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DE19641980C5 - White light source based on light-emitting diode chips with only two different color-emitting light-emitting diode chips - Google Patents

White light source based on light-emitting diode chips with only two different color-emitting light-emitting diode chips Download PDF

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Abstract

Weißlichtquelle mit einer dem additiven Farbmischen dienenden Anordnung von Licht in unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtdioden-Chips, gekennzeichnet durch eine Anordnung von zwei in den Farben blau bei einer Peakwellenlänge von 425 bis 460 nm sowie gelbgrün bei einer Peakwellenlänge von 560 bis 570 nm lichtemittierenden Leuchtdioden-Chips (11, 12), wobei die Leuchtdichten (cd/m2) und/oder die Leuchtstärken (cd) des blaues Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips (11) und des gelbgrünes Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips (12) in einem Verhältnis zwischen 1:5 und 1:8 eingestellt sind.White light source with an additive color mixing arrangement of light-emitting diode chips emitting light in different colors, characterized by an arrangement of two light-emitting diode chips in the colors blue at a peak wavelength of 425 to 460 nm and yellow-green at a peak wavelength of 560 to 570 nm (11, 12), the luminance (cd / m 2 ) and / or the luminosity (cd) of the blue light-emitting diode chip (11) and of the yellow-green light-emitting diode chip (12) in a ratio between 1: 5 and 1: 8 are set.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Weißlichtquelle mit einer dem additiven Farbmischen dienenden Anordnung von Licht in unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtdioden-Chips.The invention relates to a white light source with an arrangement of light for additive color mixing light-emitting diode chips emitting in different colors.

Es ist durch Benutzung gemäß Siemens-Firmendruckschrift "Optoelectronics Data Book 1945 · 1946" bekannt, mittels einer Anordnung von mehreren, jeweils farbiges Licht ausstrahlenden Leuchtdioden-Chips nach dem Prinzip des additiven Farbmischens die Emission von weißem Licht zu erzeugen. Ein besonderes Merkmal der eingesetzten Leuchtdioden-Chips besteht darin, daß die Leuchtdioden-Chips in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung einfarbiges Licht der drei Grundfarben rot – grün – blau (RGB) mit einer aus der Zusammensetzung jeweils resultierenden Peakwellenlänge des emittierten Lichts abstrahlen. Bekannte Weißlichtquellen basieren daher auf einer Anordnung von in allen drei Grundfarben lichtemittierenden Leuchtdioden-Chips. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die Erzeugung eines möglichst reinen Weißlicht-Empfindens aufgrund der erforderlichen Einstellung von drei Farbkomponenten aufwendig und teuer ist.It is used in accordance with the Siemens company publication "Optoelectronics Data Book 1945 · 1946 ", by means of an arrangement of several, each emitting colored light Light-emitting diode chips based on the principle of additive color mixing Emission of white To produce light. A special feature of the light-emitting diode chips used is that the LED chips depending from their composition monochromatic light of the three primary colors red - green - blue (RGB) with a respective peak wavelength resulting from the composition emit emitted light. Known white light sources are therefore based on an arrangement of light-emitting in all three primary colors LED chips. This has the disadvantage that the generation of a preferably pure white light sensation due to the required setting of three color components is complex and expensive.

Aus der US 48 57 801 ist z. B. eine Anzeige bekannt, welche aus einer Kombination von roten, grünen und blauen LEDs bestehen kann.From the US 48 57 801 is z. B. a display known, which can consist of a combination of red, green and blue LEDs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Weißlichtquelle mit den gattungsgemäßen Merkmalen zu vereinfachen und gleichzeitig das Weißlicht-Empfinden zu verbessern.The invention is therefore the object underlying, a white light source with the generic features to simplify and at the same time improve the feeling of white light.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche.The solution to this problem results yourself including advantageous refinements and developments from the content of claims.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken eine Anordnung von zwei in den Farben blau bei einer Peakwellenlänge von 425 bis 460 nm sowie gelbgrün bei einer Peakwellenlänge von 564 bis 570 nm lichtemittierenden Leuchtdioden-Chips vor, wobei die Leuchtdichten (cd/m2) und/oder die Leuchtstärken (cd) des blaues Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips und des gelbgrünes Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips in einem Verhältnis zwischen 1:5 und 1:8 eingestellt sind.In its basic concept, the invention provides an arrangement of two light-emitting diode chips in the colors blue at a peak wavelength of 425 to 460 nm and yellow-green at a peak wavelength of 564 to 570 nm, the luminance (cd / m 2 ) and / or the luminosities (cd) of the blue light-emitting diode chip and of the yellow-green light-emitting diode chip are set in a ratio between 1: 5 and 1: 8.

Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß zur Erzeugung eines Weißlichtes nur zwei Chips angeordnet und eingestellt werden müssen. Dabei hat sich überraschend herausgestellt, daß schon mit einer Anordnung von zwei in den Farben blau und gelbgrün vorliegendes Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips ein sehr guter Weißlicht-Effekt zu erzielen ist Damit ist der Aufwand für entsprechende Weißlichtquellen erheblich herabgesetzt, wobei die Reinheit des Weißlichtes gleichzeitig verbessert ist Gleichzeitig wird das Weißlicht-Empfinden des menschlichen Auges dadurch verbessert, daß die Leuchtdichten (cd/m2) beziehungsweise die Leuchtstärken (cd) des blaues Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips und des gelbgrünes Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips in einem Verhältnis zwischen 1 : 5 und 1 : 8 eingestellt sind.This has the advantage that only two chips have to be arranged and set to generate a white light. It has surprisingly been found that a very good white light effect can be achieved with an arrangement of two light-emitting diode chips in the colors blue and yellow-green. The outlay for corresponding white light sources is considerably reduced, the purity of the white light being simultaneous At the same time, the perception of white light by the human eye is improved in that the luminance (cd / m 2 ) or the luminosity (cd) of the blue light-emitting diode chip and the yellow-green light-emitting diode chip in a ratio between 1: 5 and 1: 8 are set.

Dabei wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorzugsweise ein Verhältnis von zwischen 1:6,5 und 1:7,5 eingestellt.According to one embodiment, the Invention preferably a ratio of between 1: 6.5 and 1: 7.5.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der blaues Licht emittierende Leuchtdioden-Chip ein aus Gallium-Nitrid (GaN) bestehender Chip. Dieser GaN-Chip kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus GaN auf Siliciumcarbid-Substrat (GaN auf SiC) bestehen, wobei ein derartiger Chip auf eine Peakwellenlänge des emittierten Lichts von 427 nm bis 437 nm eingestellt ist, vorzugsweise auf eine Peakwellenlänge von 432 nm.According to an embodiment of the invention the blue light-emitting diode chip is made of gallium nitride (GaN) existing chip. This GaN chip can according to one embodiment of the invention made of GaN on silicon carbide substrate (GaN on SiC) exist, such a chip on a peak wavelength of emitted light is set from 427 nm to 437 nm, preferably to a peak wavelength of 432 nm.

Als gelbgrünes Licht emittierender Chip ist ein Gallium-Phosphid-Chip (GaP) vorgesehen, der nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf eine Wellenlänge des emittierten Lichts von 565 nm eingestellt sein kann.As a yellow-green light-emitting chip a gallium phosphide chip (GaP) is provided, which according to one embodiment of the invention on one wavelength of the emitted light can be set at 565 nm.

Überraschend wurde aufgefunden, daß die Anordnung der beiden verschiedenfarbiges Licht abstrahlenden Chip-Arten zueinander für die Weißlicht-Emission nicht von Bedeutung ist, solange an jedem Punkt der Emissionsquelle die oben beschriebenen Leuchtdichtebeziehungsweise Leuchtstärkeverhältnisse eingehalten werden. Mögliche Anordnungen der Leuchtdioden-Chips sind in den beiden nachstehend beschriebenen Hintergrundbeleuchtungen angegeben; derartige Hintergrundbeleuchtungen sind in ihrer prinzipiellen Bauweise beispielsweise in der DE 39 14 448 C2 beschrieben.Surprisingly, it was found that the arrangement of the two different-colored light-emitting chip types with respect to one another is not important for the white light emission, as long as the luminance or luminance ratios described above are observed at each point of the emission source. Possible arrangements of the light-emitting diode chips are specified in the two backlights described below; Such backlights are in their basic construction, for example in the DE 39 14 448 C2 described.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on two embodiments explained.

Die in 1 dargestellte Zusammenstellung läßt in einer Draufsicht auf eine Platine 10 die Anordnung von blaues Licht emittierenden GaN-Chips 11 sowie von gelbgrünes Licht emittierenden GaP-Chips 12 erkennen. Die beiden unterschiedlichen Leuchtdioden-Chips 11, 12 sind in zwei Reihen jeweils im Wechsel zueinanderangeordnet.In the 1 Compilation shown can be seen in a plan view of a circuit board 10 the arrangement of blue light emitting GaN chips 11 and yellow-green light-emitting GaP chips 12 detect. The two different light emitting diode chips 11 . 12 are arranged alternately in two rows.

Die in 2 dargestellte Draufsicht auf eine Platine 10 läßt einzelne Pads 13 erkennen, wobei auf jedem Pad 13 – wie nicht weiter dargestellt – jeweils ein blaues Licht emittierender GaN-Chip 11 und ein gelbgrünes Licht emittierender GaP-Chip 12 angeordnet sind.In the 2 illustrated top view of a circuit board 10 leaves individual pads 13 recognize, being on each pad 13 - As not shown further - each a blue light-emitting GaN chip 11 and a yellow-green light-emitting GaP chip 12 are arranged.

Beide Ausführungsformen zeigen bei einer jeweils gleichmäßigen Bestromung zur Erzeugung eines Leuchtdichten- (beziehungsweise Leuchutärken-) verhältnisses zwischen blauem und gelbgrünem Licht zwischen 1 : 6,5 und 1 : 7,5 gute Weißlicht-Ausleuchtung.Both embodiments show in each case even current supply to generate a luminance (or luminous intensity) ratio between blue and yellow-green Light between 1: 6.5 and 1: 7.5 good white light illumination.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf die Erzeugung von Weißlicht abstrahlenden Leuchtdioden, bei denen in einem zugeordneten Reflektor jeweils ein blaues Licht und ein gelbgrünes Licht emittierender Leuchtdioden-Chip angeordnet sind.The invention is also applicable on the generation of white light emitting light-emitting diodes, in which in an assigned reflector a blue light and a yellow-green light-emitting diode chip are each arranged.

Maßgeblich für die Zuordnung der verschiedenfarbiges Licht abstrahlenden Leuchtdioden-Chips 11, 12 und deren Bestromung ist allein die beabsichtigte Gesamtleuchtdichte (Intensität) der Weißlichtquelle als solcher; insofern ergibt sich die zur Erzielung der Gesamtleuchtdichte erforderliche Anzahl von Chips pro cm2 in den vorgegebenen Farbemissionen.Decisive for the assignment of the differently colored light-emitting diode chips 11 . 12 and their energization is only the intention total luminance (intensity) of the white light source as such; In this respect, the number of chips per cm 2 required to achieve the overall luminance results in the specified color emissions.

Claims (5)

Weißlichtquelle mit einer dem additiven Farbmischen dienenden Anordnung von Licht in unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtdioden-Chips, gekennzeichnet durch eine Anordnung von zwei in den Farben blau bei einer Peakwellenlänge von 425 bis 460 nm sowie gelbgrün bei einer Peakwellenlänge von 560 bis 570 nm lichtemittierenden Leuchtdioden-Chips (11, 12), wobei die Leuchtdichten (cd/m2) und/oder die Leuchtstärken (cd) des blaues Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips (11) und des gelbgrünes Licht emittierenden Leuchtdioden-Chips (12) in einem Verhältnis zwischen 1:5 und 1:8 eingestellt sind.White light source with an additive color mixing arrangement of light-emitting diode chips emitting light in different colors, characterized by an arrangement of two light-emitting diode chips in the colors blue at a peak wavelength of 425 to 460 nm and yellow-green at a peak wavelength of 560 to 570 nm ( 11 . 12 ), the luminance (cd / m 2 ) and / or the luminosity (cd) of the blue light-emitting diode chip ( 11 ) and the yellow-green light-emitting diode chip ( 12 ) are set in a ratio between 1: 5 and 1: 8. Weißlichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der blaues Licht emittiere de Leuchtdioden-Chip (11) ein aus Gallium-Nitrid GaN) bestehender Chip ist.White light source according to Claim 1, characterized in that the blue light emits the light-emitting diode chip ( 11 ) is a chip made of gallium nitride GaN). Weißlichtquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der blaues Licht emittierende Leuchtdioden-Chip aus GaN auf Siliciumcarbid-Substrat (GaN auf SiC) besteht und auf eine Peakwellenlänge des emittierten Lichts zwischen 427 nm und 435 nm eingestellt ist.White light source according to claim 2, characterized in that the blue light-emitting LED chip consists of GaN on silicon carbide substrate (GaN on SiC) and on a peak wavelength of the emitted light is set between 427 nm and 435 nm. Weißlichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gelbgrünes Licht emittierende Leuchtdioden-Chip (12) ein aus Gallium-Phosphid bestehender Chip (GaP) ist.White light source according to Claim 1, characterized in that the yellow-green light-emitting diode chip ( 12 ) is a gallium phosphide (GaP) chip. Weißlichtquelle nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch die Anordnung eines GaN auf SiC-Chips mit einer eingestellten Peakwellenlänge des emittierten Lichts von 432 nm und eines GaP-Chips mit einer eingestellten Wellenlänge des emittierten Lichts von 465 nm.White light source according to claim 3 and 4, characterized by the arrangement of a GaN on SiC chips with a set peak wavelength of emitted light of 432 nm and a GaP chip with a set wavelength of the emitted light of 465 nm.
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