AT14890U1 - Arrangement for producing white light with adjustable color temperature, by means of three white light LEDs - Google Patents
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- AT14890U1 AT14890U1 ATGM9002/2013U AT90022013U AT14890U1 AT 14890 U1 AT14890 U1 AT 14890U1 AT 90022013 U AT90022013 U AT 90022013U AT 14890 U1 AT14890 U1 AT 14890U1
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- F21Y2113/00—Combination of light sources
- F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht, dessen Farbtemperatur eingestellt werden kann, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: Eine erste LED-Lichtquelle (1) zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe, wobei die erste Farbe durch einen ersten weißen Farbort (7) charakterisiert ist, eine zweite LED-Lichtquelle (2) zur Erzeugung eines zweiten Lichts einer zweiten Farbe, wobei die zweite Farbe durch einen zweiten weißen Farbort (8) charakterisiert ist, der sich von dem ersten weißen Farbort (7) unterscheidet, sowie eine dritte LED-Lichtquelle (3) zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe, wobei die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort (9) charakterisiert ist, der sich sowohl von dem ersten weißen Farbort (7), als auch von dem zweiten weißen Farbort (8) unterscheidet. Durch entsprechende Helligkeitssteuerung der drei LED-Lichtquellen kann ein Mischlicht erzeugt werden, dessen Farbort praktisch beliebig genau auf der Schwarzkörper-Kurve (5) liegt.The invention relates to a device for producing white light whose color temperature can be adjusted, the device comprising: a first LED light source (1) for generating a first light of a first color, the first color being defined by a first white color locus ( 7), a second LED light source (2) for generating a second light of a second color, the second color being characterized by a second white color locus (8) different from the first white color locus (7), and a third LED light source (3) for generating a third light of a third color, the third color being characterized by a third white color locus (9) extending from both the first white color location (7) and the second white color space (3) Color location (8) is different. By appropriate brightness control of the three LED light sources, a mixed light can be generated, the color point is virtually arbitrarily exactly on the black body curve (5).
Description
Beschreibungdescription
ANORDNUNG ZUR ERZEUGUNG VON WEISSEM LICHT MIT EINSTELLBARER FARBTEMPERATUR, MITTELS DREI WEISSLICHT-LEDSARRANGEMENT FOR GENERATING WHITE LIGHT WITH ADJUSTABLE COLOR TEMPERATURE THROUGH THREE WHITE LIGHT LEDS
[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht mit einstellbarer Farbtemperatur auf LED-Basis (LED: lichtemittierende Diode).The invention relates to an arrangement for generating white light with adjustable color temperature on LED basis (LED: light-emitting diode).
[0002] Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Anordnung.Moreover, the invention relates to a method for controlling such an arrangement.
[0003] Zur Erzeugung von weißem Licht mit einstellbarer Farbtemperatur auf LED-Basis ist eine Anordnung mit drei LEDs bekannt, bei der die erste LED ein rotes Licht abstrahlt, die zweite LED ein grünes Licht und die dritte LED ein blaues Licht. Die Anordnung ist so gestaltet, dass sich die unterschiedlich farbigen Lichter der LEDs im Weiteren mehr oder weniger vermischen, so dass - aus üblicher Entfernung betrachtet - ein Mischlicht gesehen wird, das weiß erscheint. Die Intensitäten der drei LEDs lassen sich dabei unabhängig voneinander verändern, so dass die Farbe des Mischlichts auf diese Weise eingestellt werden kann. Werden in der bekannten CIE-Normfarbtafel 1931 (CIE: Commission internationale de l’eclairage) - im Folgenden auch kurz „Normfarbtafel“ - die drei Farborte, die den drei verwendeten Farben Rot, Grün und Blau entsprechen, eingetragen und miteinander geradlinig verbunden, so dass ein Dreieck entsteht, liegt der Farbort des Mischlichts jedenfalls innerhalb dieses Dreiecks.To produce white light with adjustable color temperature based on LEDs, an arrangement with three LEDs is known, in which the first LED emits a red light, the second LED a green light and the third LED a blue light. The arrangement is designed in such a way that the differently colored lights of the LEDs subsequently more or less mix, so that-viewed from the usual distance-a mixed light is seen that appears white. The intensities of the three LEDs can be changed independently of each other, so that the color of the mixed light can be adjusted in this way. Are in the well-known CIE Standardfarbtafel 1931 (CIE: Commission international de l'eclairage) - hereinafter also briefly "standard color chart" - the three color locations that correspond to the three colors used red, green and blue, registered and connected to each other in a straight line, so that a triangle is formed, the color location of the mixed light lies within this triangle anyway.
[0004] Allerdings ist es mit erheblichem Aufwand verbunden, die Anordnung derart zu gestalten, dass die Mischung der Farben so vollständig erfolgt, dass bei Betrachtung der Anordnung keine störenden farbigen Stellen erkennbar sind. Häufig weist eine entsprechende Anordnung eine Lichtabgabefläche auf, auf der sich eine ungewollte, nicht-weiße farbige Lichterscheinung ausbildet. Ein Weißlicht, das besonders hohen Anforderungen entspricht, kann mit einer solchen Anordnung kaum oder nur mit besonders hohem Aufwand realisiert werden.However, it is associated with considerable effort to make the arrangement such that the mixture of colors is so complete that when viewing the arrangement no disturbing colored spots are recognizable. Frequently, a corresponding arrangement on a light emitting surface on which forms an unwanted, non-white colored light phenomenon. A white light that meets particularly high requirements, can be realized with such an arrangement hardly or only with great effort.
[0005] Alternativ ist es bekannt, zur Erzeugung eines einstellbaren Weißlichts das Licht zweier Weißlicht-LEDs miteinander zu mischen, wobei zur Einstellung der Farbtemperatur die Intensitäten der beiden Weißlicht-LEDs unterschiedlich eingestellt werden. Auf der Normfarbtafel liegt der Farbort des so gebildeten Mischlichts auf der Verbindungsgeraden der beiden Farborte, die den beiden Weißlicht-LED-Lichtquellen entsprechen. Allerdings ergibt sich in diesem Fall das Problem, dass bei bestimmten Mischungsverhältnissen der Intensitäten der beiden LED-Lichtquellen ein Mischlicht einer Farbe erzeugt wird, dessen Farbort von der Schwarzkörper-Kurve so stark abweicht, dass dieses Mischlicht für einen normalen Betrachter nicht mehr weiß erscheint, sondern beispielsweise rosa. Dies ergibt sich daraus, dass in der Normfarbtafel die Schwarzkörper-Kurve nicht geradlinig verläuft, sondern bogenförmig.Alternatively, it is known to mix the light of two white light LEDs together to produce an adjustable white light, wherein the intensities of the two white light LEDs are set differently to set the color temperature. On the standard color chart, the color location of the mixed light thus formed lies on the connecting straight line of the two color locations which correspond to the two white-light LED light sources. However, in this case, there is the problem that at certain mixing ratios of the intensities of the two LED light sources, a mixed light of a color is produced whose color location deviates so much from the blackbody curve that this mixed light no longer appears white to a normal viewer, but for example pink. This is because in the standard color chart the blackbody curve is not straight, but arcuate.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende verbesserte Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht anzugeben. Insbesondere soll mit der Anordnung ein weißes Licht mit einstellbarer Farbtemperatur angegeben werden, das über den gesamten Einstellbereich hinweg als rein weißes Licht erscheint. Außerdem soll ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Anordnung angegeben werden.The invention has for its object to provide a corresponding improved arrangement for generating white light. In particular, with the arrangement, a white light with adjustable color temperature should be specified, which appears over the entire adjustment range as pure white light. In addition, a method for controlling such an arrangement is to be specified.
[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention with the objects specified in the independent claims. Particular embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
[0008] Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht vorgesehen, dessen Farbtemperatur eingestellt werden kann, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: Eine erste LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe, wobei die erste Farbe durch einen ersten weißen Farbort charakterisiert ist, eine zweite LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines zweiten Lichts einer zweiten Farbe, wobei die zweite Farbe durch einen zweiten weißen Farbort charakterisiert ist, der sich von dem ersten weißen Farbort unterscheidet, sowie eine dritte LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe, wobei die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort charakterisiert ist, der sich sowohl von dem ersten weißen Farbort, als auch von dem zweiten weißen Farbort unterscheidet.According to the invention there is provided an arrangement for producing white light whose color temperature can be adjusted, the arrangement comprising: a first LED light source for producing a first light of a first color, the first color being defined by a first white color Color locus is characterized, a second LED light source for generating a second light of a second color, wherein the second color is characterized by a second white color location, which differs from the first white color location, and a third LED light source for generating a third light a third color, wherein the third color is characterized by a third white color location that differs from both the first white color location and the second white color location.
[0009] Durch die Verwendung der dritten LED-Lichtquelle lässt sich erzielen, dass mit der Anordnung durch entsprechende Helligkeitssteuerung der drei LED-Lichtquellen ein in seiner Farbtemperatur einstellbares Mischlicht erzeugt werden kann, dessen Farborte praktisch beliebig genau auf der Schwarzkörper-Kurve liegen.By using the third LED light source can be achieved that with the arrangement by appropriate brightness control of the three LED light sources adjustable in its color temperature mixed light can be generated, whose color coordinates are virtually any exactly on the blackbody curve.
[0010] Weiterhin weist die Anordnung eine Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten LED-Lichtquelle, der zweiten LED-Lichtquelle und der dritten LED-Lichtquelle auf, welche dazu ausgebildet ist, die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen jeweils unabhängig voneinander zu regeln, derart, dass jede der drei LED-Lichtquellen nicht mit weniger als 10% ihrer Maximalleistung betrieben wird. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit derart gestaltet, dass mit ihr die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen zwar unabhängig voneinander, aber jeweils lediglich zwischen 10% und 100% der Maximalleistung der betreffenden LED-Lichtquelle geregelt werden können.Furthermore, the arrangement has a control unit for controlling the first LED light source, the second LED light source and the third LED light source, which is designed to independently control the intensities of the three LED light sources, in each case, that each of the three LED light sources is not operated at less than 10% of their maximum power. In other words, the control unit is designed such that with it the intensities of the three LED light sources can be regulated independently of each other, but only between 10% and 100% of the maximum power of the respective LED light source.
[0011] Letzteres ist in folgender Hinsicht vorteilhaft: Zum Regeln der Intensitäten von LED-Lichtquellen sind zwei unterschiedliche Verfahren bekannt, nämlich ein erstes Verfahren, bei dem die Amplitude des Stroms bzw. die Stromstärke verändert wird, kurz „analoges Dimmen“ und ein zweites Verfahren, das so genannten „PWM- Dimmen“ (PWM: Pulsweitenmodulation). Beim analogen Dimmen auf unter 10% kann es zu einer Farbveränderung kommen, die dann das Erzielen der gewünschten Mischlicht- bzw. Gesamtlichtabgabe beeinträchtigt. Und ein PWM-Dimmen auf unter 10% ist nur mit vergleichsweise hohem Aufwand zu realisieren. Durch das „Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%“ lässt sich also bei Vermeidung von großem Regel-Aufwand die Genauigkeit der Lichtabgabe mit Bezug auf die Farbort- Einstellung des Mischlichts verbessern.The latter is advantageous in the following respect: For controlling the intensities of LED light sources, two different methods are known, namely a first method in which the amplitude of the current or the current is changed, "analog dimming" and a second Method, the so-called "PWM dimming" (PWM: pulse width modulation). When analog dimming to less than 10%, there may be a color change, which then affects the achievement of the desired mixed light or total light output. And a PWM dimming to less than 10% can only be achieved with relatively high effort. By "controlling the LED light sources to at least 10%", the accuracy of the light output with respect to the color locus setting of the mixed light can thus be improved while avoiding great control expense.
[0012] Vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der erste weiße Farbort der Farbe Warmweiß entspricht, der zweite weiße Farbort der Farbe Kaltweiß und der dritte weiße Farbort der Farbe Neutralweiß. Durch diese Wahl lässt sich erzielen, dass das Mischlicht einen vergleichsweise hohen Farbwiedergabe-Index (colour rendering index, CRI) aufweist, auch wenn die einzelnen LED-Lichtquellen als solche jeweils einen vergleichsweise niedrigen Farbwiedergabeindex haben. Auf diese Weise lassen sich die LED-Lichtquellen mit relativ geringem Herstellungsaufwand fertigen, so dass sich die Anordnung insgesamt kostengünstiger gestalten lässt. Beispielsweise lässt sich selbst für den Fall, dass die „kaltweiße LED-Lichtquelle“ einen vergleichsweise niedrigen Farbwiedergabeindex aufweist, für das Mischlicht ein Farbwiedergabeindex von beispielsweise 80 erzielen, also ein relativ hoher bzw. guter Farbwiedergabeindex.Preferably, the arrangement is designed such that the first white color location of the color corresponds to warm white, the second white color location of the color cold white and the third white color point of the color neutral white. This choice makes it possible to achieve that the mixed light has a comparatively high color rendering index (CRI), even if the individual LED light sources as such each have a comparatively low color rendering index. In this way, the LED light sources can be manufactured with relatively low production costs, so that the arrangement can be made more cost-effective overall. For example, even in the case where the "cool white LED light source" has a comparatively low color rendering index, a color rendering index of, for example, 80 can be obtained for the mixed light, that is, a relatively high or good color rendering index.
[0013] Vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der dritte weiße Farbort mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie gegenüber liegenden Seite angeordnet ist. Weiterhin vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der erste weiße Farbort und/oder der zweite weiße Farbort mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie gegenüber liegenden Seite angeordnet sind. Hierdurch lässt sich erzielen, dass - bei relativ hoher Effizienz - die drei mit den LED-Lichtquellen erzeugten Lichter den Eckpunkten eines dreieckigen Farbort-Areals in der CIE-Normfarbtafel entsprechen, das einen verhältnismäßig großen Teil der Schwarzkörper-Kurve beinhaltet.Preferably, the arrangement is such that the third white color location with respect to the blackbody curve in the CIE standard color chart is located on the side opposite to the purple line. Further preferably, the arrangement is configured such that the first white color locus and / or the second white color locus with respect to the blackbody curve are arranged in the CIE standard color chart on the side opposite to the purple line. This makes it possible to achieve, with relatively high efficiency, the three lights produced by the LED light sources corresponding to the vertices of a triangular color locus area in the CIE standard color chart, which includes a relatively large part of the blackbody curve.
[0014] Weiterhin vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel die Verbindungsgerade zwischen dem ersten weißen Farbort und dem zweiten weißen Farbort die Schwarzkörper-Kurve an einer ersten Schnittstelle und an einer zweiten Schnittstelle schneidet, wobei die erste Schnittstelle innerhalb eines ersten Abschnitts liegt und die zweite Schnittstelle innerhalb eines zweiten Abschnitts der Schwarzkörper-Kurve. Dabei erstreckt sich vorzugsweise der erste Abschnitt von 2600 K bis 3300 K, insbesondere von 2800 K bis 3100 K und der zweite Abschnitt von 5000 K bis 7000 K, insbesondere von 5500 K bis 6500 K. Auf diese Weise lässt sich besonders gut ein Bereich der Schwarzkörper-Kurve abdecken, der für die Praxis besonders relevant ist.Further preferably, the arrangement is such that, with respect to the blackbody curve in the CIE standard color chart, the connecting line between the first white color locus and the second white color locus intersects the blackbody curve at a first interface and at a second interface wherein the first interface is within a first portion and the second interface is within a second portion of the blackbody curve. In this case, preferably the first section extends from 2600 K to 3300 K, in particular from 2800 K to 3100 K and the second section from 5000 K to 7000 K, in particular from 5500 K to 6500 K. In this way, can be particularly well an area of Blackbody curve, which is particularly relevant for the practice.
[0015] Besonders vorteilhaft ist die Anordnung dabei außerdem derart gestaltet, dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der ersten Schnittstelle und dem ersten weißen Farbort beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache und/oder dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der zweiten Schnittstelle und dem zweiten weißen Farbort beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass der Farbort des Mischlichts praktisch über den gesamten Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve innerhalb des dreieckigen Farbort-Areals eingestellt werden kann, wenn die erste LED-Lichtquelle und die zweite LED-Lichtquelle jeweils mit mindestens 10% ihrer Leistung betrieben werden.In this case, the arrangement is also particularly advantageously designed such that the distance between the first interface and the second interface is at least three times and at most ten times the distance between the first interface and the first white color locus, preferably at least four times and at most eight times and / or that the distance between the first interface and the second interface is at least three times and at most ten times the distance between the second interface and the second white color location, preferably at least four times and at most eight times. In this way it can be achieved that the color location of the mixed light can be set practically over the entire section of the blackbody curve within the triangular color locus area when the first LED light source and the second LED light source each occupy at least 10% of their power operate.
[0016] Vorzugsweise ist Anordnung weiterhin derart gestaltet, dass mit Bezug auf die CIE-Normfarbtafel der dritte weiße Farbort innerhalb eines Bereichs angeordnet ist, der durch das x-Koordinaten-Intervall 0,380 ± 0,005 und das y-Koordinaten-lntervall 0,390 ± 0,005 festgelegt ist. Diese Gestaltung ist insbesondere auch mit Bezug auf das „Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%“ hinsichtlich der dritten LED- Lichtquelle vorteilhaft.Preferably, the arrangement is further configured such that, with respect to the CIE standard color chart, the third white color location is located within a range defined by the x-coordinate interval of 0.380 ± 0.005 and the y-coordinate interval of 0.390 ± 0.005 is. This design is particularly advantageous with respect to the third LED light source with reference to the "controlling the LED light sources to at least 10%".
[0017] Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, die drei Intensitäten jeweils durch Veränderung der Stromstärke zu regeln.Advantageously, the control unit is adapted to regulate the three intensities respectively by changing the amperage.
[0018] Außerdem ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu ausgelegt, eine Gesamtintensität, die sich aus den drei Intensitäten zusammensetzt bzw. die Intensität des Mischlichts - durch ein PWM-Dimmen zu regeln.In addition, the control unit is preferably adapted to a total intensity, which is composed of the three intensities and the intensity of the mixed light - to regulate by a PWM dimming.
[0019] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, das den folgenden Schritt aufweist: Regeln der drei Intensitäten der ersten LED-Lichtquelle, der zweiten LED-Lichtquelle und der dritten LED-Lichtquelle derart, dass das von dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht gebildete Mischlicht eine Farbe aufweist, deren Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve liegt. Dabei werden die drei genannten LED- Lichtquellen derart angesteuert, dass sie stets mit jeweils mindestens 10% ihrer Maximalleistung betrieben werden.According to a further aspect of the invention, a method for driving an arrangement according to the invention is provided, comprising the following step: controlling the three intensities of the first LED light source, the second LED light source and the third LED light source such that the mixed light formed by the first light, the second light and the third light has a color whose color locus lies on the blackbody curve. The three mentioned LED light sources are controlled in such a way that they are always operated with at least 10% of their maximum power.
[0020] Vorzugsweise werden dabei zur Regelung der drei Intensitäten die Stromstärken durch die genannten LED-Lichtquellen variiert. Die Einstellung des Farborts des Mischlichts erfolgt also vorzugsweise durch analoges Dimmen der LED-Lichtquellen.Preferably, the current intensities are varied by the said LED light sources to control the three intensities. The setting of the color locus of the mixed light is thus preferably carried out by analog dimming the LED light sources.
[0021] Die Einstellung der Helligkeit des Mischlichts erfolgt vorteilhaft durch ein PWM- Dimmen.The adjustment of the brightness of the mixed light is advantageously carried out by a PWM dimming.
[0022] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: [0023] Fig. 1 eine Skizze einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung, [0024] Fig. 2 die bekannte CIE-Normfarbtafel 1931 mit der Schwarzkörper-Kurve, [0025] Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Normfarbtafel und [0026] Fig. 4 einen weiteren Ausschnitt aus der Normfarbtafel.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and with reference to the drawings. 1 shows a sketch of a plan view of an arrangement according to the invention, FIG. 2 shows the known CIE standard color chart 1931 with the black body curve, [0025] FIG. 3 shows a section from the standard color chart and [0026 ] Fig. 4 shows a further section of the standard color chart.
[0027] In Fig. 1 ist sehr schematisch eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfin-dungsgemäßen Anordnung skizziert. Die Anordnung umfasst eine erste LED- Lichtquelle 1, eine zweite LED-Lichtquelle 2 und eine dritte LED-Lichtquelle 3. Die erste LED-Lichtquelle 1 kann insbesondere aus einer LED oder aus mehreren LEDs bestehen, analoges gilt für die zweite LED-Lichtquelle 2 und die dritte LED- Lichtquelle 3.In Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of an inventive arrangement outlined. The arrangement comprises a first LED light source 1, a second LED light source 2 and a third LED light source 3. The first LED light source 1 may in particular consist of one LED or of several LEDs, the same applies to the second LED light source 2 and the third LED light source 3.
[0028] Die erste LED-Lichtquelle 1 ist zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe gestaltet, die zweite LED-Lichtquelle 2 zur Erzeugung eines zweiten Licht einer zweiten Farbe und die dritte LED-Lichtquelle 3 zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe.The first LED light source 1 is designed to produce a first light of a first color, the second LED light source 2 for generating a second light of a second color and the third LED light source 3 for generating a third light of a third color.
[0029] Die LED-Lichtquellen 1, 2, 3 können auf einer gemeinsamen Platine 4 angeordnet sein. Die drei LED-Lichtquellen 1,2,3 sind vorzugsweise sehr nahe aneinander angeordnet, so dass sich bereits in geringer Entfernung ein Mischlicht ergibt, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt. Beispielsweise kann die Anordnung derart gestaltet sein, dass die Abstände zwischen den LED-Lichtquellen 1, 2, 3 nicht größer sind als deren Durchmesser.The LED light sources 1, 2, 3 may be arranged on a common board 4. The three LED light sources 1, 2, 3 are preferably arranged very close to one another, so that even at a small distance a mixed light results, which is composed of the first light, the second light and the third light. For example, the arrangement may be designed such that the distances between the LED light sources 1, 2, 3 are not greater than the diameter thereof.
[0030] In Fig. 2 ist die bekannte CIE-Normfarbtafel von 1931 skizziert. Eingezeichnet ist unter anderem die hufeisenförmige Spektralfarblinie 4, die Schwarzkörper-Kurve 5 und die Purpurlinie 6, Exemplarisch sind an der Schwarzkörper-Kurve 5 einige Temperaturen der entsprechenden Schwarzkörper-Strahler angeben. Die Schwarzkörper-Kurve 5 verläuft nicht geradlinig, sondern bogenförmig, wobei sie mit Bezug auf die Purpurlinie 5 nach außen gewölbt ist. Jeder Farbort in der Normfarbtafel lässt sich bekanntermaßen durch eine x-Koordinate und eine y-Koordinate eindeutig angeben.In Fig. 2, the well-known CIE standard color chart from 1931 is sketched. The horseshoe-shaped spectral color line 4, the blackbody curve 5 and the purple line 6 are marked, for example. On the blackbody curve 5, some temperatures of the corresponding blackbody emitters are given by way of example. The black body curve 5 is not straight, but arcuate, wherein it is curved with respect to the purple line 5 to the outside. Each color location in the standard color chart is known to be uniquely identified by an x coordinate and a y coordinate.
[0031] Die erste Farbe - also die Farbe des ersten Lichts, das durch die erste LED-Lichtquelle 1 erzeugt wird - ist durch einen ersten weißen Farbort 7 charakterisiert. Die zweite Farbe ist durch einen zweiten weißen Farbort 8 charakterisiert und die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort 9. Der zweite weiße Farbort 8 unterscheidet sich dabei von dem ersten weißen Farbort 7 und der dritte weiße Farbort 9 unterscheidet sich sowohl von dem ersten weißen Farbort 7, als auch von dem zweiten weißen Farbort 8. Dabei liegen die drei genannten Farborte 7, 8, 9 nicht auf einer Linie. Wie beispielhaft gezeigt, liegt der dritte Farbort 9 mit Bezug auf eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten Farbort 7 und dem zweiten Farbort 8 vorzugsweise auf der, der Purpurlinie 6 gegenüber liegenden Seite.The first color - that is, the color of the first light, which is generated by the first LED light source 1 - is characterized by a first white color location 7. The second color is characterized by a second white color locus 8 and the third color by a third white color locus 9. The second white color locus 8 differs from the first white color locus 7 and the third white color locus 9 differs from both the first white color locus 7, as well as the second white color location 8. In this case, the three named color locations 7, 8, 9 are not in line. As exemplarily shown, the third color locus 9 is preferably located on the side opposite to the purple line 6 with respect to a connecting line between the first color locus 7 and the second color locus 8.
[0032] Bei den LED-Lichtquellen 1, 2, 3 kann es sich beispielsweise um LED-Lichtquellen handeln, die ein blaues Licht oder UV-Strahlung erzeugen, das bzw. die im Weiteren von einer Phosphorschicht beeinflusst wird, so dass insgesamt ein entsprechendes Weißlicht gebildet wird. Dies ist an sich bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird.The LED light sources 1, 2, 3 may be, for example, LED light sources which generate a blue light or UV radiation which is subsequently influenced by a phosphor layer, so that a total of a corresponding White light is formed. This is known per se, so that will not be discussed here at this point.
[0033] In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus der Normfarbtafel skizziert, der die drei weißen Farborte 7, 8, 9 genauer zeigt. Die drei Farborte 7, 8, 9 sind dabei jeweils geradlinig miteinander verbunden, so dass ein dreieckiges Farbort-Areal begrenzt ist, in dem sich der Farbort des Mischlichts, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt, jedenfalls befinden muss. Man erkennt, dass im gezeigten Beispiel die Schwarzkörper-Kurve 5 ungefähr zwischen 2900 K und 5900 K innerhalb dieses Farbort-Areals verläuft. Dies ist ein verhältnismäßig weiter und - mit Bezug auf die Lichttechnik - praxisrelevanter Abschnitt der Schwarz-körper-Kurve 5.In Fig. 3, a section of the standard color chart is sketched, which shows the three white color locations 7, 8, 9 in more detail. The three color locations 7, 8, 9 are each connected in a straight line, so that a triangular Farbort areal is limited, in which the color location of the mixed light, which is composed of the first light, the second light and the third light, anyway must be located. It can be seen that in the example shown, the blackbody curve 5 runs approximately between 2900 K and 5900 K within this color location area. This is a relatively further and, with respect to the lighting technology, practice-relevant section of the black-body curve 5.
[0034] Wie aus den Figuren 2 und 3 beispielhaft hervorgeht, befinden sich alle drei Farborte 7, 8, 9 verhältnismäßig nahe an der Schwarzkörper-Kurve 5, insbesondere derart, dass von keiner der LED-Lichtquellen 1, 2, 3 ein Licht erzeugt wird, das - bei einem Normalbeobachter - einen Farbeindruck einer „bunten“ Farbe erzeugt.As can be seen by way of example from FIGS. 2 and 3, all three color loci 7, 8, 9 are located relatively close to the blackbody curve 5, in particular such that no light is generated by any of the LED light sources 1, 2, 3 which, in the case of a normal observer, produces a color impression of a "colorful" color.
[0035] Wie weiterhin beispielhaft in Fig. 2 gezeigt, liegen im gezeigten Beispiel alle drei Farborte 7, 8, 9 mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve 5 auf der, der Purpurlinie 6 gegenüber liegenden Seite.As further shown by way of example in FIG. 2, in the example shown, all three color loci 7, 8, 9 with respect to the black body curve 5 lie on the side opposite to the purple line 6.
[0036] In Fig. 4 ist ein weiterer Ausschnitt aus der Normfarbtafel gezeigt, wobei ein Warmweiß-Areal WW, ein Kaltweiß-Areal CW und ein Neutralweiß-Areal NW eingezeichnet sind. Die Farborte innerhalb des Warmweiß-Areals WW werden hier als „warmweiß“ bezeichnet, entsprechend die Farborte innerhalb des Kaltweiß-Areals CW als „kaltweiß“ und diejenigen innerhalb des Neutralweiß-Areals NW als „neutralweiß“.FIG. 4 shows a further detail from the standard color chart, wherein a warm white area WW, a cold white area CW and a neutral white area NW are shown. The color loci within the warm white area WW are referred to here as "warm white", corresponding to the color locations within the cold white area CW as "cool white" and those within the neutral white area NW as "neutral white".
[0037] Die drei genannten Areale WW, CW, NW sind jeweils Vierecke in der Normfarbtafel.The three areas mentioned WW, CW, NW are each quadrangles in the standard color chart.
[0038] In der folgenden Tabelle sind die x- und y- Koordinaten der Eckpunkte dieser Vierecke in der Normfarbtafel angegeben:The following table shows the x and y coordinates of the vertices of these quadrilaterals in the standard color chart:
[0039] Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass der erste weiße Farbort 7 innerhalb des Warmweiß-Areals WW liegt, der zweite weiße Farbort 8 innerhalb des Kaltweiß- Areals CW und der dritte weiße Farbort 9 innerhalb des Neutralweiß-Areals NW.Preferably, the design is such that the first white color location 7 lies within the warm white area WW, the second white color location 8 within the cold white area CW and the third white color location 9 within the neutral white area NW.
[0040] Besonders bevorzugt liegt der erste weiße Farbort innerhalb des Bereichs x = 0,465 ± 0,005; y = 0,420 ± 0,005, der zweite weiße Farbort innerhalb des Bereichs x = 0,310 ± 0,005; y = 0,325 ± 0,005 und der dritte weiße Farbort 9 innerhalb des Bereichs x = 0,380 ± 0,005; y = 0,390 ± 0,005.More preferably, the first white color locus is within the range x = 0.465 ± 0.005; y = 0.420 ± 0.005, the second white color location within the range x = 0.310 ± 0.005; y = 0.325 ± 0.005 and the third white color locus 9 within the range x = 0.380 ± 0.005; y = 0.390 ± 0.005.
[0041] In Fig. 3 ist - als Teil der Begrenzung des weiter oben genannten dreieckigen Farbort-Areals - die Verbindungsgerade 11 zwischen dem ersten weißen Farbort 7 und dem zweiten weißen Farbort 8 eingezeichnet. Man erkennt, dass diese Verbindungsgerade 11 die Schwarz-körper-Kurve 5 an zwei Stellen schneidet, und zwar an einer ersten Schnittstelle 12 und an einer zweiten Schnittstelle 13. Die erste Schnittstelle 12 liegt dabei insbesondere innerhalb eines ersten Abschnitts der Schwarzkörper-Kurve 5, der sich von 2600 K bis 3300 K erstreckt, vorzugsweise von 2800 K bis 3100 K, die zweite Schnittstelle 13 innerhalb eines zweiten Abschnitts, der sich von 5000 K bis 7000 K erstreckt, vorzugsweise von 5500 K bis 6500 K.In Fig. 3 is - as part of the boundary of the above-mentioned triangular color site area - the connecting line 11 between the first white color location 7 and the second white color location 8 located. It can be seen that this connecting line 11 intersects the black-body curve 5 at two points, namely at a first interface 12 and at a second interface 13. The first interface 12 lies in particular within a first section of the blackbody curve 5. which extends from 2600 K to 3300 K, preferably from 2800 K to 3100 K, the second interface 13 within a second section extending from 5000 K to 7000 K, preferably from 5500 K to 6500 K.
[0042] Der erste Farbort 7 liegt dabei in einem gewissen Abstand von der ersten Schnittstelle 12 und der zweite Farbort 8 in einem gewissen Abstand von der zweiten Schnittstelle 13. Dies ist vorteilhaft, weil auf diese Weise zur Bildung eines einstellbaren Mischlichts, dessen Farborte sich auf der Schwarzkörper-Kurve 5 befinden, die erste LED-Lichtquelle 1 und die zweite LED-Lichtquelle 2 nicht auf Null oder näherungsweise auf Null gedimmt werden müssen. Insbesondere sind der erste Farbort 7 und der zweite Farbort 8 so gewählt, dass sich das oben beschriebene „Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%“ für alle möglichen Farborte entlang der Schwarzkörper-Kurve 5 - hier also etwa zwischen 2900 K und 5900 K - realisieren lässt.The first color locus 7 lies at a certain distance from the first interface 12 and the second color locus 8 at a certain distance from the second interface 13. This is advantageous because in this way to form an adjustable mixed light, the color locus itself on the blackbody curve 5, the first LED light source 1 and the second LED light source 2 need not be dimmed to zero or approximately zero. In particular, the first color location 7 and the second color location 8 are selected such that the above-described "controlling the LED light sources to at least 10%" for all possible color locations along the blackbody curve 5 - in this case approximately between 2900 K and 5900 K. - can be realized.
[0043] Konkret kann in diesem Zusammenhang die Anordnung derart gestaltet sein, dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle 12 und der zweiten Schnittstelle 13 mindestens das Dreifache und höchstens das Zahnfache des Abstands zwischen der ersten Schnittstelle 12 und dem ersten weißen Farbort 7 beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache. Analog beträgt vorzugsweise der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle 12 und der zweiten Schnittstelle 13 mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der zweiten Schnittstelle 13 und dem zweiten weißen Farbort 8, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache.Specifically, in this context, the arrangement may be designed such that the distance between the first interface 12 and the second interface 13 is at least three times and at most the tooth of the distance between the first interface 12 and the first white color location 7, preferably at least four times and at most eight times. Similarly, preferably the distance between the first interface 12 and the second interface 13 is at least three times and at most ten times the distance between the second interface 13 and the second white color location 8, preferably at least four times and at most eight times.
[0044] Die Anordnung weist weiterhin eine - schematisch in Fig. 1 skizzierte - Steuereinheit 10 zur Ansteuerung der ersten LED-Lichtquelle 1, der zweiten LED-Lichtquelle 2 und der dritten LED-Lichtquelle 3 auf, wobei die Anordnung derart gestaltet ist, dass mit der Steuereinheit 10 die Intensitäten der genannten LED-Lichtquellen 1, 2, 3 jeweils unabhängig voneinander geregelt werden können. Hierdurch lässt sich mit den drei LED-Lichtquellen 1, 2, 3 ein Mischlicht erzeugen, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt, derart, dass das Mischlicht eine Farbe aufweist, die durch einen Farbort charakterisiert ist, der - praktisch beliebig genau - auf der Schwarzkörper-Kurve 5 liegt, also sozusagen „reines“ Weißlicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit 10 dazu ausgelegt sein, den Farbort auf derThe arrangement further has a - schematically sketched in Fig. 1 - control unit 10 for driving the first LED light source 1, the second LED light source 2 and the third LED light source 3, wherein the arrangement is designed such that with the control unit 10, the intensities of said LED light sources 1, 2, 3 can be controlled independently of each other. As a result, with the three LED light sources 1, 2, 3 a mixed light can be generated, which is composed of the first light, the second light and the third light, such that the mixed light has a color which is characterized by a color locus, the - practically arbitrarily exactly - is on the black body curve 5, so to speak, "pure" white light. For example, the control unit 10 may be adapted to the color location on the
Schwarzkörper-Kurve 5 im Rahmen der Genauigkeit einer MacAdam-Ellipse (bzw. einer „1-Schritt-MacAdam-Ellipse“) einzustellen. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig ausschließen, dass das Mischlicht einen rosa-farbigen oder grünlichen Farbstich aufweist. Zum Vergleich ist in Fig. 3 um den Farbort bei 4000 K auf der Schwarzkörper-Kurve 5 eine „4-Schritt MacAdam-Ellipse“ eingezeichnet (also eine größere Ellipse als eine „1-Schritt MacAdam-Ellipse“).Adjust Blackbody Curve 5 within the accuracy of a MacAdam ellipse (or "1-step MacAdam ellipse"). In this way it can be reliably ruled out that the mixed light has a pink-colored or greenish tint. For comparison, a "4-step MacAdam ellipse" is drawn around the color locus at 4000 K on the blackbody curve 5 in FIG. 3 (ie, a larger ellipse than a "1-step MacAdam ellipse").
[0045] Die Steuereinheit 10 ist dabei derart gestaltet, dass mit ihr die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen 1,2, 3 jeweils nur zwischen 10% und 100% geregelt werden können.The control unit 10 is designed such that with it the intensities of the three LED light sources 1, 2, 3 can only be regulated between 10% and 100%.
[0046] Zur Ansteuerung ist dementsprechend ein Verfahren vorgesehen, das den folgenden Schritt aufweist: Regeln der Intensitäten der ersten LED-Lichtquelle 1, der zweiten LED-Licht-quelle 2 und der dritten LED-Lichtquelle 3 derart, dass das von dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht gebildete Mischlicht eine Farbe aufweist, deren Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve 5 liegt, insbesondere im Rahmen der Genauigkeit einer MacAdam-Ellipse. Dabei werden die genannten LED-Lichtquellen 1,2, 3 derart angesteuert, dass sie stets mit jeweils mindestens 10% ihrer Leistung betrieben werden.For driving accordingly, a method is provided, comprising the following step: controlling the intensities of the first LED light source 1, the second LED light source 2 and the third LED light source 3 such that the first light , the mixed light formed of the second light and the third light has a color whose color locus lies on the blackbody curve 5, in particular within the scope of the accuracy of a MacAdam ellipse. The mentioned LED light sources 1, 2, 3 are controlled such that they are always operated with at least 10% of their power.
[0047] Zur Regelung der drei Intensitäten werden vorzugsweise die Stromstärken durch die genannten LED-Lichtquellen 1,2, 3 variiert.For controlling the three intensities, the current intensities are preferably varied by the mentioned LED light sources 1, 2, 3.
[0048] Die gewünschte Helligkeit des Mischlichts wird vorteilhaft mittels PWM-Dimmen geregelt.The desired brightness of the mixed light is advantageously controlled by means of PWM dimming.
[0049] Die obige Beschreibung bezieht sich auf den Fall, dass die Anordnung die drei genannten LED-Lichtquellen 1,2, 3 aufweist. Selbstverständlich kann die Anordnung auch mehr als drei LED-Lichtquellen aufweisen, nämlich wenigstens eine erste LED-Lichtquelle, wenigstens eine zweite LED-Lichtquelle und wenigstens eine dritte LED-Lichtquelle, wobei die wenigstens eine erste LED-Lichtquelle in ihren Merkmalen der oben beschriebenen ersten LED-Lichtquelle 1 entspricht, die wenigstens eine zweite LED-Lichtquelle der oben beschriebenen zweiten LED-Lichtquelle 2 und die wenigstens eine dritte LED-Lichtquelle der oben beschriebenen dritten LED-Lichtquelle 3.The above description refers to the case where the arrangement has the three LED light sources 1, 2, 3 mentioned. Of course, the arrangement may also have more than three LED light sources, namely at least one first LED light source, at least one second LED light source and at least one third LED light source, wherein the at least one first LED light source in their features of the first described above LED light source 1 corresponds to the at least one second LED light source of the above-described second LED light source 2 and the at least one third LED light source of the third LED light source 3 described above.
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