DE102011084406B3

DE102011084406B3 - Konversionselement und Anordnung mit mindestens einer Leuchtdiode und einem Konversionselement

Info

Publication number: DE102011084406B3
Application number: DE102011084406A
Authority: DE
Inventors: Dirk Berben
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Inventronics GmbH
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: US20140233214A1; CN103875086A; WO2013053524A1; CN103875086B; US9587799B2

Abstract

Es wird ein Konversionselement (10) zum Konvertieren von emittiertem Licht einer oder mehrerer Leuchtdioden (5) vorgeschlagen, wobei das Konversionselement (10) außer einem Matrixmaterial (6) und zumindest einen Leuchtstoff (1) ferner eine weitere Komponente (2) aufweist, die entweder ein thermochromatischer Farbstoff (3) oder ein Phasenwechselmedium (4) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement sowie eine Anordnung mit mindestens einer Leuchtdiode und einem Konversionselement. Konversionselemente werden für optoelektronische Bauelemente verwendet, um den Farbort und die Farbtemperatur des emittierten Lichts einzustellen. Viele Leuchtdioden emittieren ein blaues bzw. bläuliches Licht, das durch geeignete Leuchtstoffe in ein mehr oder weniger farbneutrales Licht umgewandelt werden muss. Durch die starke Absorption blauen Lichts besitzen die betreffenden Leuchtstoffe und die damit versehenen Konversionselemente eine warmweiße oder sogar gelblich bis orange Eigenfarbe. Eine solche Körperfarbe des Konversionselements, die nicht mehr farbneutral ist und immer dann in Erscheinung tritt, wenn die dahinter angebrachte Leuchtdiode ausgeschaltet ist, wird meist als störend empfunden.
Um das Aussehen der aus Konversionselementen gebildeten Lichtaustrittsflächen von Leuchtdioden, Leuchtdiodenanordnungen und sonstiger auf Leuchtdioden basierenden Produkte zu verbessern, wird versucht, dem Konversionselement durch eine vorgelagerte Materialschicht ein stärker farbneutrales Aussehen zu verleihen. Durch die Materialschicht wird das Konversionselement auf der Seite des Betrachters von dem von außen einfallenden Licht zumindest teilweise abgeschirmt. Beispielsweise wird ein äußerer Hüllkolben oder eine anderweitige Deckschicht oder Beschichtung aufgebracht, die auch streuende Eigenschaften besitzen kann. Eine Streuung kann beispielsweise durch Aufrauhung der Oberfläche einer solchen Deckschicht, durch eingelagerte Streupartikel oder Luftblasen oder durch eine beispielsweise durchscheinende, aber nicht vollkommen durchsichtige Deckschicht erreicht werden. Die Streuung bewirkt, dass bei ausgeschalteter Leuchtdiode die Eigenfarbe des Leuchtstoffs und des damit versetzten Konversionselements nicht oder nur abgeschwächt sichtbar ist. Hierfür wird herkömmlich auch in Kauf genommen, dass dieselben Eigenschaften der Deckschicht während des Betriebs der Leuchtdiode zu Nachteilen führen. Insbesondere wird in Kauf genommen, dass die Streuung der Deckschicht des Konversionselements dann, wenn die Leuchtdiode leuchtet, zu Lichtverlusten führt. Eine zufriedenstellende Lösung ist derzeit nicht in Sicht.
In der Druckschrift DE 20 2007 015 925 U1 ist ein Wand-, Boden- und Deckenbelag angegeben, wobei eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist, die in dem Belag integriert ist und die eine Lichtquelle mit einem Leuchtmittel aufweist. Der Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus dieser Druckschrift bekannt (siehe 3 + 4 in Verbindung mit dem Text Absätze [0042]–[0043]).
Die Druckschrift DE 692 05 230 T2 betrifft ein thermochromisches lamiertes Element, eine Zusammensetzung und eine Folie zu dessen Herstellung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Neutralisierung des Farbeindrucks von Konversionselementen, insbesondere solchen für farbig emittierende Leuchtdioden zu ermöglichen, ohne die damit bislang verbundenen Nachteile für die Lichtabstrahlung in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere sollen ein Konversionselement sowie eine Anordnung mit einem Konversionselement und mindestens einer Leuchtdiode bereitgestellt werden, bei denen einerseits ein neutralerer Farbeindruck des Konversionselements bei ausgeschalteter Leuchtdiode, andererseits eine höhere Lichtausbeute bei eingeschalteter Leuchtdiode erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Konversionselement gemäß Anspruch 1 gelöst, das außer dem Matrixmaterial (d. h. der Grundmasse des Konversionselements) und dem Leuchtstoff noch (zumindest) eine weitere Komponente aufweist, wobei die weitere Komponente entweder ein thermochromer, d. h. thermochromatischer Farbstoff oder ein Phasenwechselmedium (d. h. ein Phase Change-Material) ist. Während herkömmlich davon ausgegangen wird, dass das Material, welches dem Konversionselement vorgelagert werden soll, im On-Zustand und Off-Zustand dieselben optischen Eigenschaften besitzt (hinsichtlich seiner Farbe, seiner Lichtdurchlässigkeit und seines Streuverhaltens) besitzt und diese Eigenschaften daher zwischen den Anforderungen im On-Zustand und im Off-Zustand ausgeglichen werden müssen, geht die Erfindung von der Grundidee aus, bewusst Materialien mit variablen, von den Umgebungsbedingungen abhängigen optischen Eigenschaften einzusetzen und diese temperaturabhängigen Eigenschaften mit den Eigenschaften des Leuchtstoffs zu kombinieren.
Gemäß der Erfindung sind sowohl der Leuchtstoff als auch die weitere Komponente in dem Matrixmaterial des Konversionselements verteilt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein thermochromatischer Farbstoff als weitere Komponente eingesetzt. Ein solcher Farbstoff bzw. ein solches Pigment besitzt die Eigenschaft, dass seine Farbe in Abhängigkeit von der Temperatur einen Farbumschlag durchläuft und somit unterhalb einer gewissen Phasenübergangstemperatur eine andere Farbe und oft auch eine andere Lichtdurchlässigkeit besitzt als oberhalb von dieser. Die Phasenübergangstemperatur liegt bei den thermochromatischen Farbstoffen, die im Übrigen Kunststoffe sind, oberhalb der Raumtemperatur von typischerweise 20°; typischerweise liegt die Phasenübergangstemperatur zwischen 30 und 70°C.
Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, dass eine Leuchtdiode das in ihrer unmittelbaren oder jedenfalls direkteren Nähe angebrachte Konversionselement nicht nur durch die emittierte Strahlung, sondern auch durch die erzeugte Wärme beeinflusst, sei es durch die Wärme, die von der Leuchtdiode selbst ausgeht, oder sei es durch die Wärme, die im Konversionselement infolge des Stokes-Verlusts entsteht, wenn der Leuchtstoff Fluoreszenzlicht längerer Wellenlänge als der absorbierten Wellenlänge emittiert. Es wird daher vorgeschlagen, ein Konversionselement mit einer weiteren Komponente außer dem Leuchtstoff vorzusehen, welche auf die von der Leuchtdiode erzeugte und/oder im Konversionselement entstehende Wärme reagiert und dadurch seine optischen Eigenschaften ändert. Dabei kommen nur solche Materialien in Betracht, bei denen die Änderung seiner optischen Eigenschaften reversibel ist, sodass nach dem Ausschalten der Leuchtdiode und allmählichem Abkühlen bis vor Erreichen der Raumtemperatur die Phasenübergangstemperatur der weiteren Komponente wieder unterschritten wird.
Hierzu wird beispielsweise der Einsatz solcher thermochromatischer Farbstoffe vorgeschlagen, die bei Raumtemperatur eine Eigenfarbe besitzen (also nicht schwarz, grau oder weiß sind) und die bei Raumtemperatur intransparent sind, jedoch bei Temperaturen oberhalb der Phasenübergangstemperatur farblos und transparent ist. Ein solcher thermochromatischer Farbstoff wird erst durch Erwärmen farblos und durchsichtig. Diese Kombination optischer Eigenschaften bei hohen und niedrigen Temperaturen ermöglicht es, dass das Licht der eingeschalteten, heißen Leuchtdiode beim Durchqueren des Konversionselements nur durch den Leuchtstoff, aber nicht oder nur unwesentlich durch den thermochromatischen Farbstoff farblich verändert wird. Im ausgeschalteten, kalten Zustand hingegen, wenn die Leuchtdiode ausgeschaltet ist, führen die Eigenfarbe und/oder die Undurchsichtigkeit des thermochromatischen Farbstoffs – in Kombination mit der Eigenfarbe des Leuchtstoffs – zu einem ausgeglichen, neutralen Farbeindruck. So kann beispielsweise ein thermochromatischer Farbstoff, dessen Eigenfarbe unterhalb der Phasenübergangstemperatur etwa derjenigen des Lichts der Leuchtdiode entspricht, für die das Konversionselement bestimmt ist, im Off-Zustand die Eigenfarbe des Leuchtstoffs kompensieren. Hierzu wird vorzugsweise ein solcher thermochromatischer Farbstoff mit einer Buntfarbe im Kaltzustand, beispielsweise Blau verwendet (entsprechend einem gelblich-orangen Leuchtstoff für blaue LEDs).
Der Einsatz einer zusätzlichen Komponente mit temperaturabhängigem Aussehen eröffnet zudem neue Möglichkeiten der Ausbildung der einer Leuchtdiode vorzulagernden Schichten. So braucht beispielsweise der thermochromatische Farbstoff nicht als separate Schicht betrachterseitig vor einem herkömmlichen, leuchtstoffhaltigen Konversionselement angeordnet zu werden, sondern kann auch gemeinsam mit dem Leuchtstoff in dem Grundmaterial des Konversionselements vermischt sein. Im einfachsten Fall ist der thermochromatische Farbstoff ebenso wie der Leuchtstoff homogen in dem Matrixmaterial des Konversionselements verteilt.
Anstelle eines bei Raumtemperatur bunten, d. h. farbigen thermochromatischen Pigments kann auch eine bei Raumtemperatur farblose, aber undurchsichtige weiße, graue oder schwarze thermochromatische Substanz eingesetzt werden. Zwar wird hier keine farbliche Kompensation der (meist gelblichen oder orangen) Eigenfarbe des Leuchtstoffs erreicht, jedoch wird der unerwünschte Farbton des Leuchtstoffs durch die Intransparenz der thermochromatischen Substanz – in Verbindung mit ihrer neutralen Eigenfarbe – überdeckt. Hierbei ist die thermochromatische Substanz beispielsweise als kompakte, separate äußere Schicht des Konversionselements ausgebildet oder jedenfalls in einer solchen äußeren Teilschicht des Konversionselements angeordnet.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird als weitere Komponente ein Phasenwechselmedium (phase change material) eingesetzt. Bei solch einem Material ändert sich durch den bei Temperaturveränderung einsetzenden Phasenübergang zwar nicht unmittelbar die Eigenfarbe, jedoch der Grad der Reflektivität. Ursache hierfür ist ein Übergang zwischen einem kristallinen Zustand unterhalb der Phasenübergangstemperatur und einem amorphen Zustand oberhalb der Phasenübergangstemperatur. Mit dem Übergang zwischen beiden Zuständen ist eine Änderung der Reflektivität des Phasenübergangsmaterials in der Größenordnung von 30% oder mehr verbunden.
Phasenwechselmedien werden herkömmlich in Halbleiterschaltungen eingesetzt, wo sie wegen der mit dem Phasenübergang verbundenen Änderung ihrer elektrischen Leitfähigkeit für nichtflüchtige Speicherzellen eingesetzt werden. Auch bei wiederbeschreibbaren CDs kommen Phasenwechselmaterialien wegen ihres unterschiedlich starken Reflexionsverhaltens zum Einsatz; der eingesetzte Laserstrahl ist in seiner Intensität veränderbar, um den kristallinen Zustand in den amorphen umzuwandeln oder umgekehrt, wobei die zugeführte Laserenergie in beiden Fällen sehr schnell diffundiert.
Im Konversionselement für eine Leuchtdiode sind die Verhältnisse anders; die Leuchtdiode und das Konversionselement kühlen erst allmählich ab, sodass bei jedem Abkühlvorgang bei Unterschreiten der Phasenübergangstemperatur der energieärmere, kristalline und stärker reflektierende Zustand des Phasenwechselmediums automatisch erreicht wird. Damit gelangt das Phasenwechselmedium auch ohne äußere Einwirkung wieder von alleine in den kristallinen Zustand, wenngleich auch mit einer gewissen Zeitverzögerung nach dem Ausschalten der Leuchtdiode. Sobald die Leuchtdiode jedoch nach ihrer Inbetriebnahme heiß geworden ist, befindet sich das Phasenwechselmedium in seinem amorphen Zustand geringerer Reflektivität. Im kalten Zustand wird daher das von der Seite des Betrachters her auf das Konversionselement auftreffende Licht durch das Phasenwechselmedium größtenteils reflektiert und überdeckt so die Eigenfarbe des Leuchtstoffs. Im heißen, amorphen Zustand hingegen ermöglicht der Rückgang der Reflektivität einen besseren Lichtdurchtritt durch das Konversionselement nach außen als bei herkömmlichen Konversionselementen, deren Reflektivität und Streuverhalten keine Temperaturabhängigkeit zeigt.
Die Phasenwechselmedium durften gegenüber der thermischen Belastung einer Leuchtdiode so beständig sein, dass sie auch unmittelbar am Leuchtdiodenchips angebracht werden können.
Insbesondere Chalkogenide, d. h. Verbindungen von Elementen der sechsten Hauptgruppe, also von Sauerstoff, Schwefel, Selen und/oder Tellur, mit stärker elektropositiven Elementen können, sofern sie Phasenwechselmedien sind, als weitere Komponente eines Konversionselements eingesetzt werden. Als Beispiel sei hier Ge-Te-Sb, eine Verbindung von Germanium und Antimon mit Tellur genannt.
Einige exemplarische Ausführungsbeispiele werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Die 1 und 2 Ausführungsformen eines Konversionselements,
3 und 4 Abwandlungen eines Konversionselements,
5 eine schematische Darstellung einer Abwandlung einer Anordnung mit einer Leuchtdiode und einem Konversionselement,
6 eine Anordnung mit einer Leuchtdiode und einem Konversionselement gemäß einer Abwandlung, und
7 eine Anordnung mit einer Leuchtdiode und einem Konversionselement gemäß einer Abwandlung.
1 zeigt schematisch und ausschnittweise ein Konversionselement 10, das beispielsweise zur Konversion von Licht einer blauen Leuchtdiode oder einer Mehrzahl blauer Leuchtdioden in weißes (oder jedenfalls stärker farbneutrales) Licht dient. Das Konversionselement kann wie dargestellt als planparallele Platte, aber ebenso auch als gekrümmtes Formteil (etwa aus Glas, Kunststoff oder einem sonstigen Grundmaterial) geformt sein. Das Konversionselement kann auch als optisches Element, etwa als Konkav- oder als Konvexlinse ausgebildet sein. Im Übrigen kann das Konversionselement auch als Kolben oder sonstiger Vorsatz für eine oder mehrere Leuchtdioden ausgeformt sein.
Das Konversionselement 10 besteht hauptsächlich aus einem Matrixmaterial 6. In dieses ist wie herkömmlich mindestens ein Leuchtstoff 1 eingebettet, der beispielsweise homogen verteilt ist. Ein herkömmliches Konversionselement, das außer diesen Bestandteilen keine weitere Komponente enthält, ist transparent und infolge des Leuchtstoffs farbig, beispielsweise gelb bis orange gefärbt. Sowohl die Transparenz als auch der Farbton des Konversionselements sind bei einem herkömmlichen Konversionselement unabhängig von der Umgebungstemperatur und somit unabhängig davon, ob die (in der Nähe des Konversionselements angeordnete) Leuchtdiode eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.
Erfindungsgemäß jedoch enthält das Konversionselement noch eine zusätzliche, weitere Komponente 2, die die optischen Eigenschaften des Konversionselements grundlegend verändert. Gemäß einer ersten Ausführungsform (1) handelt es sich dabei um einen thermochromatischen Farbstoff. Damit ist das Aussehen des Konversionselements nicht mehr wie herkömmlich unabhängig von der Umgebungstemperatur, sondern variiert temperaturabhängig. Erst oberhalb einer Phasenübergangstemperatur, die nach Einschalten der Leuchtdiode schnell überschritten wird, wird der thermochromatische Farbstoff und damit das Konversionselement insgesamt transparent und farblos; unterhalb der Phasenübergangstemperatur jedoch ist es vorzugsweise intransparent oder allenfalls durchscheinend, d. h. höchstens teiltransparent. Außerdem besitzt das Konversionselement nun durch die unterhalb der Phasenübergangstemperatur vorhandenen Eigenfarbe des thermochromatischen Farbstoffs, welche die (temperaturunabhängige) Eigenfarbe des Leuchtstoffs überlagert und vorzugsweise komplementär zu dieser ist, bei Raumtemperatur eine neutrale Eigenfarbe (also Weiß, Grau oder Schwarz), die farblich nicht mehr als störend empfunden wird.
Dieses Aussehen besitzt das Konversionselement immer bei ausgeschalteter Leuchtdiode oder jedenfalls schon kurze Zeit nach dem Ausschalten der Leuchtdiode, sobald das Konversionselement unter die Phasenübergangstemperatur des thermochromatischen Farbstoffs abgekühlt ist. Wenn die Leuchtdiode angeschaltet ist und das Konversionselement über die Phasenübergangstemperatur seines thermochromatischen Farbstoffs aufgeheizt ist, ist das Konversionselement transparent und bietet ebenfalls einen farbneutralen Eindruck; der thermochromatische Farbstoff ist hier farblos und transparent und beeinträchtigt deshalb das mit Hilfe des Leuchtstoffs farbneutral konvertierte Licht der farbig emittierenden Leuchtdiode nicht, wie es sonst bei einem gewöhnlichen Farbstoff mit temperaturunabhängigem Aussehen zu erwarten wäre.
Das erfindungsgemäße Konversionselement besitzt somit ein von der Umgebungstemperatur abhängiges Aussehen, sowohl hinsichtlich seiner Eigenfarbe insgesamt (zusammengesetzt aus den Eigenfarben von Leuchtstoff und thermochromatischem Farbstoff) und hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Konversionselements, bei dem als weitere Komponente 2 ein Phasenwechselmedium 4 vorgesehen ist, beispielsweise ein Chalkogenid. Das Phasenwechselmedium 4 besitzt keine Eigenfarbe im Sinne eines Farbstoffs, besitzt jedoch unterschiedliche Aggregatszustände und somit eine unterschiedlich starke Reflektivität oberhalb und unterhalb seiner Übergangstemperatur. Oberhalb seiner Phasenübergangstemperatur ist das Phasenwechselmedium 4 amorph und relativ schwach reflektierend, wohingegen es unterhalb der Übergangstemperatur (und somit bei Raumtemperatur) kristallin, insbesondere metallisch und deutlich stärker reflektierend ist. In 2 ist das Phasenwechselmedium 4 nicht als kompakte Schicht vorgesehen, sondern in dem Matrixmaterial 6 verteilt (ebenso wie der Leuchtstoff 1). Konzentration und räumliche Verteilung des Phasenwechselmediums 4 sind geeignet anzupassen, um eine hinreichende Transparenz im heißen Zustand (d. h. bei leuchtender Leuchtdiode) zu gewährleisten. Bei Raumtemperatur hingegen schirmt die hohe Reflektivität des Phasenwechselmediums 4 die Eigenfarbe des Leuchtstoffs 1 weitestgehend von außen ab; das Konversionselement wirkt auf den Betrachter farbneutral.
3 zeigt eine Abwandlung eines Konversionselements 10, bei dem die weitere Komponente 2 räumlich von Leuchtstoff 1 getrennt ist. In einer ersten Schicht 7 befindet sich der Leuchtstoff 1 im Matrixmaterial 6; diese untere oder hintere Schicht 7 ist dadurch beispielsweise gelb oder orange gefärbt. In einer weiteren, separaten Schicht 8, die auch eine Teilschicht 9 des Matrixmaterials 6 sein kann, ist die weitere Komponente 2 verteilt. Diese weitere Schicht 8 bzw. 9 kann ferner mit Leuchtstoff 1 versehen sein oder andernfalls frei von Leuchtstoff sein. Die weitere Komponente 2 in 3 ist entweder ein thermochromatischer Farbstoff 3 (wie in 1) oder ein Phasenwechselmedium 4 (wie in 2).
4 zeigt eine weitere Abwandlung eines Konversionselements 10, bei dem die weitere, separate Schicht 8 ausschließlich aus der weiteren Komponente 2 gebildet ist, welches somit eine kompakte, vorzugsweise sehr dünne Schicht bildet. Die Schichtdicken und Schichtdickenverhältnisse in den 3 und 4 sind nicht maßstäblich dargestellt. In den 3 und 4 bildet jeweils die obere, separate Schicht 8 diejenige Seite, die dem Betrachter zugewandt sein wird, wohingegen die untere Schicht 7 nach hinten in Richtung der Leuchtdiode weisen wird oder sogar direkt an ihr befestigt sein wird.
5 zeigt eine Abwandlung mit einer schematisierten Anordnung mit zumindest einer Leuchtdiode 5 und einem Konversionselement, deren Bestandteile schematisiert, und zwar räumlich getrennt voneinander dargestellt sind. Die Leuchtdiode 5 ist auf oder in einem Leuchtdiodenchip 15 ausgebildet. In einer ersten Schicht 7, die einem herkömmlichen Konversionselement entsprechen würde, ist Leuchtstoff 1 in dem Matrixmaterial verteilt. In einer zweiten, separaten Schicht 8 ist eine weitere Komponente 2 enthalten, entweder als Hauptbestandteil oder in einem sonstigen Material (beispielsweise demselben Matrixmaterial) vermischt enthalten. Die weitere Komponente 2 ist wiederum entweder ein thermochromatischer Farbstoff 3 oder ein Phasenwechselmedium 4. 5 zeigt, dass der Leuchtstoff zwischen der Leuchtdiode 5 und der weiteren Komponente 2 anzuordnen ist. Somit befindet sich die weitere Komponente 2 auf der von der Leuchtdiode 5 abgewandten Seite der leuchtstoffhaltigen Schicht 7.
Sofern als weitere Komponente 2 ein thermochromatischer Farbstoff 3 eingesetzt wird, ist die Schicht 8 bzw. 9 bei niedriger Temperatur intransparent und farbig (oder anstelle einer bunten Farbe schwarz, grau oder weiß), wobei der Farbeindruck denjenigen des Leuchtstoffs kompensiert. Bei hoher Temperatur ist die Schicht 8 bzw. 9 hingegen transparent und farblos.
Sofern als weitere Komponente 2 ein Phasenwechselmedium 4 eingesetzt wird, ist die Schicht 8 bzw. 9 bei niedriger Temperatur aufgrund ihrer starken Reflektivität intransparent, bei hoher Temperatur jedoch weitgehend transparent und farblos.
Bei beiden Materialgruppen wird daher unterhalb der Phasenübergangstemperatur Tc, insbesondere bei Raumtemperatur Tr, das von außen (d. h. in 5 von rechts) auftreffende Licht in der Schicht 8 bzw. 9, welche die weitere Komponente 2 enthält, absorbiert oder jedenfalls reflektiert, wie in 5 anhand der durchgehenden, nicht unterbrochenen Pfeile dargestellt ist. Dadurch ist die Eigenfarbe des Leuchtstoffs der Schicht 7 von außen nicht sichtbar. Oberhalb der Phasenübergangstemperatur Tc hingegen ist bei beiden Materialgruppen die Schicht 8 bzw. 9 mit der weiteren Komponente 2 farblos und transparent, wie in 5 anhand der gestrichelten Pfeile dargestellt ist.
6 zeigt eine Abwandlung einer Anordnung mit mindestens einer Leuchtdiode 5 und einem Konversionselement 10. Bei dieser Anordnung 20 ist das Konversionselement 10 beabstandet von der Leuchtdiode 5 bzw. dem Leuchtdiodenchip 15 angeordnet. Auf einem Träger 12 können sich eine oder auch mehrere Leuchtdioden 5 bzw. Leuchtdiodenchips 15 befinden. Über eine Halterung 13 wird das Konversionselement 10 in einem definierten Abstand vor der Leuchtdiodenanordnung gehalten. Das Konversionselement 10, das hier der Einfachheit halber als planparallele Platte dargestellt ist, ist so angeordnet, dass diejenige Schicht 8, die die weitere Komponente 2 enthält, von der Leuchtdiode 5 abgewandt ist. Somit befindet sich betrachterseitig die weitere Komponente 2 außen vor dem Leuchtstoff 7. Alternativ können, wie in 1 oder 2 dargestellt, bei einem Ausführungsbeispiel der Anordnung der Leuchtstoff 1 und die weitere Komponente 2 homogen miteinander und im Matrixmaterial vermischt sein; das Konversionselement erfordert dann nur eine einzige Schicht. Bei der Bauweise aus 6, die derjenigen von ”remote phosphor”-Anwendungen entspricht, wird dank der erfindungsgemäß eingesetzten thermochromatischen Farbstoffe oder Phasenwechselmedien ein neutrales Aufsehen der Anordnung bei Raumtemperatur erreicht; die bislang gelblich-orange Eigenfarbe des Leuchtstoffs ist neutralisiert.
7 zeigt eine Abwandlung, bei dem das Konversionselement 10 unmittelbar auf dem Leuchtdiodenchip 15 bzw. auf der dadurch ausgebildeten Leuchtdiode 5 angeordnet ist. Sofern der Leuchtstoff 1 und die weitere Komponente 2 nicht homogen im Konversionselement verteilt sind, existieren wiederum zwei verschiedene Schichten 7, 8, wobei die den thermochromatischen Farbstoff 3 oder das Phasenwechselmedium 4 enthaltende Schicht 8 auf der äußeren, von der Leuchtdiode 5 abgewandten Seite des Konversionselements 10 angeordnet ist.

Claims

Konversionselement (10) zum Konvertieren von emittiertem Licht einer oder mehrerer Leuchtdioden (5), wobei das Konversionselement (10) ein Matrixmaterial (6) und zumindest einen Leuchtstoff (1) aufweist, wobei das Konversionselement (10) ferner eine weitere Komponente (2) aufweist, die entweder ein thermochromatischer Farbstoff (3) oder ein Phasenwechselmedium (4) ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Leuchtstoff (1) als auch die weitere Komponente (2; 3; 4) in dem Matrixmaterial (6) des Konversionselements (10) verteilt sind.
Konversionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Komponente (2) ein thermochromatischer Farbstoff (3) ist, der bei Raumtemperatur (Tr) eine Eigenfarbe besitzt und intransparent ist und der oberhalb einer Phasenübergangstemperatur (Tc), die größer ist als die Raumtemperatur (Tr), farblos und transparent ist.
Konversionselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff (1) eine Eigenfarbe besitzt und dass das Konversionselement (10) als weitere Komponente (2) einen thermochromatischen Farbstoff (3) enthält, der bei Raumtemperatur (Tr) eine Eigenfarbe besitzt, die die Eigenfarbe des Leuchtstoffs (1) kompensiert.
Konversionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff (1) eine gelbe bis orange Eigenfarbe besitzt und dass die weitere Komponente (2) ein thermochromatischer Farbstoff (3) ist, der bei Raumtemperatur (Tr) eine blaue oder blaue bis violette Eigenfarbe besitzt.
Konversionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Komponente (2) ein thermochromatischer Farbstoff (3) ist, der bei Raumtemperatur (Tr) intransparent sowie schwarz, grau oder weiß ist und der oberhalb einer Phasenübergangstemperatur (Tc), die größer ist als die Raumtemperatur (Tr), transparent und farblos ist.
Konversionselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Komponente (2) ein Phasenwechselmedium (4) ist, das bei Raumtemperatur (Tr) kristallin und stark reflektierend ist und das oberhalb einer Phasenübergangstemperatur (Tc), die größer ist als die Raumtemperatur, amorph und schwächer reflektierend ist.
Konversionselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmedium (4) ein Chalkogenid ist, insbesondere eine Substanz, die zumindest eines, vorzugsweise mehrere der Elemente Germanium, Tellur und Antimon enthält.
Anordnung (20) mit mindestens einer Leuchtdiode (5) und einem Konversionselement (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (10) ein nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildetes Konversionselement ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (5) eine blaues Licht emittierende Leuchtdiode ist, deren blaues Licht durch den Leuchtstoff (1) in ein stärker farbneutrales Licht konvertiert wird.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (10) beabstandet von der mindestens einen Leuchtdiode (5) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (10) unmittelbar auf einem Leuchtdiodenchip (15), in dem die Leuchtdiode (5) ausgebildet ist, angeordnet ist.