Chip 15H20, eine Bildschirmanzeige 15H22 und eine Eingabeeinrichtung 15H24 aufweisen. Die einzelnen Geräte sind nicht auf die veranschaulichten Komponenten beschränkt. Die Komponenten können in Hardware, Software oder einer Kombination aus beidem realisiert sein.
• Bei einigen Beispielen, können in das elektronische Handgerät über eine Eingabeeinrichtung 15H24 Anweisungen eingegeben werden, die den Prozessor 15H08 zur Ausführung von Funktionen einer Anwendung der elektronischen Bildgebung anweist. Eine der möglichen Anweisungen kann im Erzeugen einer Kurzinformation eines von einem Teil eines menschlichen Benutzers aufgenommen Bildes bestehen. In diesem Fall weist der Prozessor 15H08 die Verbindungsschnittstelle 15H11 an, mit dem Server 15H02 zu kommunizieren (möglicherweise z. B. über oder unter Verwendung einer Cloud 15H04) und Daten zu übertragen (z. B. Bilddaten). Die Daten werden über die Verbindungsschnittstelle 15H11 übertragen und entweder sofort nach der Aufnahme des Bildes mittels des Prozessors 15H08 bearbeitet oder zur späteren Verwendung im Speicher 15H10 abgelegt, oder es wird beides durchgeführt. Der Prozessor 15H08 erhält auch Informationen bezüglich der Bildschirmeigenschaften und kann die Orientierung des Geräts berechnen, z. B. unter Verwendung von Informationen aus dem Beschleunigungssensor 15H14 und/oder anderen externen Daten wie beispielsweise einer Kompasspeilung des Kompasses 15H18 oder einer GPS-Ortung des GPS-Chips 15H20, wobei der Prozessor die Information dann dazu verwendet, eine Orientierung zu bestimmen, in der das Bild abhängig vom Beispiel dargestellt werden soll.
• Das aufgenommene Bild kann mittels des Prozessors 15H08, einem Graphikbeschleuniger 15H12 oder einer Kombination von beiden wiedergegeben werden. Bei einigen Ausführungsformen bildet der Prozessor den Graphikbeschleuniger 15H12. Das Bild kann zunächst im Speicher 15H10 gespeichert werden oder der Speicher kann, falls verfügbar, direkt dem Graphikbeschleuniger 15H12 zugeordnet sein. Die in dieser Schrift beschriebenen Verfahren zum Erzeugen eines Bildes und einer zugehörigen Kurzinformation können mittels des Prozessors 15H08, des Graphikbeschleunigers 15H12 oder einer Kombination von beiden umgesetzt sein. Ein Bild oder eine Kurzinformation können auf der Bildschirmanzeige 15H22 angezeigt werden.
• 15I veranschaulicht eine Verbindung von Komponenten eines elektronischen Geräts 15I00. Zusätzlich zu den zuvor genannten Verbindungen der Komponenten weisen Beispiele für elektronische Geräte ein Chassis oder Gehäuse, eine Anzeige, Benutzereingabestrukturen und Eingabe-/Ausgabeanschlüsse auf. Das Gehäuse kann aus Kunststoff, Metall, Verbundmaterialien oder anderen geeigneten Materialien oder einer beliebigen Kombination von diesen gebildet sein. Das Gehäuse kann die im Inneren des elektronischen Geräts angeordneten Komponenten vor einer mechanischen Beschädigung schützen und kann die im Inneren angeordneten Komponenten zudem gegenüber elektromagnetischen Störungen (EMI, von englisch electromagnetic interference) abschirmen.
• Bei der Anzeige kann es sich um eine Flüssigkristallanzeige (LCD-Bildschirm), eine auf Licht emittierenden Dioden (LEDs) basierende Anzeige, eine auf organischen Licht emittierenden Dioden (OLED) basierende Anzeige oder um eine andere geeignete Anzeige handeln. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Anzeige eine Benutzerschnittstelle und diverse Bilder wie beispielsweise Logos, Avatare, Fotos, Albenillustrationen und dergleichen darstellen. Zudem kann die Anzeige bei bestimmten Ausführungsformen einen berührungsempfindlichen Bildschirm aufweisen, über den ein Benutzer auf die Benutzerschnittstelle einwirken kann. Die Anzeige kann zudem auch verschiedene Funktions- und/oder Systemanzeigen aufweisen, um den Benutzer mit Rückmeldungen wie beispielsweise Energieversorgungszustand, Anrufzustand, Speicherzustand oder dergleichen zu versorgen. Diese Anzeigen können in die auf der Anzeige dargestellte Benutzerschnittstelle integriert sein.
• Bei bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Eingabestrukturen zum Steuern des Geräts ausgebildet sein, beispielsweise zum Steuern des Betriebsmodus, des Ausgangspegels, eines Ausgabetyps usw.. Die Benutzereingabenstrukturen können beispielsweise eine Taste zum An- und Ausschalten des Geräts umfassen. Ferner können die Benutzereingabenstrukturen dem Benutzer eine Interaktion mit der Benutzerschnittstelle auf der Anzeige ermöglichen. Ausführungen des tragbaren elektronischen Geräts können eine beliebige Anzahl an Benutzereingabestrukturen aufweisen, die Tasten, Schalter, ein Bedienfeld, ein Scrollrad oder beliebig andere geeignete Eingabestrukturen aufweisen. Die Benutzereingabenstrukturen können mit der auf dem Gerät angezeigten Benutzerschnittstelle zusammenwirken, um Funktionen des Geräts und/oder beliebigen, mit dem Gerät verbundenen oder von diesem verwendeten Schnittstellen oder Geräten zu steuern. Die Benutzereingabenstrukturen können einem Benutzer ein Navigieren durch eine angezeigte Benutzerschnittstelle oder ein Zurückstellen einer solchen angezeigten Benutzerschnittstelle auf einen vorgegebenen oder Ausgangsbildschirm ermöglichen.
• Bestimmte Geräte können zudem auch diverse Eingabe- und Ausgabeanschlüsse zum Anschluss weiterer Geräte aufweisen. Ein Anschluss kann zum Beispiel als Kopfhörerbuchse ausgebildet sein, der eine Verbindung mit Kopfhörern ermöglicht. Ein Anschluss kann zudem sowohl Ausgangs- als auch Eingangseigenschaften zum Ermöglichen einer Verbindung mit einem Headset (z. B. eine Kombination von Kopfhörer und Mikrofon) aufweisen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüssen wie beispielsweise Kopfhörer- oder Headsetbuchsen, Universal-Serial-Bus-(USB-)Anschlüsse, IEEE 1394-Anschlüsse und Wechselstrom und/oder Gleichstromversorgungsanschlüsse aufweisen. Ein Gerät kann die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse ferner zur Verbindung mit und zum Senden oder Empfangen von Daten zu und von beliebigen anderen Geräten wie beispielsweise tragbaren elektronischen Geräten, PC-Computern, Druckern oder dergleichen verwenden. Zum Beispiel kann sich bei einer Ausführungsform das Gerät über eine IEEE-1394-Verbindung mit einem PC-Computer zum Senden und Empfangen von Dateien wie beispielsweise Mediendateien verbinden.
• Die Beschreibung eines elektronischen Geräts 15I00 umfasst eine graphische Darstellung eines Smartphonesystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Beschreibung eines elektronischen Geräts 15I00 veranschaulicht Computerhardware, -software und -firmware, die zur Realisierung der oben angegebenen Offenbarungen verwendet werden kann. Das dargestellte System umfasst einen Prozessor 15I26, der repräsentativ für eine beliebige Anzahl physikalisch und/oder logisch unterscheidbarer Ressourcen, die zur Ausführung von Software und Firmware ausgebildet sind, sowie für Hardware ist, die zur Ausführung bestimmter Berechnungen ausgebildet ist. Ein Prozessor 15I26 kommuniziert mit einem Chipsatz 15I28, der Eingabe und Ausgabe des Prozessors 15I26 steuern kann. Bei diesem Beispiel gibt der Chipsatz 15I28 Informationen an den Anzeigebildschirm 15I42 aus und kann aus dem nichtflüchtigen Speicher 15I44, der zum Beispiel magnetische Medien sowie Festkörpermedien und/oder andere dauerhafte Medien umfassen kann, Informationen auslesen und in diesen schreiben. Der Chipsatz 15I28 kann zudem Daten aus dem RAM 15I46 auslesen und in diesen hineinschreiben. Als Schnittstelle für den Chipset 15I28 kann eine Brücke 15I32 vorgesehen sein, die als Schnittstelle zu diversen Benutzerschnittstellenkomponenten dient. Entsprechende Benutzerschnittstellenkomponenten können eine Tastatur 15I34, ein Mikrofon 15I36, einen Berührungserfassungs- und -verarbeitungsschaltkreis 15I38, eine Zeigeeinrichtung 15I40 wie beispielsweise eine Maus, und so weiter umfassen. Generell können Eingaben an das System von beliebigen einer Vielzahl von maschinellen und/oder menschlichen Quellen stammen.
• Der Chipsatz 15I28 kann auch mit einer oder mehreren Datennetzwerkschnittstellen 15I30 gekoppelt sein, die physikalisch andersartige Schnittstellen aufweisen können. Solche Datennetzwerkschnittstellen 15I30 können Schnittstellen für lokale drahtgebundene und Funknetznetzwerke, für Breitbandfunknetzwerke sowie für persönliche Netzwerke umfassen. Einige Anwendungen der Verfahren zum Erzeugen, Anzeigen und Verwenden des hierin offenbarten GUI (der graphischen Benutzerschnittstelle) können ein Empfangen von Daten über eine physikalische Schnittstelle 15I31, oder von Daten umfassen, die von der Maschine selbst mittels eines Prozessors 15I26 erzeugt wurden, der in einem nichtflüchtigen Speicher 15I44 und/oder einem Speicher oder RAM 15I46 gespeicherte Daten analysiert. Ferner kann die Maschine Benutzereingaben über Geräte wie beispielsweise eine Tastatur 15I34, ein Mikrofon 15I36, einen Berührungserfassungs- und -verarbeitungsschaltkreis 15I38 und ein Zeigegerät 15I40 empfangen und durch Interpretieren dieser Eingaben unter Verwendung des Prozessors 15I26 geeignete Funktionen wie beispielsweise Browsingfunktionen ausführen.
• Die Beurteilung des Einflusses eines lichtemittierenden Systems auf den circadianen Zyklus kann auf unterschiedliche Weise, einschließlich medizinischer oder klinischer Studien, vorgenommen werden. Bei solchen Studien können diverse mit dem circadianen System in Beziehung stehende physiologische Signale bei Probanten überwacht werden, die dem lichtemittierenden System ausgesetzt sind. Man kann zum Beispiel die Senkung der Melatoninwerte im Speichel oder Blut der Probanten messen. Andere verschiedene Hormone umfassende physiologische Signale können in den Speichel- oder Blutproben oder in anderen Tests gemessen werden. Solche Versuchsprotokolle sind Fachleuten bekannt und wissenschaftliche Veröffentlichungen setzen sich damit auseinander. Bei solchen Tests kann auf eine bestimmte physiologische Reaktion (beispielsweise bestimmte Hormonspiegel) abgestellt werden, vor allem auf solche Reaktionen, von denen bekannt ist, dass sie mit einem bestimmten Krankheitszustand und/oder einem Zustand korreliert sind, von dem bekannt ist oder angenommen wird, dass er mit der spektralen Zusammensetzung des Lichts verknüpft ist.
• Zum Beispiel hat Brainard ein Versuchsprotokoll für die Messung der Senkung der Melatoninwerte bei einer Lichtexposition veröffentlicht. Nachfolgend sind einige Schritte des Versuchsprotokolls angegeben.
• – Es werden Probanten mit normalem Sehvermögen ausgewählt.
• – Um Mitternacht betreten die Probanten einen schwach beleuchteten Raum, wobei deren Pupillen erweitert sind und sie zwei Stunden lang ausharren.
• – Es wird eine Blutprobe entnommen.
• – Die Probanten werden neunzig Minuten lang dem Testlicht ausgesetzt, woraufhin eine zweite Blutprobe entnommen wird.
• – Der Melatoninspiegel im Blut wird bestimmt, sowie die im Vergleich zu einem Kontrollversuch (z. B. ohne Lichtexposition) relative Abnahme des Melatoninspiegels.
• Andere Versuchsprotokolle können in verschiedenen Veröffentlichungen wie beispielsweise in West et al.; in "Blue light from light-emitting diodes elicits a dosedependent suppression of melatonin in humans" J. Appl. Physiol. 110, 619–626 (2011) nachgeschlagen werden.
• Auch wenn die vorliegende Offenbarung sich auf lichtemittierende Diodenbauelemente konzentriert, muss man erkennen, dass sich die Erfindung auch auf Beleuchtungs- und Anzeigesysteme auf Basis von Laserdioden erstreckt.
• Bei bestimmten von der vorliegenden Offenbarung angegebenen Ausführungsformen umfassen Lichtquellen zumindest eine erste LED-Emissionsquelle, die durch eine erste Emission gekennzeichnet ist, und zumindest eine zweite LED-Emissionquelle, die durch eine zweite Emission gekennzeichnet ist, wobei die erste und die zweite Emission so ausgebildet sind, dass sie eine erste kombinierte Emission und eine zweite kombinierte Emission ermöglichen, wobei die erste kombinierte Emission durch eine erste SPD mit Anteilen Fv1 und Fc1 gekennzeichnet ist, die zweite kombinierte Emission durch eine zweite SPD mit Anteilen Fv2 und Fc2 gekennzeichnet ist, und wobei Fv1 den Leistungsanteil der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm, Fc1 den Leistungsanteil der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm, Fv2 den Leistungsanteil der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm, Fc2 den Leistungsanteil der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellen, die erste SPD und die zweite SPD einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweisen, Fv1 zumindest 0,05 beträgt, Fc2 zumindest 0,1 beträgt und Fc1 zumindest um 0,02 kleiner als Fc2 ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle ist die erste kombinierte Emission durch eine erste circadiane Stimulation und die zweite kombinierte Emission durch eine zweite circadiane Stimulation gekennzeichnet, wobei die zweite circadiane Stimulation zumindest das Doppelte der ersten circadianen Stimulation beträgt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle weist die erste LED-Emissionsquelle zumindest eine LED auf, die durch ein Maximum der Emission im Bereich von 405 bis 430 nm gekennzeichnet ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle sind die erste Emission und die zweite Emission so ausgebildet, dass sie eine dritte kombinierte Emission schaffen, wobei die dritte kombinierte Emission durch eine dritte SPD einen Anteil Fv3, einen Anteil Fc3 und eine dritte circadiane Stimulation gekennzeichnet ist, und wobei Fv3 den Leistungsanteil der dritten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm, Fc3 den Leistungsanteil der dritten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellen, die dritte SPD einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweist und die erste circadiane Stimulation und die dritte circadiane Stimulation voneinander verschieden sind.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle umfasst die zweite Emission eine blaue Emission aus einem zu größeren Wellenlängen konvertierenden Material.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle umfasst die zweite Emission eine von einer LED stammende direkte blaue Emission.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle verursacht eine der kombinierten Emissionen eine circadiane Stimulation, die einer circadianen Stimulation eines D65-Referenzleuchtmittels ähnelt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle führt eine der kombinierten Emissionen zu einer circadianen Stimulation, die geringer ist als eine circadiane Stimulation durch ein CIE A-Referenzleuchtmittel.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle sind die zumindest eine erste LED-Emissionsquelle und die zumindest eine zweite LED-Emissionsquelle in einer verschachtelten Geometrie angeordnet.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle sind die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert gekennzeichnet, der innerhalb des Weißlichtrahmenbereichs 514 von 5B liegt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle sind die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert gekennzeichnet, der durch eine um ±0,005 verbreiterte Plancksche Kurve und eine um ±0,005 verbreiterte Kurve minimaler Farbtonverschiebung in einem CIE-Normfarbdiagramm begrenzt ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle sind die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert begrenzt, der innerhalb +/– fünf Du'v'-Punkte einer Planckschen Kurve gelegen ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle resultiert das Exponieren eines Subjekts gegenüber der zweiten SPD mit einer Beleuchtungsstärke von 100 lx über neunzig Minuten in einer Senkung des Melatoninspiegels im Blut des Subjekts von zumindest 20%.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle resultiert ein Exponieren eines Subjekts gegenüber der ersten SPD mit einer Beleuchtungsstärke von 100 lx über neunzig Minuten in einer Senkung des Melatoninblutspiegels in dem Subjekt um höchstens 20%.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle beträgt Fc1 höchstens 0,06.
• Bei bestimmten Ausführungsformen weist ein Anzeigesystem eine erste LED-Emissionsquelle auf, die durch eine erste Emission gekennzeichnet ist, sowie eine Anzeige, die zur Emission einer ersten SPD ausgebildet ist, die durch einen ersten Leistungsanteil Fv1 im Bereich von 400 bis 435 nm gekennzeichnet ist, wobei das Anzeigesystem durch ein Gamut von zumindest 70% des NTSC-Gamuts gekennzeichnet ist, die erste SPD im wesentlichen weiß mit einer CCT im Bereich von 3000 K bis 9000 K ist, und Fv1 zumindest 0,05 beträgt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Anzeigesystems weist die Anzeige ein Emissionsspektrum auf, das durch eine circadiane Stimulation gekennzeichnet ist, die geringer ist als eine circadiane Stimulation eines Referenzleuchtmittels derselben CCT.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Anzeigesystems weist das Anzeigesystem ferner einen Farbfiltersatz und eine Flüssigkristallanzeige auf.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Anzeigesystems ist die erste SPD durch ein Maximum bei der Wellenlänge w im Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm gekennzeichnet, wobei der Farbfiltersatz einen Blaufilter aufweist, der durch eine maximale Transmission Tm und eine Transmission Tw bei der Wellenlänge w mit Tw/Tm > 0,8 gekennzeichnet ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen weist das Anzeigesystem ferner eine zweite LED-Emissionsquelle auf, die durch eine zweite Emission gekennzeichnet ist, wobei das Verhältnis von erster Emission und zweiter Emission so ausgebildet ist, dass es zur Änderung einer circadianen Stimulation eingestellt werden kann.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Anzeigesystems ist das Anzeigesystem zur Verwendung mit einem Fernseher, einem Desktop-PC, einem Notebook-PC, einem Laptop-PC, einem Tablet, einem Smartphone, einem MP3-Player ausgebildet.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Anzeigesystems befinden sich weniger als 5% der Leistung der ersten SPD in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm.
• Bei bestimmten Ausführungsformen weist eine Lichtquelle ein LED-Bauelement auf, das zur Emission einer primären Emission ausgebildet ist, sowie eine oder mehrere wellenlängenkonvertierende Materialien, die mit der primären Emission optisch verbunden sind, wobei ein Teil der primären Emission zur Erzeugung einer sekundären Emission von dem wellenlängenkonvertierenden Material absorbiert wird, und wobei eine Kombination von primärer Emission und sekundärer Emission weißes Licht produziert, das durch eine SPD mit einem CCT und einem Farbwiedergabeindex gekennzeichnet ist, und wobei zumindest 5% der SPD sich in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm befinden, und wobei die circadiane Stimulation der SPD weniger als 80% einer circadianen Stimulation eines Referenzleuchtmittels von gleicher Farbtemperatur beträgt, und wobei das weiße Licht durch einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 gekennzeichnet ist.
• Bei bestimmten Ausführungsformen einer Lichtquelle ist die primäre Emission durch eine Peakwellenlänge zwischen 405 und 425 nm gekennzeichnet.
• Bei bestimmten Ausführungsformen weist ein Beleuchtungssystem ein LED-Bauelement auf, das zur Emission einer durch eine primäre SPD gekennzeichneten primären Emission ausgebildet ist, sowie zumindest einen optisch mit der Primäremission gekoppelten Leuchtstoff, wobei der zumindest eine Leuchtstoff durch eine saturierbare Absorption innerhalb eines blau-cyanfarbenen Wellenlängenbereichs gekennzeichnet ist, und wobei das LED-Bauelement so ausgebildet ist, dass es durch ein zum Abschwächen der Primäremission ausgebildetes Leistungssignal gesteuert werden kann, und wobei das System bei einem ersten Leistungsniveau eine erste SPD emittiert, die durch einen ersten spektralen Leistungsanteil Fc1 in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine erste CCT gekennzeichnet ist, und wobei das System bei einem zweiten Leistungsniveau eine zweite SPD emittiert, die durch einen zweiten spektralen Leistungsanteil Fc2 in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine zweite CCT gekennzeichnet ist, und worin das zweite Leistungsniveau geringer als das erste Leistungsniveau ist und der zweite Anteil Fc2 weniger als 80% des ersten Anteils Fc1 beträgt.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Beleuchtungssystems ist die zweite CCT um wenigstens 500 K geringer als die erste CCT.
• Bei bestimmten Ausführungsformen eines Beleuchtungssystems befinden sich zumindest 5% der primären SPD in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm.
• Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass noch alternative Möglichkeiten zur Implementierung der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen existieren. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher als rein veranschaulichend und nicht beschränkend anzusehen, und auch die Ansprüche sind nicht auf die in dieser Schrift angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern können innerhalb ihres Umfangs und Äquivalenzbereichs abgeändert werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
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• Rahman et al., Endocrinology, 7. August 2008, 149(12): 6125–6135 [0058]
• Rea und Freyssinier, Color Research and Application 38, 82–92 (2013) [0127]
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• IEEE 1394-Anschlüsse [0192]
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• West et al.; in ”Blue light from light-emitting diodes elicits a dosedependent suppression of melatonin in humans” J. Appl. Physiol. 110, 619–626 (2011) [0197]

Claims (27)

1. Lichtquelle, die aufweist: wenigstens eine erste LED-Emissionsquelle, die durch eine erste Emission gekennzeichnet ist, wenigstens eine zweite LED-Emissionsquelle, die durch eine zweite Emission gekennzeichnet ist, wobei die erste Emission und die zweite Emission zum Schaffen einer ersten kombinierten Emission und einer zweiten kombinierten Emission ausgebildet sind, die zweite kombinierte Emission durch eine erste spektrale Leistungsverteilung (SPD) und Anteile Fv1 und Fc1 gekennzeichnet ist, die erste kombinierte Emission durch eine zweite SPD und Anteile Fv2 und Fc2 gekennzeichnet ist, Fv1 den Leistungsanteil der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm darstellt, Fc1 den Leistungsanteil der ersten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellt, Fv2 den Leistungsanteil der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm darstellt, Fc2 den Leistungsanteil der zweiten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellt, die erste SPD und die zweite SPD einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweisen, Fv1 zumindest 0,05 beträgt, Fc2 zumindest 0,1 beträgt und Fc1 um wenigstens 0,02 kleiner als Fc2 ist.
2. Lichtquelle nach Anspruch 1, worin die erste kombinierte Emission durch eine erste circardiane Stimulation gekennzeichnet ist, die zweite kombinierte Emission durch eine zweite circardiane Stimulation gekennzeichnet ist und die zweite circadiane Stimulation zumindest das Doppelte der ersten circadianen Stimulation beträgt.
3. Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, worin die erste LED-Emissionsquelle zumindest eine LED aufweist, die durch ein Maximum der Emission im Bereich von 405 bis 430 nm gekennzeichnet ist.
4. Lichtquelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die erste Emission und die zweite Emission zur Herstellung einer dritten kombinierten Emission ausgebildet sind, die dritte kombinierte Emission durch eine dritte SPD, einen Anteil Fv3, einen Anteil Fc3 und eine dritte circadiane Stimulation gekennzeichnet ist, Fv3 den Leistungsanteil der dritten SPD im Wellenlängenbereich von 400 bis 440 nm darstellt, Fc3 den Leistungsanteil der dritten SPD im Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm darstellt, die dritte SPD einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 aufweist und die erste circardiane Stimulation und die dritte circardiane Stimulation voneinander verschieden sind.
5. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die zweite Emission eine blaue Emission aus einem Licht zu größeren Wellenlängen konvertierenden Material umfasst.
6. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die zweite Emission eine von einer LED direkt abgegebene blaue Emission aufweist.
7. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin eine der kombinierten Emissionen eine circadiane Stimulation herbeiführt, die der einer circadianen Stimulation eines D65-Referenzleuchtmittels entspricht.
8. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin eine der kombinierten Emissionen eine circadianen Stimulation herbeiführt, die geringer als eine circadiane Stimulation eines CIE A-Referenzleuchtmittels ist.
9. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die wenigstens eine erste LED-Emissionsquelle und die wenigstens eine zweite LED-Emissionsquelle in einer verschachtelten Geometrie angeordnet sind.
10. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert gekennzeichnet sind, der innerhalb des Weißlichtrahmenbereichs (514) von 5B liegt.
11. Lichtquelle nach Anspruch 10, worin die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert gekennzeichnet sind, der in einem CIE-Farbwertdiagramm von der um ±0,005 erweiterten Planckschen Kurve und der um ±0,005 erweiterten Kurve minimaler Farbtonverschiebung umrahmt ist.
12. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die erste SPD und die zweite SPD jeweils durch einen Farbwert gekennzeichnet sind, der innerhalb von +/– fünf Du'v'-Punkten an einer Planckschen Kurve liegt.
13. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin, wenn ein Subjekt 90 Minuten lang einer zweiten SPD mit einer Beleuchtungsstärke von 100 lx ausgesetzt wird, eine Senkung des Melatoninblutspiegels in dem Subjekt von wenigsten 20% die Folge ist.
14. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin, wenn ein Subjekt 90 Minuten lang einer ersten SPD mit einer Beleuchtungsstärke von 100 lx ausgesetzt wird, eine Senkung des Melatoninblutspiegels in dem Subjekt von höchstens 20% die Folge ist.
15. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin Fc1 höchstens 0,06 beträgt.
16. Anzeigesystem, das aufweist: eine erste LED-Emissionsquelle, die durch eine erste Emission gekennzeichnet ist, und eine Anzeige, die zur Emission einer ersten SPD ausgebildet ist, die durch einen ersten Leistungsanteil Fv1 im Bereich von 400 bis 435 nm gekennzeichnet ist, wobei das Anzeigesystem durch einen Gamut von zumindest 70% des NTSC-Gamuts gekennzeichnet ist, die erste SPD im Wesentlichen weiß mit einer CCT in einem Bereich von 3000 bis 9000 K ist und Fv1 zumindest 0,05 beträgt.
17. Anzeigesystem nach Anspruch 16, worin die Anzeige ein Emissionsspektrum aufweist, das durch eine circardiane Stimulation gekennzeichnet ist, die geringer als eine circardiane Stimulation eines Referenzleuchtmittels mit gleicher CCT ist.
18. Anzeigesystem nach Anspruch 16 oder 17, das ferner einen Farbfiltersatz und eine Flüssigkristallanzeige aufweist.
19. Anzeigesystem nach Anspruch 18, worin die erste SPD durch ein Maximum bei einer Wellenlänge w im Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm gekennzeichnet ist, der Farbfiltersatz einen blauen Filter aufweist, der durch eine maximale Transmission Tm und bei der Wellenlänge w durch eine Transmission Tw gekennzeichnet ist, und Tw/Tm > 0,8 ist.
20. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das ferner eine zweite LED-Emissionsquelle aufweist, die durch eine zweite Emission gekennzeichnet ist, wobei ein Verhältnis der ersten Emission zur zweiten Emission dazu ausgebildet ist, zum Ändern einer circadianen Stimulation angepasst zu werden.
21. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 16 bis 20, worin das Anzeigesystem zur Verwendung mit einem Fernseher, einem Desktop-PC, einem Notebook-PC, einem Laptop-PC, einem Tablet, einem Smartphone und einem MP3-Player ausgebildet ist.
22. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 16 bis 21, worin weniger als 5% der gesamten Leistung der ersten SPD in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 500 nm enthalten sind.
23. Lichtquelle, die aufweist: ein LED-Bauelement, das zum Emittieren einer Primäremission ausgebildet ist, ein oder mehrere wellenlängenkonvertierende Materialien, die an die Primäremission optisch gekoppelt sind, wobei ein Teil der Primäremission von den wellenlängenkonvertierenden Materialien absorbiert wird, um eine Sekundäremission zu erzeugen, wobei eine Kombination von Primäremission und Sekundäremission ein weißes Licht erzeugt, das durch eine SPD mit einer CCT und einem Farbwiedergabeindex gekennzeichnet ist, wobei zumindest 5% der SPD in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm liegen, wobei eine circadiane Stimulation der SPD weniger als 80% einer circadianen Stimulation eines Referenzleuchtmittels von gleicher Farbtemperatur beträgt und wobei das weiße Licht durch einen Farbwiedergabeindex von mehr als 80 gekennzeichnet ist.
24. Lichtquelle nach Anspruch 23, worin die Primäremission durch ein Maximum bei einer Wellenlänge zwischen 405 und 425 nm gekennzeichnet ist.
25. Beleuchtungssystem, das aufweist: ein LED-Bauelement, das zum Emittieren einer Primäremission ausgebildet ist, die durch eine Primär-SPD gekennzeichnet ist, wenigstens einen an die Primäremission optisch gekoppelten Leuchtstoff, wobei der wenigstens eine Leuchtstoff durch eine innerhalb eines blau-cyanfarbenen Wellenlängenbereichs sättigbare Absorption gekennzeichnet ist, wobei das LED-Bauelement dazu ausgebildet ist, mittels eines zum Abschwächen der Primäremission ausgebildeten Leistungssignals gesteuert zu werden, wobei das System bei einem ersten Leistungsniveau eine erste SPD emittiert, die durch einen ersten spektralen Leistungsanteil fc1 in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine erste CCT gekennzeichnet ist, wobei das System bei einem zweiten Leistungsniveau eine zweite SPD emittiert, die durch einen zweiten spektralen Leistungsanteil fc2 in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 500 nm und eine zweite CCT gekennzeichnet ist, und wobei das zweite Leistungsniveau kleiner als das erste Leistungsniveau und der zweite Anteil fc2 kleiner als 80% des ersten Anteils fc1 ist.
26. Beleuchtungssystem nach Anspruch 25, worin die zweite CCT um zumindest 500 K niedriger als die erste CCT ist.
27. Beleuchtungssystem nach Anspruch 25 oder 26, worin wenigstens 5% der Primär-SPD in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 435 nm liegen.

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