CN108141935A - 在边缘区域处的亮度调整 - Google Patents

Abstract

应提供一种具有多个发光装置的光源，所述光源虽然是多件式的但仍确保均匀的亮度分布。因此，提出一种用于运行例如用于机动车的照明设备的方法，所述照明设备具有至少两个由缝隙(5)分开的、并排设置的发光装置(4)，所述发光装置分别具有多个发光元件。单个操控每个发光装置(4)的所有发光元件。测量缝隙(5)的缝隙宽度和/或缝隙(5)中的亮度。根据缝隙宽度和/或缝隙中的亮度，分别控制或调节直接设置在缝隙(5)上的一个或多个发光元件的亮度。

Description

在边缘区域处的亮度调整

技术领域

本发明涉及一种用于运行用于机动车的照明设备的方法，所述照明设备具有至少两个由缝隙分开的、并排设置的发光装置，所述发光装置分别具有多个发光元件，所述方法通过如下方式实现：单个操控每个发光装置的所有发光元件。此外，本发明涉及一种用于机动车的照明设备，所述照明设备具有：至少两个由缝隙分开的、并排设置的发光装置，所述发光装置分别具有多个发光元件；和控制装置，用于单个操控每个发光装置的所有发光元件。本发明还涉及一种具有这种照明设备的机动车。

背景技术

现代的机动车例如具有所谓的像素探照灯，借助所述像素探照灯能够操控较大的矩阵中的单个光点或像素。通过这样单个操控每个像素可行的是，通过相应的机动车探照灯有针对性地照亮机动车之前的单个区域。

像素探照灯例如通过LED的矩阵实现。由此得到发光面，所述发光面也能够称作为LED面、芯片面或高像素化的LED。

单片制造的发光面的最大可能的尺寸在半导体光源中在生产方面受到限制。如果要生成较大的发光面，那么必要的是，将自该尺寸起的光源划分为多个单个LED面并且将所述LED面尽可能近地彼此靠近地放置，以便在整个面之上实现尽可能均匀的亮度。因此，可借此实现的照明设备具有矩阵式的结构。

然而，出于生产方面的原因必要的是，在各个发光装置、即LED面或芯片面之间留有缝隙。所述缝隙通过如下方式产生，例如必须将通过外延制造的高像素化的单个芯片在边缘处借助于金刚石刻刮，并且接着折断或替选地锯割。在这种分离方法中，在边缘处必须遵守公差范围，以便不损坏靠外的LED。如果现在将两个这种芯片或发光装置拼合，那么在其之间得到相应的例如为0.02mm至0.12mm的缝隙。由于所述缝隙，在整个面之上的亮度分布中出现亮度的下降。

LED或芯片面能够是直接发射的、即基本上单色地在可见的、红外的或紫外的光谱范围中发射的发光二极管，和/或在此优选是所谓的磷光体转换的发光二极管，即如下发光二极管，在所述发光二极管中，例如半导体芯片的蓝色的光发射到施加在芯片面上的发光材料上。发光材料、也称作转换元件或磷光体例如能够是黄色的铈-YAG发光材料(Ce：YAG)，该发光材料将蓝色的激发辐射部分地转化为黄色的转换光。没有转换的蓝色的激发光和黄色的转换光的叠加于是得出有效光，所述有效光根据发光材料装置的转换度具有淡蓝-白色的、白色的、或淡黄-白色的色彩印象。在汽车工业中，用于近光灯和远光灯的前照灯的光源的色坐标通过ECE标准来调节。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种方法，借助所述方法能够更好地避免在操控照明设备时在两个发光装置之间的缝隙中的亮度分布的显著降低。此外，应提出一种相应的照明设备。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求9的照明设备来实现。本发明的有利的改进方案早从属权利要求中得出。

因此，根据本发明，提出一种用于运行用于机动车的照明设备的方法，所述照明设备具有至少两个由缝隙分开的、并排设置的发光装置，所述发光装置分别具有多个发光元件，所述方法通过如下方式实现：单个操控每个发光装置的所有发光元件；测量缝隙的缝隙宽度和/或缝隙中的亮度；以及根据缝隙宽度和/或缝隙中的亮度并且可选地也根据发光元件在矩阵中的位置，分别控制或调节直接(可选地也略微间隔开地)设置在缝隙处的一个或多个发光元件的亮度。

此外，根据本发明提供一种用于机动车的照明设备，所述照明设备具有：至少两个由缝隙分开的、并排设置的发光装置，所述发光装置分别具有多个发光元件；和控制装置，用于单个操控每个发光装置的所有发光元件；以及存储装置，用于提供缝隙的缝隙宽度和/或缝隙中的亮度的量值，其中控制装置构成为用于：根据缝隙宽度和/或缝隙中的亮度并且可选地也根据发光元件在矩阵中的位置，分别控制或调节直接设置在缝隙处的一个或多个发光元件的亮度。

因此，照明设备具有至少两个由缝隙分开的、并排设置的发光装置。例如，能够分别为矩形的发光装置，所述发光装置在一侧上彼此接合。但是，例如也能够为四个矩形的或正方形的发光装置，所述发光装置彼此拼合成更大的矩形或正方形，其中随后在各个发光装置之间得到十字形的缝隙。此外，但是也能够将三角形的发光装置彼此接合，其中在其之间得到具有3、4、5等个端部的缝隙。任意其他布置也是可行的。

每个发光装置具有多个发光元件。优选地，这些发光元件矩阵式地设置。每个发光元件能够为LED或其他点状的或条带状的光源。

将所有发光装置的发光元件单个操控。这表示，发光元件可彼此独立地改变其发光强度或亮度。以这种方式，能够实现任意的发光图案。优选地，这种独立的可操控性也用于：实现在多个发光装置之上的尽可能均匀的光分布，更确切地说不仅在各个发光元件的额定功率运行中，而且也在功率级降低时，即例如在调光运行时如此。

作为用于控制或调节照明设备的输入参数，能够使用缝隙的缝隙宽度和/或在发光装置之间的缝隙中的亮度。必须个体化地为每个照明设备测量所述输入变量，因为所述照明设备在生产方面变化。因此，例如在外延制造的芯片中在彼此接合时，如开头所提到那样，能够得到例如在0.02mm和0.12mm之间的缝隙。所述不同的缝隙宽度相应地作用于横向于缝隙的亮度分布。根据第一替选方案，能够测量缝隙的缝隙宽度，并且借助于模型推断出缝隙处的相应的亮度分布。替选地，缝隙中的亮度也能够直接测量。在此，“缝隙中”表示直接在缝隙中或垂直地在缝隙之上或但是也在缝隙的预设的光学路径中的部位。必要时，也能够测量两个参数，即缝隙宽度和缝隙中的亮度，并且彼此例如用于提高控制或调节的精度。

最后，根据缝隙宽度和/或缝隙中的亮度控制或调节直接设置在缝隙上的一个或多个发光元件的亮度。因此，特定地根据缝隙宽度或缝隙中的亮度，尤其调整每个发光装置的分别朝向缝隙的边缘处的发光元件。像素的调节能够进行成，使得遵循要求的对比度。在此，对比度表示，在接通的像素、或接通的像素排和关断的像素或像素排之间必须存在一定的亮度对比，例如1:50、1:100、1:200。在此，操控方法能够考虑，每个边缘像素的亮度不超过可个体化地预设的亮度值(个体化的最大值)。最大值例如能够涉及一行的平均亮度，或涉及整个照明设备的总亮度。因此，通过缝隙得到的光损失能够有针对性地补偿。优选地，附加地分别测量直接设置在缝隙处的一个或多个发光元件的亮度，并且同样根据相应的一个/多个测量值进行控制或调节。因此，位于边缘处的发光元件的亮度能够用作为调整发光元件(例如LED)的亮度的基础。

此外，在控制或调节时，能够将直接设置在缝隙处的发光元件中的一个的亮度匹配于发光装置的所有发光元件或多个发光元件的平均亮度。如果例如测量所有发光元件或大部分发光元件的亮度，那么能够将缝隙中的亮度设定成相应的平均值或设定成必须在平均值周围的可预设的区间之内的值，例如在最大为平均值的1.2倍和最小为平均值的0.8倍的范围中的值。在亮度梯度中，例如需要的是，确定在一行中的平均亮度值并且将缝隙中的亮度设定成该行的相应的平均值。在此情况下，用于调整缝隙中的亮度的多个发光元件例如对应于矩阵状设置的发光元件的行或列中的所有发光元件或绝大部分发光元件。

特别地，控制或调节也能够涉及如下发光元件，所述发光元件位于直接设置在缝隙处的发光元件之后的第二和/或第三排中。因此，不仅特别为了补偿亮度而调整直接处于缝隙处的发光元件，而且也调整更靠后的发光元件，所述发光元件随着距缝隙的间距增大对缝隙中或缝隙处的亮度具有减少的影响。例如，因此亮度能够朝向缝隙根据具有线性的或非线性的函数的斜坡增大。

根据另一实施方式，照明设备能够具有至少一个另外的发光装置，其中每个发光装置的各一个角部彼此靠近地设置，并且为了控制或调节在发光装置中的一个发光装置的角部中的一个角部处的发光元件，分别考虑每个另外的贴靠的角部的发光元件的亮度。如果例如四个正方形的发光面彼此抵接，那么四个发光装置的角点处的亮度相互影响。因此，为了控制或调节发光元件的亮度，不仅利用自身的发光装置(例如LED面或芯片面)的发光元件的亮度，而且也利用其他发光装置的发光元件的一个亮度或多个亮度。因此，在边界处，亮度在多个发光装置之上交叉影响。

此外，在控制或调节时，设置在相应的发光装置的没有发光装置直接邻接的边缘区域上的发光元件中的一个的亮度能够匹配于发光装置的所有发光元件的平均亮度。这表示，不仅将在两个发光装置之间的边界的亮度均匀化，而且也力求，在发光装置的边缘处实现预设的理论亮度。因此，在此要考虑，在边缘之上不再存在可能影响边缘处的亮度的发光元件。

控制或调节例如能够借助修正矩阵实现。在这种修正矩阵中，发光装置的所有发光元件中的分别相邻的发光元件的影响系数能够通过预先确定来考虑。因此，能相应迅速地执行控制或调节。调节或控制每个单个发光元件尤其能够表示，每个发光元件以个体化的电流值和/或占空比值、例如脉宽调制PWM运行。替选地，也能够通过蒙特卡罗模拟对边缘处或缝隙处的亮度进行优化。在此，用于发光元件的例如为电流和占空比的操控值变化，直至得到最优的分布。

亮度的测量能够脉冲地在环境温度下或在热学瞬态振荡的接通状态下进行。通常，在LED处于冷的状态下时、即在环境温度下进行亮度测量。当仅将短的脉冲用于亮度测量时，所述亮度测量基本上保持不变。在接通时间较长时，发光元件(例如二极管)通常变热，这造成亮度的下降。尽管如此，在热学瞬态振荡的运行状态中也能够进行亮度测量。测量如上文所说明那样在用在交通工具中之前进行。在运行时，例如能够将一个角部中的一簇发光元件接通。在另一角部处仅接通单个像素。因为所述簇比单个发光元件更强地变热，所以在那的亮度更强地下降。

上面结合根据本发明的方法描述的特征也能够用作为提到的根据本发明的照明设备的功能性特征。因此，根据本发明的方法的优点也能够转用到照明设备上。

照明设备如其在上文中描述的那样能够特别地在机动车中使用，例如作为探照灯，但是也能够用于建筑物照明(内部或外部)，作为轮船探照灯、作为效果照明、用于数据、视频和胶片投影的投影装置、抬头显示器、医学的检查、分析、仪器和治疗灯，用于工业的图像处理，作为在印刷工业中的(蓝/UV)照明(例如硬化粘接剂)和用于功能性示出图像等。此外，所述照明设备也能够用于其他动态的应用和用于静态的照明设备。在任何情况下，避免或减少如通过发光装置之间的缝隙产生的亮度干扰。

附图说明

现在，根据附图来详细阐述本发明，在附图中示出：

图1示出具有用符号表明的布线的示例性的照明设备的俯视图；

图2示出两个并排设置的发光装置在运行中的俯视图；

图3示出图2的发光装置沿着预设的线的亮度分布；

图4示出具有四个正方形的发光装置的一个实施方式；以及

图5示出在图4的发光装置中的两个的边缘区域处的亮度分布。

具体实施方式

下面详细描述的实施例是本发明的优选的实施方式。在此要注意的是，特征能够不仅以所描述的组合、而且也以其他技术上有意义的组合或也单独地实现。

图1示出照明设备的一个实施例，如所述照明设备例如能够用于机动车那样。所述照明设备具有操控芯片3，所述操控芯片具有操控界面2。操控芯片3能够由硅制成。

在操控芯片3上，在此八个正方形的发光装置4直接彼此邻接地设置。发光装置4例如是分别具有例如n×n个LED或发光元件的矩阵的LED芯片。各个发光装置4通过相应的缝隙5彼此分开。在图1的具有八个发光装置4的实例中，缝隙栅格状地构成并且由多个单个缝隙构成，所述单个缝隙从交叉点6开始。发光装置4的以及发光元件本身的数量、大小和形状在照明设备之内能够是不同的。

照明设备必须具有至少两个发光装置，所述发光装置由缝隙5彼此分开。但是，所述照明设备也能够具有3、4、5、6等多个发光装置或LED芯片等。

发光装置的整个布置不必在中央设置在操控芯片3上。更确切地说，所述布置也能够偏心地设置在操控芯片3上。此外，发光装置4不必是正方形的器件。所述发光装置例如也能够矩形地成形或者以不同的几何形状构造。

发光装置4例如通过外延制造进而能够称作为“单个外延部”。那么如提到的那样，例如将此理解为芯片面、LED面或高像素化的LED等。

将每个发光装置通常在薄片上制造并且在所述工艺结束时从薄片中折下或锯下。在折下时，首先典型地借助金刚石进行刻刮，使得能够相对精确地限定折断线。尽管如此，在折断时但是也在锯割时产生一定的生产方面的公差。但是这表示，两个直接彼此接合的发光装置由缝隙彼此分开，所述缝隙的宽度能够变化。在将单个外延部用作为发光装置4时，得到0.02mm至0.12mm的典型的缝隙宽度。例如0.08mm的平均缝隙宽度从如下事实中得出：出于安全原因不能够精确地在最靠外的LED的边缘处折断单个外延部。更确切地说，遵守安全边缘，以便不损害最靠外的LED。

借助于控制装置7操控照明设备。所述控制装置能够实现，能够实体化地通过相应的发光元件(例如单个LED)个体化地操控每个单个像素。作为输入变量，控制装置7从存储装置8得到测量值。所述存储装置8例如能够为控制装置7提供缝隙5的缝隙宽度。替选地或附加地，存储装置8也能够为控制装置7提供缝隙5中的亮度。必要时，存储装置8也能够提供发光装置4的其他区域中的亮度的值。控制装置7将这种提供的值中的一个或多个用于控制或调节每个发光装置的各个发光元件的或各个发光装置4的亮度。这表示，控制装置7例如能够控制每个单个LED的亮度。

图2示出具有两个发光装置4的照明设备的发光区域的俯视图。所述发光装置4中的每个在此具有8×16个发光元件，例如LED。发光装置但是也能够是正方形的发光面，其中根据图2的实例仅百分之50的像素或发光元件接通。控制装置7例如借助脉宽调制(PWM)运行各个LED。

亮度越大，图2中的相应的区域就显得越亮。亮的发光区域相互交错，并且较暗的发光区域作为封闭的圆形示出。圆形是亮度的符号化的显示，而单个芯片例如完全能够是正方形的。亮度值例如能够处于0至100×10⁶cd/m²的范围中。可见的是，LED虽然相同地通电但是在发光装置4的中央显得亮，而所述LED朝外显得略微更暗。这取决于自然的光分布，据此在点状的光源中，亮度沿径向方向例如高斯状地降低。这还表示，在单个LED的区域中的亮度不仅与所述LED的照明强度相关，而且也与周围的LED的照明强度相关。因此，所有单个LED的或发光元件的亮度分布叠加成总亮度分布。

图3示出贯穿图2的二维的亮度分布的截面III。沿着照明设备的一行的所述亮度分布一方面示出波形9，所述波形基于单个LED从芯片面的局部的分辨率中得出。在两个发光装置4之间的中部存在缝隙5。在缝隙的部位处，根据图3的亮度分布具有局部最小值10。当始终相同地、例如以100％操控邻接于缝隙5的像素或发光元件时，缝隙5越宽，所述亮最小值越强得显示出来。

在每个发光装置4的外边缘11处，亮度也相对于发光装置4的中央区域降低，因为在那里每个单个发光元件具有较少的相邻发光装置，所述相邻发光装置贡献于亮度。因此，在发光元件的最靠外的领域处已经相对于在发光装置4的中央的亮度明显下降。在发光装置4之外，亮度以边沿12下降。

亮度的所述下降是不期望的，但是通过有针对性地操控在发光装置4的边缘处的发光元件或边缘像素能够降低。因此，例如可能的是，有针对性地将直接邻接于缝隙5的像素或发光元件操控至更高的亮度，借此各个发光元件在缝隙5之上的串扰更强地进行。由此，在缝隙5中能够得到亮度分布10’，所述亮度分布几乎不再与发光装置的其他发光区域中的波形不同。在为没有发光装置邻接的边缘区域的外部边缘11上，能够将各个发光元件的发光强度调高。由此，可能在边缘上抵抗否则会出现的下降，并且可能得到在边缘11处的改进的边沿走向12’。

然而，因为缝隙宽度在生产方面变化，所以并非在所有发光装置或照明设备中能够相同地提高缝隙边缘处的亮度。更确切地说，个体化地测量缝隙宽度是必需的。这种测量例如能够在生产结束时进行或在安装到交通工具探照灯中之后进行，并且在照明设备中存储相应的测量值。从所测量的缝隙宽度中，例如能够借助于模型推断出在缝隙边缘处的发光元件的发光强度的补偿性的提高或局部的最小值10。对于测量缝隙宽度替选地，也能够直接测量缝隙中的亮度。在缝隙边缘处的发光元件中的电流于是例如能够提高，直至在缝隙之上也实现均匀的光分布。在均匀性方面的优化例如能够借助于蒙特卡罗模拟进行。在此，例如测量和改变亮度值，直至在缝隙中也实现改进的值。在发光装置的中央区域中的亮度分布的或所有亮度的亮度平均值是优化的。以类似的方式，同样也能够调整边缘像素的相邻像素的操控，以便实现亮度的平缓变化。

图4示出具有四个正方形的发光装置4的照明设备，其中例如以100％操控所有像素。在此也得到在发光装置的中央的较亮的区域和在相应的发光装置的边缘处的较暗的区域。在单个缝隙的交叉点6上得到特殊的亮度下降。在那里位于光源上的四个发光装置4的四个角像素参与。在该部位处，在调节时必须考虑参与的四个发光装置的所有角像素的亮度份额。

图5示出贯穿图4的亮度分布的水平的截面V(截面V同样可能竖直地伸展)。在此特别显著的是靠近交叉点6的局部最小值10”。在此为了在交叉点6中也实现均匀性方面的补偿，必须将四个共用的发光装置4的角点相应高地操控，以便可能在交叉点区域中也得到具有高的均匀性的亮度变化10”’。

例如能够通过如下方式确保各个发光元件或像素的亮度的普遍的均匀性：在一次测量所有像素之后，将修正矩阵以软件的方式保存。能够选择性地以脉冲的方式在“冷的”状态中、也就是说在环境温度下，以及在热学瞬态振荡的运行状态中执行所述测量。因此，发光布置在实际运行中、即例如在交通工具探照灯中的取向是竖直的，即放射面的面法线基本上处于水平。修正矩阵也优选在发光布置的竖直的运行模式中确定。

本发明不仅能够应用于磷光体转换的发射白光的发光元件，而且也能够应用于如下发光布置，在所述发光布置中，芯片面设有颜色转换的、例如红色的或绿色的发光材料，所述发光材料以部分转换或全转换的方式工作。

此外，本发明也能够应用于面状的芯片布置，在所述芯片布置中，缝隙沿着弯曲的线伸展，例如沿着圆弓形的弧形伸展。在这种情况下，芯片布置的边界面是凸状的，相对置的芯片布置的边界面凹状地构成。

尽管优选的是，各个发光元件(像素)的所有面是同样大的，但是本发明也能够应用于如下发光元件布置，在所述发光元件布置中，各个光像素的芯片面不同大小地构成。

本发明也可应用于像素化的有机发光二极管(OLED)的矩阵式的布置。

Claims (10)

1.一种用于运行照明设备的方法，所述照明设备具有至少两个由缝隙(5)分开的、并排设置的发光装置(4)，所述发光装置分别具有多个发光元件，所述方法通过如下方式实现：

-单个操控每个发光装置(4)的所有发光元件，

其特征在于，

-测量所述缝隙(5)的缝隙宽度和/或所述缝隙(5)中的亮度；以及

-根据所述缝隙宽度和/或所述缝隙中的亮度，分别控制或调节直接设置在所述缝隙处的所述发光元件中的一个或多个发光元件的亮度。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中附加地，分别测量直接设置在所述缝隙(5)处的所述发光元件中的一个或多个发光元件的亮度，并且

也根据相应的一个/多个测量值进行控制或调节。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中在控制或调节时，将直接设置在所述缝隙(5)处的所述发光元件中的一个发光元件的亮度匹配于所述发光装置(4)的所有发光元件或多个发光元件的平均亮度。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中控制或调节也涉及如下发光元件，所述发光元件位于直接设置在所述缝隙(5)处的发光元件之后的第二排和/或第三排中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中所述照明设备具有至少一个另外的发光装置(4)，每个所述发光装置(4)的各一个角部彼此靠近地设置，并且为了控制或调节在所述发光装置(4)中的一个发光装置的角部中的一个角部处的发光元件，分别考虑每个另外的角部的发光元件的亮度。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中在控制或调节时，将设置在相应的所述发光装置(4)的如下边缘区域上的发光元件中的一个发光元件的亮度匹配于所述发光装置(4)的所有发光元件的平均亮度，其中没有发光装置(4)直接邻接于所述边缘区域。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其中借助于修正矩阵进行控制或调节。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，

其中脉冲地在环境温度下或在热学瞬态振荡的接通状态下测量亮度。

9.一种用于机动车的照明设备，所述照明设备具有：

-至少两个由缝隙(5)分开的、并排设置的发光装置(4)，所述发光装置分别具有多个发光元件；和

-控制装置(7)，所述控制装置用于单个操控每个发光装置(4)的所有发光元件，

其特征在于，设有：

-存储装置，所述存储装置用于提供所述缝隙(5)的缝隙宽度的量值和/或所述缝隙中的亮度的量值，其中

-所述控制装置(7)构成为用于：根据所述缝隙宽度和/或所述缝隙中的亮度，分别控制或调节直接设置在所述缝隙(5)处的所述发光元件中的一个或多个发光元件的亮度。

10.一种机动车，所述机动车具有根据上述权利要求中任一项所述的照明设备。