DE102017204086A1 - Verfahren zum betreiben einer lichtemittierenden baugruppe und lichtemittierende baugruppe - Google Patents

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe (40) bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Betriebszustand erstes Licht erzeugt, das eine vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenen erstes Wellenlängenspektrum (26) hat, das so gewählt ist, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt wird. In einem zweiten Betriebszustand wird zweites Licht erzeugt, das die gleiche vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenes zweites Wellenlängenspektrum (28) hat, wobei das zweite Wellenlängenspektrum (28) so gewählt wird, dass die Melatoninproduktion bei der Person, die das zweite Licht wahrnimmt, nicht unterdrückt wird.

Description

  • Eine lichtemittierende Baugruppe dient zum Erzeugen von Licht. Dazu weist die lichtemittierende Baugruppe eine Beleuchtungsanordnung auf. Optional kann die lichtemittierende Baugruppe eine Steuereinheit zum Betreiben der Beleuchtungsanordnung aufweisen. Die Beleuchtungsanordnung und die Steuereinheit können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein oder voneinander beabstandet angeordnet sein. Die Beleuchtungsanordnung kann eine, zwei oder mehr Beleuchtungseinheiten aufweisen, wobei jede der Beleuchtungseinheiten eine, zwei oder mehr Lichtquellen aufweisen kann. Die Lichtquellen können jeweils ausschließlich eine Primärlichtquelle, beispielsweise eine LED oder eine OLED aufweisen. Alternativ dazu können eine oder mehrere der Lichtquellen jeweils eine Primärlichtquelle und eine Sekundärlichtquelle, insbesondere ein Konversionselement, aufweisen. Die Primärlichtquelle dient zum Anregen von lichtemittierenden Stoffen in der Sekundärlichtquelle, insbesondere dem Konversionselement.
  • Die Steuereinheit dient zum Betreiben der Beleuchtungsanordnung. Die Steuereinheit dient insbesondere zum Versorgen der Beleuchtungsanordnung mit Strom und/oder zum Steuern und/oder Regeln der Beleuchtungseinheiten, insbesondere der Lichtquellen, der Beleuchtungsanordnung. Insbesondere können mittels der Steuereinheit die Lichtquellen gemeinsam oder selektiv eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, wobei optional auch eine Intensität des von den Lichtquellen erzeugten Lichts mittels der Steuereinheit eingestellt werden kann.
  • Es ist bekannt, dass das Hormon Melatonin den zirkadianen Rhythmus, also den Schlaf-Wach-Rhythmus, eines Menschen steuert. Dabei wird die Produktion des Melatonin während des Tages durch natürliches Licht mit einem hohen Blauanteil, beispielsweise unterstützt durch den blauen Himmel, unterdrückt und während der Nacht aufgrund des Mangels des Lichts mit hohem Blauanteil nicht unterdrückt. Dies bewirkt, dass ein Mensch während des Tages wenig Melatonin produziert, was dazu beiträgt, dass er wach und konzentriert ist, und in der Nacht viel Melatonin produziert, was dazu beiträgt, dass er müde wird und gut einschlafen kann.
  • Dieser Effekt wird bereits bei Beleuchtungsanordnung genutzt, bei denen in Räumen und/oder zu Tageszeiten, in denen bzw. zu denen Wachsamkeit und Konzentration gewünscht ist, kaltweißes Licht mit einem hohen Blauanteil bereitgestellt wird, und in denen bzw. zu denen Müdigkeit und/oder guter Schlaf gefördert werden soll, warmweißes Licht mit einem geringen Blauanteil bereitgestellt wird. Derartige Beleuchtungsanordnungen sind beispielsweise CCT-tunable LEDs und diese aufweisende Leuchten. Diese werden verwendet in Klassenzimmern, Krankenhäusern, Flugzeugen, insbesondere zum Verhindern von jet-lag, und in Wohnräumen, um die Menge des blauen Lichts gemäß dem zirkadianen Rhythmus zu steuern.
  • Normalerweise ist unter Tags eine größere Intensität des blauen Lichts gewünscht. Dies wird häufig realisiert mittels Verschiebens des CCTs hin zu kalten Farbtemperaturen, beispielsweise 5000 K oder kälter, da in kaltweißem Licht ein höherer Anteil blauen Lichts enthalten ist als in warmweißem Licht. Im Unterschied dazu wird die Farbtemperatur des Lichts am Abend und in der Nacht hin zu wärmeren Farbtemperaturen mit einem geringeren Anteil an blauem Licht verschoben. Bei diesen Verschiebungen zwischen 3000 K und 6000 K kann eine Größe des Anteils des blauen Lichts um einen Faktor drei variieren.
  • Nachteilig dabei ist, dass viele Menschen einen Wechsel der Farbtemperatur zwischen warmweißem Licht und kaltweißem Licht und/oder kaltweißes Licht an sich als unangenehm empfinden. Außerdem ist das menschliche Auge bezüglich der Wahrnehmung der Farbtemperatur sehr sensibel, weswegen insbesondere bei einer Beleuchtungsanordnung mit mehreren Beleuchtungseinheiten und/oder mehreren Lichtquellen ein hoher Aufwand betrieben werden muss, damit bei einer variierenden Farbtemperatur zu jeder Zeit alle Beleuchtungseinheiten bzw. alle Lichtquellen Licht derselben Farbtemperatur erzeugen, damit eine Abweichung der Farbtemperatur von den Menschen nicht als störend empfunden wird. Insbesondere sind Aufwand und Kosten bei der Herstellung von präzisen CCT-tunable LEDs besonders hoch.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe bereitzustellen, das ermöglicht, eine Melatoninproduktion variabel zu beeinflussen, und das auf einfache Weise dazu beiträgt, dass das von der lichtemittierenden Baugruppe erzeugte Licht zu jedem Zeitpunkt als besonders angenehm und/oder nicht störend wahrgenommen werden kann.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine lichtemittierende Baugruppe bereitzustellen, die ermöglicht, eine Melatoninproduktion variabel zu beeinflussen, und die auf einfache Weise dazu beiträgt, dass das von ihr erzeugte Licht zu jedem Zeitpunkt als besonders angenehm und/oder nicht störend wahrgenommen werden kann, und/oder die auf einfache und/oder kostengünstige Weise herstellbar ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe, bei dem: in einem ersten Betriebszustand erstes Licht erzeugt wird, das eine vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenen erstes Wellenlängenspektrum hat, das so gewählt ist, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, die Melatoninproduktion unterdrückt wird; und in einem zweiten Betriebszustand zweites Licht erzeugt wird, das die gleiche vorgegebene Farbtemperatur wie das erste Licht hat und das ein vorgegebenes zweites Wellenlängenspektrum hat, das so gewählt ist, dass die Melatoninproduktion bei der Person, die das zweite Licht wahrnimmt, nicht unterdrückt wird.
  • Das von der lichtemittierenden Baugruppe emittierte Licht ist das erste Licht oder das zweite Licht. Die Person nimmt das von der lichtemittierenden Baugruppe emittierte Licht, also das erste Licht oder das zweite Licht, war. Beispielsweise befindet sich die Person in einem Raum, der mittels der lichtemittierenden Baugruppe beleuchtet wird. Alternativ oder zusätzlich nutzt die Person ein elektronisches Gerät, beispielsweise ein Laptop, einen Monitor oder ein Handy, dessen Display die lichtemittierende Baugruppe aufweist. Dabei kann die lichtemittierende Baugruppe beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung oder ein Pixel des elektronischen Geräts sein. Im Falle des Pixels kann das elektronische Gerät eine Vielzahl weiterer entsprechender lichtemittierender Baugruppen aufweisen.
  • Das erste Licht und das zweite Licht weisen die gleiche Farbtemperatur auf, haben jedoch voneinander verschiedene Wellenlängenspektren. Somit wird zum Beeinflussen der Melatoninproduktion der Person die Farbtemperatur des von der lichtemittierenden Baugruppe emittierten Lichts nicht verändert, sondern konstant gehalten, und es wird ausschließlich das Wellenlängenspektrum des von der lichtemittierenden Baugruppe erzeugten Lichts verändert. Dies trägt dazu bei, dass von der Person bei einem Umschalten zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand und damit dem Wechsel vom ersten zum zweiten Licht keine Veränderung der Farbtemperatur wahrgenommen wird. Falls neben der Farbtemperatur auch die Helligkeit und/oder die Intensität des erzeugten Lichts konstant gehalten werden, so nimmt die Person bewusst und/oder direkt über das Sehen überhaupt keine Veränderung des Lichts war. Das Umschalten zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht kann über die Zunahme von Konzentration und Wachsamkeit unter Einwirkung des ersten Lichts oder die Zunahme von Müdigkeit und Schlafbedürfnis unter Einwirkung des zweiten Lichts von der Person lediglich indirekt wahrgenommen werden. Dies trägt dazu bei, dass das Umschalten zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht von der Person nicht als unangenehm oder störend wahrgenommen wird.
  • Ferner kann, falls die gleichbleibende Farbtemperatur besonders gering ist und das von der lichtemittierenden Baugruppe erzeugte Licht beispielsweise warmweißes, insbesondere konstant warmweißes Licht ist, bei der Person eine besonders angenehme Wahrnehmung des Lichts hervorgerufen werden, und zwar unabhängig davon, ob die Melatoninproduktion aktuell unterdrückt wird oder die Melatoninproduktion aktuell nicht unterdrückt wird. Daher kann mittels der lichtemittierenden Baugruppe beispielsweise grundsätzlich warmweißes Licht erzeugt werden. Insbesondere kann sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht warmweißes Licht sein. Alternativ dazu kann mittels der lichtemittierenden Baugruppe jedoch auch grundsätzlich kaltweißes Licht erzeugt werden, so dass sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht kaltweißes Licht ist. Dass das Licht warmweiß ist, kann beispielsweise bedeuten, dass seine Farbtemperatur kleiner 3300 K ist. Dass das Licht kaltweiß ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die Farbtemperatur größer 5000 K ist. Alternativ dazu kann mittels der lichtemittierenden Baugruppe grundsätzlich neutralweißes Licht erzeugt werden, so dass sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht neutralweißes Licht ist. Bezüglich der Angabe der Farbtemperaturen wird an dieser Stelle ergänzend auf die Definition charakteristischer Lichtfarben nach DIN 5035 verwießen.
  • Außerdem impliziert das Konstanthalten der Farbtemperatur, dass die Farbtemperatur nicht variiert wird. Dies trägt dazu bei, dass alle Beleuchtungseinheiten und/oder Lichtquellen einer Beleuchtungsanordnung der lichtemittierenden Baugruppe zu jedem Zeitpunkt Licht gleichbleibender Farbtemperatur emittieren können. Ein aufwändiges Abstimmen der Beleuchtungseinheiten bzw. der Lichtquellen bezüglich der Farbtemperatur bei einer Veränderung der Farbtemperatur ist somit nicht nötig. Dadurch kann vermieden werden, dass die Person es als unangenehm empfindet, dass einzelne Beleuchtungseinheiten oder Lichtquellen Licht voneinander abweichender Farbtemperaturen emittieren. Außerdem trägt dies dazu bei, dass eine Steuerung und/oder Regelung der lichtemittierenden Baugruppe besonders einfach ausgestaltet sein kann.
  • Die Rezeptoren des Menschen, die für die Unterdrückung der Produktion des Melatonins verantwortlich sind, befinden sich im Auge. Obwohl diese Rezeptoren blaues Licht erfassen, tragen sie nicht zum farblichen Sehen des Menschen und zum Wahrnehmen von Farben bei. Die Rezeptoren sind vielmehr zusätzlich zu den Stäbchen und Zäpfchen vorhanden, welche zum Erkennen blauer, grüner und roter Farben im Auge vorhanden sind. Ein Maximum der Sensitivität der Rezeptoren, die für die Unterdrückung der Melatoninproduktion verantwortlich sind, liegt bei ca. 490 nm. Im Unterschied dazu liegt ein Maximum der Sensitivität der Stäbchen und Zäpfchen, die für die Wahrnehmung von Farbe verantwortlich sind, bei ca. 550 nm. Das bedeutet, dass ein Mensch eine besonders gute Wahrnehmung bezüglich farbigen Lichts hat, dessen Wellenlängen im Bereich von 550 nm, also im Wellenlängenbereich grünen Lichts, liegen, und dass die Produktion von Melatonin besonders gut unterdrückt werden kann, wenn die Wellenlänge des entsprechenden Lichts bei ca. 490 nm, also im Wellenlängenbereich blauen Lichts, liegt. Ein normiertes Sensitivitätsspektrum, aus dem diese Maxima der Sensitivtät hervorgehen, ist beispielsweise „DIN SPEC 5031-100 - Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik - Teil 100: Über das Auge vermittelte, melanopische Wirkung des Lichts auf den Menschen - Größen, Formelzeichen und Wirkungsspektren“.
  • Auf weißes Licht, das beispielsweise aus blauem, grünem und rotem Licht zusammengesetzt ist, übertragen bedeutet dies allgemein, dass die Melatoninproduktion besonders gut unterdrückt werden kann, wenn das Wellenlängenspektrum des weißen Lichts, insbesondere des ersten Lichts, eine relativ hohe Intensität bei 490 nm aufweist, und dass die Melatoninproduktion besonders wenig unterdrückt wird, wenn das Wellenlängenspektrum des weißen Lichts, insbesondere des zweiten Lichts, eine relativ geringe Intensität, also eine Lücke, bei 490 nm hat. Dabei kann die Lücke bei 490 nm besonders gut ausgeprägt sein, wenn sie ein Tal des Wellenlängenspektrums des weißen Lichts aufweist, das besonders tief oder besonders breit ist. Auf welche Weise derartiges Licht und insbesondere derartige Wellenlängenspektren erzeugt werden können, wird im Nachfolgenden im Speziellen anhand der möglichen Weiterbildungen dargestellt.
  • Bevor in den ersten Betriebszustand oder den zweiten Betriebszustand geschaltet wird, kann ermittelt werden, ob bei der Person, die das von der lichtemittierenden Baugruppe emittierte Licht, das erste Licht oder das zweite Licht, wahrnimmt, die Melatoninproduktion unterdrückt werden soll oder nicht. Diese Ermittlung und/oder das Umschalten zwischen den Betriebszuständen kann beispielsweise mittels einer Steuereinheit der lichtemittierenden Baugruppe erfolgen.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird ein Blauanteil des ersten Lichts mittels einer ersten Lichtquelle der lichtemittierenden Baugruppe erzeugt, wobei die erste Lichtquelle blaues Licht erzeugt, dessen Wellenlängenspektrum einen ersten Hochpunkt bei oder zumindest näherungsweise bei 490 nm hat. Dies trägt dazu bei, dass das erste Wellenlängenspektrum des ersten Lichts im Bereich von 490 nm eine besonders hohe Intensität hat. Somit trägt die Erzeugung des ersten Lichts mittels der ersten Lichtquelle, die blaues Licht mit dem ersten Hochpunkt bei näherungsweise 490 nm erzeugt, besonders effektiv zu der Unterdrückung der Melatoninproduktion bei. In anderen Worten kann Licht, insbesondere das erste Licht, das bewirkt, dass die Melatoninproduktion unterdrückt wird, besonders effektiv erzeugt werden mittels einer Lichtquelle, insbesondere der ersten Lichtquelle, für blaues Licht, dessen Wellenlängenspektrum einen Hochpunkt, insbesondere den ersten Hochpunkt, bei näherungsweise 490 nm hat.
  • Zusätzlich zu dem blauen Licht kann das erste Licht noch weitere Lichtkomponenten aufweisen, beispielsweise rotes, grünes und/oder gelbes Licht. Das rote, grüne bzw. gelbe Licht können gegebenenfalls mit entsprechenden weiteren Lichtquellen und/oder Konversionselementen der lichtemittierenden Baugruppe erzeugt werden. Dies ermöglicht, mittels der lichtemittierenden Baugruppe weißes Licht zu erzeugen. Insbesondere kann sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht weißes Licht, insbesondere warmweißes Licht, sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung liegt der erste Hochpunkt zwischen 455 nm und 500 nm, beispielsweise zwischen 457 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 460 nm und 465 nm. Dies trägt dazu bei, dass der erste Hochpunkt bei 490 nm oder zumindest näherungsweise bei 490 nm liegt. In anderen Worten bedeutet, dass der erste Hochpunkt bei 490 nm oder zumindest näherungsweise bei 490 nm liegt, dass der erste Hochpunkt in einem der in diesem Absatz genannten Intervalle liegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird ein Blauanteil des zweiten Lichts mittels einer zweiten Lichtquelle der lichtemittierenden Baugruppe erzeugt, wobei die zweite Lichtquelle blaues Licht erzeugt, dessen Wellenlängenspektrum einen zweiten Hochpunkt bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 435 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 440 nm und 450 nm liegt. Wie im Vorhergehenden erläutert, liegt ein Maximum der Sensitivität der Rezeptoren, die für die Unterdrückung der Melatoninproduktion verantwortlich sind, bei ca. 490 nm und die Produktion von Melatonin wird besonders wenig unterdrückt, wenn das zweite Wellenlängenspektrum des zweiten Lichts eine Lücke bei 490 nm hat. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem der Hochpunkt, insbesondere der zweite Hochpunkt, des Wellenlängenspektrums des entsprechenden blauen Lichts geeignet weit von 490 nm entfernt ist.
  • Somit trägt die Erzeugung des zweiten Lichts mittels der zweiten Lichtquelle, die blaues Licht erzeugt, dessen Wellenlängenspektrum den zweiten Hochpunkt bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 410 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 415 nm und 450 nm, liegt, besonders effektiv zu der Melatoninproduktion bei. In anderen Worten kann Licht, insbesondere das zweite Licht, das bewirkt, dass die Melatoninproduktion nicht oder zumindest besonders wenig unterdrückt wird, besonders effektiv erzeugt werden mittels einer Lichtquelle, insbesondere der zweiten Lichtquelle, für blaues Licht, dessen Wellenlängenspektrum einen Hochpunkt, insbesondere den zweiten Hochpunkt, bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 410 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 415 nm und 450 nm liegt.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn als zweite Lichtquelle eine Laserlichtquelle verwendet wird. Das mittels der Laserlichtquelle erzeugte blaue Licht hat grundsätzlich ein besonders schmales Wellenlängenspektrum. Da der zweite Hochpunkt bezüglich seiner Wellenlänge einen gewissen Abstand von 490 nm hat, bewirkt das besonders schmale Wellenlängenspektrum, eine besonders tiefe und besonders breite Lücke des zweiten Wellenlängenspektrums bei 490 nm und/oder einen besonders geringen Überlapp des zweiten Wellenlängenspektrums mit 490 nm. Dies trägt dazu bei, dass die Melatoninproduktion besonders wenig unterdrückt wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird das erste Licht so erzeugt, dass es eine erste Intensität hat, und das zweite Licht wird so erzeugt, dass es eine zweite Intensität hat, wobei die erste Intensität größer als die zweite Intensität ist. Die Intensität des Lichts, das die Person wahrnimmt, trägt auch zum Steuern des zirkadianen Rhythmus bei. Insbesondere fördert eine hohe Intensität die Wachsamkeit und die Konzentration und eine geringe Intensität fördert die Müdigkeit und das Schlafbedürfnis. Daher verstärken die Erzeugung des ersten Lichts mit der relativ hohen ersten Intensität und das Erzeugen des zweiten Lichts mit der relativ geringen zweiten Intensität die Wirkung des ersten Lichts mit dem ersten Wellenlängenspektrum und des zweiten Lichts mit dem zweiten Wellenlängenspektrum.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird der Blauanteil des von der lichtemittierenden Baugruppe emittierten Lichts ausschließlich mit zwei verschiedenen Arten von Lichtquellen erzeugt. Beispielsweise repräsentiert die erste Lichtquelle eine erste Art und die zweite Lichtquelle repräsentiert eine zweite Art. Weitere Arten von blaues Licht emittierenden Lichtquellen sind nicht nötig. Dies kann dazu beitragen, dass die lichtemittierende Baugruppe besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann. Selbstverständlich können zusätzlich zu den beiden Arten von blaues Licht emittierenden Lichtquellen weitere Arten von Lichtquellen vorgesehen sein, die beispielsweise grünes, rotes und/oder gelbes Licht emittieren.
  • Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine lichtemittierende Baugruppe, die dazu ausgebildet ist, in einem ersten Betriebszustand erstes Licht zu erzeugen, das eine vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenen erstes Wellenlängenspektrum hat, das so gewählt ist, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt wird, und in einem zweiten Betriebszustand zweites Licht zu erzeugen, das die gleiche vorgegebene Farbtemperatur wie das erste Licht hat und das ein vorgegebenes zweites Wellenlängenspektrum hat, das so gewählt ist, dass die Melatoninproduktion bei der Person, die das zweite Licht wahrnimmt, nicht unterdrückt wird.
  • Die im Vorhergehenden im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Betreiben der lichtemittierenden Baugruppe erläuterten Weiterbildungen und/oder Vorteile können ohne weiteres auf die lichtemittierende Baugruppe übertragen werden. Daher wird an dieser Stelle auf eine wiederholte Erläuterung der Vorteile und/oder Weiterbildungen verzichtet und auf das Vorhergehende verwiesen.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Beleuchtungsanordnung zum Erzeugen eines Blauanteils des ersten Lichts eine erste Lichtquelle auf, die dazu ausgebildet ist, blaues Licht zu erzeugen, dessen Wellenlängenspektrum einen ersten Hochpunkt bei einer Wellenlänge von 490 nm oder zumindest näherungsweise 490 nm hat.
  • Gemäß einer Weiterbildung liegt der erste Hochpunkt zwischen 455 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 457 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 460 nm und 465 nm.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Beleuchtungsanordnung zum Erzeugen eines Blauanteils des zweiten Lichts eine zweite Lichtquelle auf, die dazu ausgebildet ist, blaues Licht zu erzeugen, dessen Wellenlängenspektrum einen zweiten Hochpunkt bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 410 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 415 nm und 450 nm liegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die zweite Lichtquelle eine Laserlichtquelle.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Beleuchtungsanordnung dazu ausgebildet, das erste Licht so zu erzeugen, dass es eine erste Intensität hat, und das zweite Licht so zu erzeugen, dass es eine zweite Intensität hat, wobei die erste Intensität größer als die zweite Intensität ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Beleuchtungsanordnung zum Erzeugen des Blauanteils des von der lichtemittierenden Baugruppe emittierten Lichts ausschließlich zwei verschiedenen Arte von Lichtquellen auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung hat die erste Lichtquelle eine erste Primärlichtquelle, die blaues Licht mit einem Wellenlängenspektrum erzeugt, das den ersten Hochpunkt aufweist, oder die erste Lichtquelle hat eine erste Primärlichtquelle und ein Konversionselement, das blaues Licht emittiert, dessen Wellenlängenspektrum den ersten Hochpunkt aufweist. Alternativ oder zusätzlich hat die zweite Lichtquelle eine zweite Primärlichtquelle, die blaues Licht mit einem Wellenlängenspektrum erzeugt, das den zweiten Hochpunkt aufweist, oder die zweite Lichtquelle hat eine zweite Primärlichtquelle und ein Konversionselement, das blaues Licht emittiert, dessen Wellenlängenspektrum den zweiten Hochpunkt aufweist.
  • Die lichtemittierende Baugruppe kann eine Steuereinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob aktuell in den ersten Betriebszustand oder in den zweiten Betriebszustand zu schalten ist, und/oder in den ersten Betriebszustand zu schalten oder in den zweiten Betriebszustand zu schalten.
  • Die lichtemittierende Baugruppe kann beispielsweise als Allgemeinbeleuchtung verwendet werden, beispielsweise in einem Raum, in dem sich die Person befindet. Alternativ dazu kann die lichtemittierende Baugruppe Teil eines elektronischen Geräts sein, dass die erste Person nutzt. Beispielsweise kann die lichtemittierende Baugruppe in einen Monitor, ein Laptop, einen Tablet-PC oder ein Handy integriert sein. Beispielsweise kann die lichtemittierende Baugruppe eine Hintergrundbeleuchtung oder ein Pixel eines Displays des entsprechenden elektronischen Geräts sein. Im Falle des Pixels kann das entsprechende elektronische Gerät eine Vielzahl entsprechender lichtemittierender Baugruppen aufweisen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Diagramm;
    • 2 ein herkömmliches Wellenlängenspektrum einer herkömmlichen lichtemittierenden Baugruppe;
    • 3 ein Beispiel eines ersten Wellenlängenspektrums eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe;
    • 4 ein Beispiel eines zweiten Wellenlängenspektrums des Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Baugruppe;
    • 5 ein Beispiel eines zweiten Wellenlängenspektrums des Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Baugruppe;
    • 6 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe;
    • 7 eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungseinheit der lichtemittierenden Baugruppe;
    • 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Eine lichtemittierende Baugruppe weist eine Beleuchtungsanordnung zum Erzeugen von Licht auf. Die Beleuchtungsanordnung kann ein, zwei oder mehr lichtemittierende Bauelemente aufweisen. Optional kann eine lichtemittierende Baugruppe auch eine Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann ein, zwei oder mehr elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
  • Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein lichtemittierendes HalbleiterBauelement sein und/oder als eine lichtemittierende Diode, als eine organische lichtemittierende Diode, als ein lichtemittierender Transistor oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das lichtemittierende Bauelement beispielsweise als lichtemittierende Diode (light emitting diode, LED), insbesondere als Laserdiode, als organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als lichtemittierender Transistor oder als organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das lichtemittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
  • 1 zeigt ein Diagramm, an dessen X-Achse Wellenlängen in Nanometer angetragen sind und an dessen Y-Achse eine relative Sensitivität eines Menschen angetragen ist. In dem Diagramm repräsentiert ein erster Funktionsgraph 20 eine Sensitivität von Rezeptoren im menschlichen Auge, die für eine Unterdrückung einer Produktion von Melatonin im menschlichen Körper verantwortlich sind. Ein zweiter Funktionsgraph 22 repräsentiert eine Sensitivität der Stäbchen und Zäpfchen im menschlichen Auge, die für die Wahrnehmung von Farbe verantwortlich sind.
  • Aus dem Diagramm geht hervor, dass ein Maximum der Sensitivität der Rezeptoren bei ca. 490 nm liegt, wohingegen ein Maximum der Sensitivität der Stäbchen und Zäpfchen bei ca. 550 nm liegt. Das bedeutet, dass ein Mensch eine besonders gute Wahrnehmung von Licht bei Wellenlängen im Bereich von 550 nm, also im Wellenlängenbereich grünen Lichts, hat und dass die Produktion von Melatonin mit Licht in einem Wellenlängenbereich um 490 nm, also im Wellenlängenbereich blauen Lichts, besonders gut unterdrückt werden kann. Das bedeutet auch, dass ein Mensch eine relativ schlechte Wahrnehmung bezüglich einer Farbänderung von Licht hat, wenn diese Änderung vornehmlich in einem Wellenlängenbereich um ca. 490 nm oder weniger stattfindet, und dass die Produktion von Melatonin besonders wenig unterdrücken werden kann, wenn blaues Licht verwendet wird, das bei 490 nm eine besonders geringe Intensität hat.
  • 2 zeigt ein herkömmliches Wellenlängenspektrum einer herkömmlichen lichtemittierenden Baugruppe. Die herkömmliche lichtemittierende Baugruppe weist beispielsweise warmweißes Licht emittierende Lichtquellen auf. Das warmweiße Licht hat beispielsweise einen CRI von 80 und eine Farbtemperatur von 3000 K. Die Lichtquellen weisen jeweils eine Primärlichtquelle und eine Sekundärlichtquelle, insbesondere ein Konversionselement auf. Als Primärlichtquelle wird beispielsweise eine LED verwendet, die auf einem InGaN-Chip basiert. Das Konversionselement weist beispielsweise grünes Licht emittierende und rotes Licht emittierende Leuchtstoffe auf. Das daraus resultierende herkömmliche Wellenlängenspektrum hat in dem Wellenlängenbereich, der blauem Licht zuzuordnen ist, einen Hochpunkt zwischen 445 nm und 450 nm und eine relativ kleine Lücke bei ca. 490 nm. Die herkömmliche lichtemittierende Baugruppe ist somit weder besonders gut dazu geeignet, die Melatoninproduktion eines Menschen zu unterdrücken, noch besonders gut dazu geeignet, die Melatoninproduktion eines Menschen zu fördern.
  • 3 zeigt ein Beispiel eines ersten Wellenlängenspektrums 26 eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe. Die lichtemittierende Baugruppe ist so ausgebildet, dass sie in einem ersten Betriebszustand erstes Licht erzeugen kann, das das erste Wellenlängenspektrum 26 aufweist, beispielsweise falls eine Unterdrückung der Melatoninproduktion bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, erwünscht ist. Das erste Licht ist beispielsweise warmweißes Licht bei einer Farbtemperatur von 3000 K und mit einem CRI von 80.
  • Verglichen mit dem herkömmlichen Wellenlängenspektrum 24 ist ein Hochpunkt des ersten Wellenlängenspektrums 26 im blauen Wellenlängenbereich deutlich in Richtung hin zu 490 nm verschoben. Insbesondere liegt der Hochpunkt bei oder zumindest näherungsweise bei 490 nm. Dies trägt dazu bei, dass die Melatoninproduktion der Person besonders effektiv unterdrückt wird.
  • Zum Erzeugen des ersten Lichts kann beispielsweise eine erste Lichtquelle verwendet werden, die blaues Licht emittiert, dessen Spektrum einen Hochpunkt, der auch als erster Hochpunkt bezeichnet wird, bei oder zumindest näherungsweise bei 490 nm hat. Das bedeutet, dass der erste Hochpunkt zwischen 455 nm und 500 nm, beispielsweise zwischen 457 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 460 nm und 465 nm liegt. Vorzugsweise ist der erste Hochpunkt ein absoluter Hochpunkt des Spektrums des von der ersten Lichtquelle emittierten blauen Lichts. Wie die erste Lichtquelle im Detail ausgestaltet sein kann, wird nachfolgend mit Bezug zu der lichtemittierenden Baugruppe näher erläutert.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines zweiten Wellenlängenspektrums 28 des Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Baugruppe. Die lichtemittierende Baugruppe ist so ausgebildet, dass sie in dem ersten Betriebszustand das erste Licht erzeugen kann, das das erste Wellenlängenspektrum 26 aufweist, beispielsweise falls die Unterdrückung der Melatoninproduktion bei der Person, die das erste Licht wahrnimmt, erwünscht ist und dass sie in einem zweiten Betriebszustand zweites Licht erzeugen kann, das das zweite Wellenlängenspektrum 28 aufweist, beispielsweise falls eine Unterdrückung der Melatoninproduktion bei der Person nicht erwünscht ist. Das zweite Licht ist beispielsweise warmweißes Licht bei einer Farbtemperatur von 3000 K und einem CRI von 80. Das zweite Licht hat somit die gleiche Farbtemperatur und den gleichen CRI wie das mit Bezug zu 3 erläuterte erste Licht.
  • Verglichen mit dem herkömmlichen Wellenlängenspektrum 24 ist bei dem zweiten Wellenlängenspektrum 28 die Lücke bei 490 nm deutlich tiefer und breiter. Ansonsten ist verglichen mit dem herkömmlichen Wellenspektrum 24 der Hochpunkt des zweiten Wellenlängenspektrums 28 im blauen Wellenlängenbereich nicht in Richtung hin zu 490 nm verschoben. Insbesondere liegt der Hochpunkt des zweiten Wellenlängenspektrums 28 wie der des herkömmlichen Wellenlängenspektrums 24 zwischen 445 nm und 450 nm. Die Lücke und der von 490 nm beabstandete zweite Hochpunkt des zweiten Wellenlängenspektrums 28 tragen dazu bei, dass mittels des zweiten Lichts die Melatoninproduktion der Person besonders wenig unterdrückt wird.
  • Zum Erzeugen des zweiten Lichts kann beispielsweise eine zweite Lichtquelle verwendet werden, die blaues Licht emittiert, dessen Spektrum einen Hochpunkt, der auch als zweiter Hochpunkt bezeichnet wird, hat, der von 490 nm möglichst weit beabstandet ist. Beispielsweise kann der zweite Hochpunkt bei einer Wellenlänge zwischen 410 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 415 nm und 450 nm liegen. Wie die zweite Lichtquelle im Detail ausgestaltet sein kann, wird nachfolgend mit Bezug zu der lichtemittierenden Baugruppe näher erläutert.
  • 5 zeigt ein alternatives Beispiel eines zweiten Wellenlängenspektrums 28 des Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Baugruppe. Die lichtemittierende Baugruppe ist so ausgebildet, dass sie in dem ersten Betriebszustand das erste Licht erzeugen kann, das das erste Wellenlängenspektrum 26 aufweist, beispielsweise falls die Unterdrückung der Melatoninproduktion bei der Person, die das erste Licht wahrnimmt, erwünscht ist und dass sie in dem zweiten Betriebszustand das zweite Licht erzeugen kann, das das zweite Wellenlängenspektrum 28 aufweist, beispielsweise falls eine Unterdrückung der Melatoninproduktion bei der Person nicht erwünscht ist. Das zweite Licht ist beispielsweise warmweißes Licht bei einer Farbtemperatur von 3000 K und einem CRI von 80. Das zweite Licht hat somit die gleiche Farbtemperatur und den gleichen CRI wie das mit Bezug zu 3 erläuterte erste Licht.
  • Verglichen mit dem herkömmlichen Wellenlängenspektrum 24 ist bei dem zweiten Wellenlängenspektrum 28 die Lücke bei 490 nm deutlich tiefer und breiter. Außerdem weist das zweite Wellenlängenspektrum 28 verglichen mit dem herkömmlichen Wellenspektrum 24 im blauen Wellenlängenbereich einen sehr schmalen Peak im Bereich zwischen 445 nm und 455 nm auf. Aufgrund des besonders schmalen und von 490 nm beabstandeten Peaks ergibt sich eine besonders tiefe und breite Lücke bei 490 nm. Die besonders tiefe und breite Lücke und der von 490 nm beabstandete Hochpunkt des zweiten Wellenlängenspektrums 28 tragen dazu bei, dass mittels des zweiten Lichts die Melatoninproduktion der Person besonders wenig unterdrückt wird.
  • Zum Erzeugen des zweiten Lichts kann beispielsweise eine zweite Lichtquelle verwendet werden, die eine blaues Licht emittierende Laserdiode aufweist, dessen Spektrum den sehr schmalen Peak im Bereich zwischen 445 nm und 455 nm hat, wobei der Peak den zweiten Hochpunkt aufweist. Bei der Verwendung der blaues Licht emittierenden Laserdiode zum Erzeugen des Blauanteils des zweiten Lichts kann auf ein Konversionselement, das das blaue Licht emittiert, verzichtet werden. Des Weiteren kann zum Erzeugen des zweiten Lichts beispielsweise eine oranges Licht emittierende Lichtquelle verwendet werden, beispielsweise eine oranges Licht emittierende LED.
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe 40. Die lichtemittierende Baugruppe 40 weist eine Beleuchtungsanordnung 42 und eine Steuereinheit 44 auf. Die Beleuchtungsanordnung 42 und die Steuereinheit 44 können in einem gemeinsamen in den Figuren nicht gezeigten Gehäuse angeordnet sein oder voneinander beabstandet angeordnet sein. Die lichtemittierende Baugruppe 40 kann zur Allgemeinbeleuchtung in einem Gebäude, insbesondere in einem Raum, verwendet werden. Alternativ dazu kann die lichtemittierende Baugruppe 40 Teil eines elektronischen Geräts sein. Das elektronische Gerät kann beispielsweise ein Monitor, ein Laptop, ein Tablet-PC oder ein Handy sein. Die lichtemittierende Baugruppe 40 kann beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung oder ein Pixel eines Displays des elektronischen Geräts sein. Im Falle des Pixels kann das elektronische Gerät eine Vielzahl weiterer entsprechender lichtemittierende Baugruppen 40 aufweisen.
  • Die Beleuchtungsanordnung 42 weist mehrere Beleuchtungseinheiten 46 auf, wobei jede der Beleuchtungseinheiten 46 genau zwei Lichtquellen, insbesondere jeweils eine erste Lichtquelle 50 und eine zweite Lichtquelle 52, aufweist.
  • Die ersten Lichtquellen 50 erzeugen im ersten Betriebszustand erstes Licht, das eine vorgegebene Farbtemperatur hat und das ein Wellenlängenspektrum hat, das dazu beiträgt, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt wird. Insbesondere erzeugen die ersten Lichtquellen 50 das erste Licht mit dem ersten Wellenlängenspektrum, beispielsweise das mit Bezug zu Figur 3 näher erläuterte erste Wellenlängenspektrum 26.
  • Die zweiten Lichtquellen 52 erzeugen im zweiten Betriebszustand zweites Licht, das die vorgegebene Farbtemperatur hat, insbesondere die gleiche vorgegebene Farbtemperatur wie das erste Licht, und das ein Wellenlängenspektrum hat, das dazu beiträgt, dass bei einer Person, die das zweite Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion nicht oder zumindest besonders wenig unterdrückt wird. Insbesondere erzeugen die zweiten Lichtquellen 52 das zweite Licht mit dem zweiten Wellenlängenspektrum, beispielsweise das mit Bezug zu 4 oder das mit Bezug zu Figur 5 näher erläuterte zweite Wellenlängenspektrum 28.
  • Die Steuereinheit 44 weist einen Prozessor, einen Speicher und ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit der Beleuchtungsanordnung 42 auf. Die Steuereinheit 44 dient zum Betreiben der Beleuchtungsanordnung 42. Die Steuereinheit 44 dient insbesondere zum Versorgen der Beleuchtungsanordnung 42 mit Strom und/oder zum Steuern und/oder Regeln der Beleuchtungseinheiten 46, insbesondere der Lichtquellen 50, 52, der Beleuchtungsanordnung 42. Mittels der Steuereinheit 44 kann in den ersten Betriebszustand oder den zweiten Betriebszustand geschaltet werden. Insbesondere können mittels der Steuereinheit 44 die ersten Lichtquellen 50 oder die zweiten Lichtquellen 52 eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, wobei optional auch eine Intensität des von den Lichtquellen 50, 52 erzeugten Lichts mittels der Steuereinheit 44 eingestellt werden kann.
  • Außerdem kann die Steuereinheit 44 dazu dienen, zu ermitteln, ob bei einer Person, die das mittels der Beleuchtungsanordnung 42 erzeugte Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt oder gefördert, also nicht unterdrückt, werden soll. Dazu kann die Steuereinheit 44 beispielsweise eine Eingabeeinheit aufweisen, über die die Person der Steuereinheit 44 mitteilen kann, ob aktuell die Melatoninproduktion unterdrückt oder gefördert werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 44 eine Zeitsteuerung aufweisen und in dem Speicher kann abgespeichert sein, zu welcher Tages- oder Nachtzeit die Melatoninproduktion unterdrückt oder gefördert werden soll, und die Steuereinheit 44 kann abhängig von den in dem Speicher gespeicherten Daten und der aktuellen Uhrzeit selbstständig entscheiden, ob aktuell die Melatoninproduktion unterdrückt oder gefördert werden soll. Gegebenenfalls können mittels der Eingabeeinheit der Steuereinheit 44 die Uhrzeiten, während der die Melatoninproduktion unterdrückt werden soll, und die Uhrzeiten, während der die Melatoninproduktion gefördert werden soll, mitgeteilt werden. Gegebenenfalls kann die Eingabeeinheit in die Steuereinheit 44 integriert sein. Alternativ dazu kann die Eingabeeinheit mit der Steuereinheit 44 kommunizieren, beispielsweise über Kabel, über Funk, über Bluetooth, oder über W-LAN.
  • Die lichtemittierende Baugruppe 40 erzeugt mittels der ersten Lichtquellen 50 das erste Licht, das die vorgegebene Farbtemperatur hat und das das erste Wellenlängenspektrum hat, falls die Steuereinheit 44 ermittelt, dass die Melatoninproduktion bei der Person unterdrückt werden soll. Die lichtemittierende Baugruppe 40 erzeugt mittels der zweiten Lichtquellen 52 das zweite Licht, das ebenfalls die vorgegebene Farbtemperatur hat und das das zweite Wellenlängenspektrum hat, falls die Steuereinheit 44 ermittelt, dass die Melatoninproduktion bei der Person gefördert bzw. nicht unterdrückt werden soll. Die lichtemittierende Baugruppe 40 kann beispielsweise die lichtemittierende Baugruppe sein, die das erste Licht mit dem ersten Wellenlängenspektrum 26 gemäß 3 und das zweite Licht mit dem zweiten Wellenlängenspektren 28 gemäß 4 oder gemäß 5 erzeugt.
  • Bei einem alternativen, nicht in den Figuren gezeigten, Ausführungsbeispiel kann die lichtemittierende Baugruppe 40 lediglich eine, zwei, drei, vier oder mehr als fünf Beleuchtungseinheiten 46 aufweisen. Ferner kann können eine, zwei oder mehr der Beleuchtungseinheiten 46 mehr als nur die gezeigten zwei Lichtquellen 50, 52 aufweisen. Beispielsweise können die Beleuchtungseinheiten 46 jeweils eine weitere Lichtquelle zum Erzeugen von grünen Licht, eine weitere Lichtquelle zum Erzeugen von rotem Licht und/oder eine weitere Lichtquelle zum Erzeugen von gelbem Licht aufweisen. Die Beleuchtungsanordnung 42 und/oder die Beleuchtungseinheiten 46 können beispielsweise einen, zwei oder mehr Pixel eines Displays bilden.
  • 7 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer der Beleuchtungseinheiten 46 der lichtemittierenden Baugruppe 40. Die erste Lichtquelle 50 weist eine erste Primärlichtquelle 54 auf, die in einer ersten Sekundärlichtquelle, insbesondere in einem ersten Konversionselement 58 eingebettet ist. Das erste Konversionselement 58 weist Leuchtstoffe auf, die mittels der Primärlichtquelle 54 zum Emittieren von Licht angeregt werden.
  • Zum Erzeugen des ersten Lichts kann als erste Primärlichtquelle 54 eine blaues Licht emittierende LED verwendet werden. Beispielsweise kann als erste Primärlichtquelle 54 eine InGaN-LED verwendet werden, wobei das Spektrum des blauen Lichts so verschoben ist, dass der erste Hochpunkt zwischen 460 nm und 465 nm liegt. Zusätzlich kann noch grünes, rotes und/oder gelbes Licht erzeugt werden, beispielsweise mittels entsprechender Leuchtstoffe in dem ersten Konversionselement 58. Alternativ dazu kann das grüne, rote und/oder gelbe Licht mittels entsprechender zusätzlicher Lichtquellen in der Beleuchtungseinheit 46 erzeugt werden.
  • Alternativ dazu können zum Erzeugen des ersten Lichts als erste Primärlichtquelle 54 eine violettes Licht emittierende LED und als Sekundärlichtquelle das erste Konversionselement 58, das blaues Licht emittierende Leuchtstoffe aufweist, verwendet werden. Beispielseise können zum Erzeugen des ersten Lichts als erste Primärlichtquelle 54 eine violettes Licht mit Wellenlängen zwischen 390 nm und 410 nm emittierende LED und als erstes Konversionselement 58 beispielsweise BaMgAl10O17:Eu2+(BAM) mit einem hohen Eu-Anteil verwendet werden. Zusätzlich kann noch grünes, rotes und/oder gelbes Licht erzeugt werden, beispielsweise mittels entsprechender Leuchtstoffe in dem ersten Konversionselement 58. Alternativ dazu kann das grüne, rote und/oder gelbe Licht mittels entsprechender zusätzlicher Lichtquellen in der Beleuchtungseinheit 46 erzeugt werden.
  • Zum Erzeugen des zweiten Lichts kann als zweite Primärlichtquelle 55 auch eine blaues Licht emittierende LED verwendet werden, insbesondere eine auf einem InGaN-Chip basierende LED, wobei der erste Hochpunkt in dem Spektrum des blauen Lichts bei 450 nm oder weniger liegt. Ferner können die Leuchtstoffe, die zum Erzeugen des weißen Lichts verwendet werden, so ausgewählt werden, dass die Wellenlängen des von ihnen emittierten Lichts zu großen Wellenlängen hin verschoben sind, wodurch die Lücke in dem zweiten Spektrum vergrößert wird. Beispielsweise kann ein typischerweise verwendeter grünes Licht emittierender Leuchtstoff, wie beispielsweise LuAG:CE, durch einen gelbes Licht emittierenden Leuchtstoff, wie beispielsweise YAG:CE, ersetzt werden. Dabei kann ein hoher Farbwiedergabewert, von beispielsweise 80, erhalten werden, indem rotes Licht emittierende Leuchtstoffe verwendet werden, deren rotes Licht hin zu langen Wellenlängen verschoben ist, beispielsweise (Sr, Ca)AlSiN:Eu.
  • Alternativ dazu kann zum Erzeugen des zweiten Lichts die mit Bezug zu 5 erläuterte Laserdiode als Primärlichtquelle verwendet werden.
  • Die Lichtquellen 50, 52 können jeweils ausschließlich eine Primärlichtquelle 54, 56, beispielsweise eine LED oder eine OLED, aufweisen. Alternativ dazu können eine oder mehrere der Lichtquellen 50, 52 jeweils eine Primärlichtquelle 54, 56 und eine Sekundärlichtquelle, insbesondere ein Konversionselement 58, 60, aufweisen.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe, beispielsweise zum Betreiben der im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Baugruppe. Das Verfahren kann gegebenenfalls von der Steuereinheit 44 der lichtemittierenden Baugruppe abgearbeitet werden. Das Verfahren dient dazu, die Melatoninproduktion einer Person mittels Licht gezielt zu beeinflussen, ohne dass die Person ein unangenehmes oder störendes Gefühl aufgrund einer wechselnden Farbtemperatur des Lichts, aufgrund einer zu kalten Farbtemperatur des Lichts und/oder aufgrund von Lichtquellen, die Licht unterschiedlicher Farbtemperatur emittieren, hat.
  • In einem ersten Schritt S2, wird das Verfahren gestartet, beispielsweise wenn die lichtemittierende Baugruppe eingeschaltet wird. In dem Schritt S2 werden gegebenenfalls Variablen initialisiert.
  • In einem zweiten Schritt S4 wird überprüft, ob bei einer Person, die Licht, das von der lichtemittierenden Baugruppe emittiert wird, wahrnimmt, die Melatoninproduktion unterdrückt oder nicht unterdrückt, beispielsweise gefördert, werden soll. Diese Überprüfung kann beispielsweise einen Abgleich der aktuellen Tageszeit mit einer, zwei oder mehreren Tageszeiten, die auf einer Speichereinheit der Steuereinheit 44 gespeichert sind, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Überprüfung beispielsweise ein Auslesen einer oder mehrerer aktueller Einstellungen, beispielsweise einer Eingabeeinheit umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Überprüfung ein Auslesen von Daten von einem Kommunikationsmodul der Steuereinheit 44 umfassen, wobei die Daten dem Kommunikationsmodul beispielsweise mittels der Eingabeeinheit kabelgebunden oder kabellos mitgeteilt werden können. Falls in dem Schritt S4 erkannt wird, dass die Melatoninproduktion unterdrückt werden soll, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S6 fortgesetzt. Falls in dem Schritt S4 erkannt wird, dass die Melatoninproduktion nicht unterdrückt werden soll, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S10 fortgesetzt.
  • In dem Schritt S6 wird die lichtemittierende Baugruppe derart betrieben, dass sie erstes Licht emittiert, das die vorgegebene Farbtemperatur und ein erstes Spektrum hat. Das erste Licht ist beispielsweise weiß und die vorgegebene Farbtemperatur ist beispielsweise warmweiß. Das erste Spektrum weist eine relativ hohe Intensität bei 490 nm auf. Daher trägt das erste Licht, dass das erste Spektrum aufweist, zu einer effektiven Unterdrückung der Melatoninproduktion bei der Person bei. Damit die lichtemittierende Baugruppe das erste Licht emittiert, kann die Steuereinheit 44 die ersten Lichtquellen 50 derart ansteuern, dass sie Licht emittieren, und die zweiten Lichtquellen 52 nicht ansteuern oder derart ansteuern, dass sie kein Licht emittieren.
  • In einem optionalen Schritt S8 kann die lichtemittierende Baugruppe derart betrieben werden, dass das erste Licht mit einer ersten Intensität, insbesondere mit einer besonders hohen Intensität betrieben wird. Dazu kann die Steuereinheit 44 beispielsweise die ersten Lichtquellen 50 derart ansteuern, dass sie das erste Licht mit der besonders hohen Intensität emittieren.
  • In dem Schritt S10 wird die lichtemittierende Baugruppe derart betrieben, dass sie zweites Licht emittiert, das die vorgegebene Farbtemperatur und ein zweites Spektrum hat. Das zweite Licht ist beispielsweise weiß und die vorgegebene Farbtemperatur ist beispielsweise warmweiß. Das erste Spektrum weist eine relativ geringe Intensität bei 490 nm, beispielsweise eine Lücke um 490 nm, auf. Daher unterdrückt das zweite Licht, das das zweite Spektrum aufweist, die Melatoninproduktion der Person nicht oder nur wenig und fördert somit dem Melatoninproduktion. Gleichwohl hat das zweite Licht die gleiche Farbtemperatur wie das erste Licht. Der Wechsel von dem ersten zu dem zweiten Licht ist somit für die Person nicht sichtbar, weswegen der Wechsel auch nicht als unangenehm oder störend empfunden werden kann. Außerdem ist sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht beispielsweise warmweiß, was von der Person als angenehm empfunden werden kann. Damit die lichtemittierende Baugruppe das zweite Licht emittiert, kann die Steuereinheit 44 die zweiten Lichtquellen 52 derart ansteuern, dass sie Licht emittieren, und die ersten Lichtquellen 50 nicht ansteuern oder derart ansteuern, dass sie kein Licht emittieren.
  • In einem optionalen Schritt S12 kann die lichtemittierende Baugruppe derart betrieben werden, dass das zweite Licht mit einer zweiten Intensität, insbesondere mit einer besonders niedrigen Intensität betrieben wird. Dazu kann die Steuereinheit 44 beispielsweise die zweiten Lichtquellen 52 derart ansteuern, dass sie das zweite Licht mit der besonders niedrigen Intensität emittieren.
  • Bezugszeichenliste
  • erster Funktionsgraph 20
    zweiter Funktionsgraph 22
    herkömmliches Wellenlängenspektrum 24
    erstes Wellenlängenspektrum 26
    zweites Wellenlängenspektrum 28
    lichtemittierende Baugruppe 40
    Beleuchtungsanordnung 42
    Steuereinheit 44
    Beleuchtungseinheit 46
    erste Lichtquelle 50
    zweite Lichtquelle 52
    erste Primärlichtquelle 54
    zweite Primärlichtquelle 56
    erstes Konversionselement 58
    zweites Konversionselement 60
  • 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
    • DIN SPEC 5031-100 [0014]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe (40), bei dem in einem ersten Betriebszustand erstes Licht erzeugt wird, das eine vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenes erstes Wellenlängenspektrum (26) hat, das so gewählt ist, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt wird, und in einem zweiten Betriebszustand zweites Licht erzeugt wird, das die gleiche vorgegebene Farbtemperatur wie das erste Licht hat und die ein vorgegebenes zweites Wellenlängenspektrum (28) hat, das so gewählt ist, dass die Melatoninproduktion bei der Person, die das zweite Licht wahrnimmt, nicht unterdrückt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Blauanteil des ersten Lichts mittels einer ersten Lichtquelle (50) der lichtemittierenden Baugruppe (40) erzeugt wird, wobei die erste Lichtquelle (50) blaues Licht erzeugt, dessen Wellenlängenspektrum einen ersten Hochpunkt bei oder zumindest näherungsweise bei 490 nm hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Hochpunkt zwischen 455 nm und 500 nm, beispielsweise zwischen 457 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 460 nm und 465 nm liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Blauanteil des zweiten Lichts mittels einer zweiten Lichtquelle (52) der lichtemittierenden Baugruppe (40) erzeugt wird, wobei die zweite Lichtquelle (52) blaues Licht erzeugt, dessen Wellenlängenspektrum einen zweiten Hochpunkt bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 435 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 440 nm und 450 nm liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als zweite Lichtquelle (52) eine Laserlichtquelle verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste Licht so erzeugt wird, dass es eine erste Intensität hat, und das zweite Licht so erzeugt wird, dass es eine zweite Intensität hat, wobei die erste Intensität größer als die zweite Intensität ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der Blauanteil des ersten Lichts und des zweiten Lichts ausschließlich mit zwei verschiedenen Arten von Lichtquellen erzeugt wird.
  8. Lichtemittierende Baugruppe (40), die dazu ausgebildet ist, in einem ersten Betriebszustand erstes Licht zu erzeugen, das eine vorgegebene Farbtemperatur und ein vorgegebenen erstes Wellenlängenspektrum (26) hat, wobei das erste Wellenlängenspektrum (26) so gewählt ist, dass bei einer Person, die das erste Licht wahrnimmt, eine Melatoninproduktion unterdrückt wird, und in einem zweiten Betriebszustand zweites Licht zu erzeugen, das die gleiche vorgegebene Farbtemperatur wie das erste Licht hat und das ein vorgegebenes zweites Wellenlängenspektrum (28) hat, das so gewählt ist, dass bei der Person, die das zweite Licht wahrnimmt, die Melatoninproduktion nicht unterdrückt wird.
  9. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach Anspruch 8, bei der die Beleuchtungsanordnung (42) zum Erzeugen eines Blauanteils des ersten Lichts eine erste Lichtquelle (50) aufweist, die dazu ausgebildet ist, blaues Licht zu erzeugen, dessen Wellenlängenspektrum einen ersten Hochpunkt bei einer Wellenlänge von 490 nm oder zumindest näherungsweise 490 nm hat.
  10. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach Anspruch 9, bei der der erste Hochpunkt zwischen 455 nm und 500 nm, beispielsweise zwischen 457 nm und 490 nm, beispielsweise zwischen 460 nm und 465 nm liegt.
  11. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Beleuchtungsanordnung (42) zum Erzeugen eines Blauanteils des zweiten Lichts eine zweite Lichtquelle (52) aufweist, die dazu ausgebildet ist, blaues Licht zu erzeugen, dessen Wellenlängenspektrum einen zweiten Hochpunkt bei einer Wellenlänge hat, die zwischen 435 nm und 454 nm, beispielsweise zwischen 440 nm und 450 nm liegt.
  12. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach Anspruch 11, bei der die zweite Lichtquelle (52) eine Laserlichtquelle ist.
  13. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die Beleuchtungsanordnung (42) dazu ausgebildet ist, das erste Licht so zu erzeugen, dass es eine erste Intensität hat, und das zweite Licht so zu erzeugen, dass es eine zweite Intensität hat, wobei die erste Intensität größer als die zweite Intensität ist.
  14. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die Beleuchtungsanordnung (42) zum Erzeugen des Blauanteils des von der lichtemittierenden Baugruppe (40) emittierten Lichts ausschließlich zwei verschiedenen Arten von Lichtquellen (50, 52) aufweist.
  15. Lichtemittierende Baugruppe (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der die erste Lichtquelle (50) eine Primärlichtquelle (54) hat, die blaues Licht mit einem Wellenlängenspektrum erzeugt, das den ersten Hochpunkt aufweist, oder die erste Lichtquelle (50) eine Primärlichtquelle (54) und ein erstes Konversionselement (58) hat, das blaues Licht emittiert, dessen Wellenlängenspektrum den ersten Hochpunkt aufweist, und/oder die zweite Lichtquelle (52) eine zweite Primärlichtquelle (54) hat, die blaues Licht mit einem Wellenlängenspektrum erzeugt, das den zweiten Hochpunkt aufweist, oder die zweite Lichtquelle (52) eine Primärlichtquelle (56) und ein zweites Konversionselement (60) hat, das blaues Licht emittiert, dessen Wellenlängenspektrum den zweiten Hochpunkt aufweist.
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