DE102016015362A1

DE102016015362A1 - Leuchtelement mit verbesserter Farbwiedergabe

Info

Publication number: DE102016015362A1
Application number: DE102016015362.8A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Leuchtelement, dass aus einer OLED und einem weitern Leuchtemittierenden Element, beispielsweise eine LED, besteht, das derart kombiniert wird, dass die Farbwiedergabe bei Beleuchtung mit diesem Licht signifikant verbessert als bei Verwendung von nur einem Leuchtmittel. In der Kombination kann ausgenutzt werden, dass die Schichten der OLED das Licht der LED derart umwandeln, dass die spektrale Verteilung des Lichts und auch die räumliche Abstrahl-Charakteristik derart positiv beeinflusst wird, dass minima im Spektrum reduziert oder beseitigt werden, und dass das zusätzlich zur OLED emittierende Licht aus dem Substrat der OLED austreten kann.

Description

Problem
Handelsübliche LEDs und OLEDs weisen eine spektrale Lichtverteilung auf, die von der spektralen Lichtverteilung der Sonne merklich abweicht. Dadurch ist die Farbwiedergabe der LEDs und der OLEDs gegenüber der des Sonnenlichts stark beeinträchtigt. Insbesondere Materialien, die sog. Weißmacher enthalten, wie weiße Kleidung, Kunstzähne, natürliche Zähne wandeln blaues und UV-Licht in sichtbares Licht mit längerer Wellenlänge um. Da handelsübliche OLEDs und LEDs kaum Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 440 nm abstrahlen, ist insbesondere die Farbwiedergabe bei beispielsweise weißer Kleidung, weißem Papier und Zähnen schlechter als bei Sonnenlicht. Ein einfacher Test läßt sich an weißer Kleidung mit Sonnenchremflecken durhführen. Die Sonnenchremflecken sind kaum bei LED oder OLED-Licht zu erkennen. Im Sonnenlicht betrachtet erscheinen die Flecken gelblich.
Lösung
Um die Farbwiedergabe zu verbessern wird eine Kombination aus OLED und LED vorgeschlagen, die sich spektral ergänzen, wodurch die Abweichung zum Sonnenspektrum verringert wird. Es wird eine derartige Kombination vorgeschlagen, bei der das zusätzliche Licht der LED auch in die Schichten der OLED eindringen. Dadurch wird das Licht der LED spektral verbreitert, was einerseits Minima in dem gemeinsamen Spektrum verringert und die Farbwiedergabe verbessert. Andererseits wird das umgewandelte Licht in eine andere Richtung gestreut, wodurch die Auskoppelung des Lichtes positiv beeinflusst werden kann.
Erreichte Vorteile
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass

• Die Farbwiedergabe verbessert wird
• die Leuchte aus OLED und LED kaum dicker als eine OLED ist
• die Farbtemperatur eingestellt werden kann
• kein UV-Licht entsteht, welches nach neusten Richtlinien für Leuchten deklariert werden müsste und welches negative Einflüsse auf die Haut haben könnte
• keine zusätzliches Auskoppelelement benötigt wird, da ohnehin bei den meisten OLEDs eineAuskoppelschichtlösung eingesetzt wird, die auch die Auskoppelung des zusätzlich eingestrahlten Lichts übernimmt.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Patentansprüchen beschreiben und in 5 und 6 dargestellt. Eine Möglichkeit ist, eine OLED zu verwenden, die auf einem Glassubstrat oder einem anderen transparenten Substrat aufgebracht ist und das emittierte Licht durch die Glasscheibe abstrahlt. An diesem Glassubstrat wird seitlich mindestens eine LED mit emittiertem Licht im Wellenlängenbereich von 400 bis 450 nm derart angebracht, dass das Licht der LED in das Glassubstrat einstrahlt. An der Seite, an der die OLED-Schichten aufgebracht sind, dringt das Licht in die Schichten ein und wird am meist metallischen Rückkontakt zurück in das Glas reflektiert. An der Sichtseite der OLED (gegenüber den OLED-Schichten) wird das Licht überwiegend zurück in das Glas reflektiert und nur wenig Licht dringt nach aussen. Dadurch kann das Glassubstrat relativ weit und relativ homogen ausgeleuchtet werden. Das in den OLED-Schichten entstandene Licht, welches durch das Licht der LEDs erzeugt wird, hat eine andere Winkelverteilung der Abstrahlung und kann stärker aus dem Glas austreten als das direkte Licht der LED.
Ausführungsbeispiele
Bei einem Ausführungsbeispiel wird statt der LED eine Laserdiode genommen. Durch das weniger divergente Licht der Laserdioden können auch große Glassubstrate ausgeleuchtet werden
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Kante mit einem Metall wie Aluminium, Silber oder ähnlich beschichtet. Diese Schicht ist dort unterbrochen, wo die LED in das OLED-Substrat einstrahlt. Diese Metallschicht dient sowohl dazu, dass das Licht nicht an der Glaskante austreten kann (Reflexion) und gleichzeitig dazu, dass die LEDs elektrisch kontaktiert werden können. In einer Variante diese Ausführungsbeispiels können alle LEDs in Serie verschaltet werden, wodurch nur ein LED-Treiber zum Betrieb notwendig ist.
Bei einem weitern Ausführungsbeispiel werden dem Glassubstrat im Inneren Schäden zugefügt, die das Licht streuen wodurch es austreten kann. Die Schäden können beispielsweise mit einem Nanosekundenlaser mit einer Wellenlänge von 532 nm und einer Energiedichte oberhalb 5J/cm2 eingebracht werden. Ein Vorteil wäre, dass mit den Defekten Licht aus dem Glassubstrat ausgekoppelt werden kann und der spiegelnde Effekt der OLED aufgrund des metallischen Rückkontakts weitgehend erhalten bleibt. Die Metallschichten können weiterhin zur Ableitung der Wärme der LEDs verwendet werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Auskoppelfilm wie er üblicherweise bei OLEDs verwendet wird, durch einen speziellen holographischen Film ersetzt, der in der Lage ist, das Licht der OLED und der LED mit gewünschten Eigenschaften aus dem Glassubstrat auszukoppeln und nach aussen abzustrahlen
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Ecken der OLED abgeschrägt. Die LEDs werden an den 4 Schrägen angebracht, wodurch eine besonders homogene Ausleuchtung der OELD erreicht wird. Zudem können die Kanten des Glassubstrats glatt poliert werden, damit das Licht der LEDs dort über Totalreflexion in das Glassubstrat zurück reflektiert wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die LEDs an eine Glasscheibe angebracht. Diese kann an OLEDs auch nachträglich angebracht und wieder abgenommen werden. Dabei kann die Glasscheibe an die OLED optisch gekittet werden. Dafür kann beispielsweise Kanadabalsam oder ein Kunstharz oder Ähnliches genommen werden.
Bei einem weitern Ausführungsbeispiel werden mehrere LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängen im Bereich von 400 - 450 nm verwendet, um das Spektrum noch homogener zu machen. Dafür können beispielsweise auch LEDs mit Wellenlängen im Bereich 500 - 540 nm eingesetzt werden. Hier haben viele OLEDs eine geringere Intensität (spektrales Intensitätsminimum)
Figurenliste

1: Beispielspektrum einer handelsüblichen OLED
2: Spektrum einer LED mit einer Wellenlänge im Bereich 400 nm.
3: Spektrum des Lichts, dass in der OLED entsteht, wenn die Schichten der OLED mit dem Licht der LED bestrahlt werden. Das ursprüngliche Licht konnte geometrisch ausgeblendet werden
4: Beispielspektrum der Kombination aus einer OLED und Licht im Bereich 400nm, das zusätzlich in die Glasscheibe der OLED eingekoppelt und auf der Sichtseite der OLED austritt.
5.: OLED mit seitlich angebrachten LEDs, die in das Substrat der OLED einstrahlen und die elektrisch kontaktiert sind
6.: Beispiel einer Kombination aus OLED und LEDs
1. 1) Auskoppel-Schicht
2. 2) Glassubstrat
3. 3) OLED-Schichten
4. 4) Ausgekoppeltes weißes Licht der OLED
5. 5) Weißes Licht der OLED, das durch das Glassubstrat dringt
6. 6) Seitlich angebrachte LED, die in das Glassubstrat einstrahlt.

Claims

Eine Kombination aus einer OLED und weiteren lichtemittierenden Elementen wie beispielsweise LEDs bei der das Lichtspektrum in Kombination hinsichtlich der Farbwiedergabe gegenüber den einzelnen lichtemittierenden Elemente verbessert wird. dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Licht in das Substrat der OLED oder einer zusätzlichen transparenten Scheibe seitwärts eingekoppelt und auf mindestens einer Fläche wieder ausgekoppelt wird
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass für die seitliche Einkopplung eine LED im Spektralbereich unter 450 nm gewählt wird.
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ausgenutzt wird, dass die organischen und anorganischen Schichten der OLED durch Fluoreszenz und ähnliche Prozesse das Spektrum der LED stark verbreitern, so dass eine breites Spektrum entsteht, das Wellenlängen größer als die Anregungswellenlänge enthält.
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch Variation der Leuchtintensitäten die Farbtemperatur eingestellt werden kann.
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur OLED nur Licht mit einer Wellenlänge kleiner 399nm verwendet wird, wodurch kein UV-Licht entsteht und zusammen mit dem Fluoreszenz-Licht im Wellenlängenbereich von 400 bis 450 nm entsteht, in dem handelsübliche OLEDs, weiße LEDs und Glühlampen kaum Licht emittieren
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des Glassubstrats der OLED mit einem Metall beschichtet sind, so dass das Licht ins Glas zurück reflektiert und mit dem die LEDs elektrisch kontaktiert werden können.
Kombination gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die 4 Ecken der OLED abgeschrägt sind und über diese 4 Ecken das Licht von 4 LEDs eingestrahlt wird. Dadurch wird eine besonders homogene Ausleuchtung erreicht