DE102006037292A1

DE102006037292A1 - Kalibriertes LED-Lichtmodul

Info

Publication number: DE102006037292A1
Application number: DE102006037292A
Authority: DE
Inventors: Heng Yow Cheng; Kee Yean Ng; Joon Chok Kuching Lee
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Intellectual Discovery Co Ltd
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2007-04-19
Also published as: US20070034775A1; CN1917731B; CN1917731A; JP5550690B2; TWI323949B; TW200717870A; JP2007053366A; JP2012248545A; US7230222B2

Abstract

Eine Lichtquelle und ein Verfahren zum Herstellen derselben sind offenbart. Die Lichtquelle umfasst eine Mehrzahl von LEDs, die an einem Substrat befestigt sind, und einen Sensor zum Messen von Licht von den LEDs. Jede LED emittiert Licht mit einem unterschiedlichen Spektrum zu den anderen LEDs, wobei die mittlere Lichtintensität von dieser LED bestimmt wird durch ein Treibersignal, das mit dieser LED gekoppelt ist. Der Sensor erzeugt eine Mehrzahl von Signalen, wobei jedes Signal durch einen Sensorwert gekennzeichnet ist, der proportional zu der Intensität des Lichts ist, das durch eine entsprechende der LEDs emittiert wird. Eine Steuerung erzeugt die Treibersignale und speichert einen aktuellen Zielwert für jede LED. Die Treibersignale für jede der LEDs werden derart erzeugt, dass der Sensorwert für die LED mit dem gespeicherten aktuellen Zielwert für diese LED übereinstimmt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Licht emittierende Dioden (LEDs; light emitting diodes) sind attraktive Kandidaten zum Ersetzen herkömmlicher Lichtquellen, wie z. B. Glühlampen und Fluoreszenzlichtquellen. Die LEDs weisen höhere Lichtumwandlungseffizienten und längere Lebensdauern auf. Leider erzeugt eine LED Licht in einem relativ schmalen Spektralbereich. Um eine Lichtquelle mit einer beliebigen Farbe herzustellen, wird somit üblicherweise eine zusammengesetzte Lichtquelle mit mehreren LEDs verwendet oder ein Teil des Lichts aus einer einzelnen LED muss in Licht einer zweiten Wellenlänge umgewandelt werden, das mit Licht von der Original-LED vermischt wird. Zum Beispiel kann eine LED-basierte Weißlichtquelle, die eine Emission liefert, die von einem menschlichen Beobachter als weiß wahrgenommen wird, erzeugt werden durch Kombinieren von Licht von Arrays aus rot-, blau- und grün-emittierenden LEDs, die bei jeder Farbe die korrekte Lichtintensität erzeugen. Auf ähnliche Weise kann Licht mit anderen spektralen Emissionen aus denselben Arrays erzeugt werden durch Variieren der Intensität der Rot-, Blau- und Grün-LED-Ausgaben, um die gewünschte Farbausgabe zu erzeugen. Die Lichtintensität aus jedem Array kann variiert werden durch Variieren der Stromstärke durch die LED oder durch Ein- und Aus-Schalten der LEDs mit einem Tastverhältnis, das die mittlere Lichtintensität bestimmt, die durch die LEDs erzeugt wird.
Ein Lichtquellenentwickler kennt üblicherweise die gewünschte Ausgabefarbe für eine Lichtquelle im Hinblick auf standardisierte Rot-, Blau- und Grün-Lichtintensitäten. Wenn die einzelnen LEDs gut reproduzierbar wären und Lichtausgaben aufwiesen, die über die Lebensdauer der LED nicht variieren, könnte eine Lichtquelle, aufgebaut aus Rot-, Blau- und Grün-LEDs, eingesetzt werden, um die Intensitäten des Lichts aus den individuellen Farben zu liefern durch Bereitstellen einer Treiberschaltung, die jede LED mit dem entsprechenden Strom oder Tastverhältnis betreibt.
Leider liefert der LED-Herstellungsprozess LEDs mit Emissionen und Effizienzen, die von einer LED zur nächsten wesentlich variieren, sogar bei LEDs eines bestimmten Typs. Zusätzlich dazu ändert sich die Lichtausgabe einer LED im Lauf der Zeit, wenn die LED altert. Wenn der Entwickler ein LED-Beleuchtungssystem erzeugt in der Annahme, dass die LEDs alle gleich sind, führen die Abweichungen zu Farbverschiebungen bei dem wahrgenommenen Lichtspektrum. Solche Variationen sind häufig nicht akzeptabel.

Eine Lösung für dieses Problem umfasst das Auswählen der LEDs derart, dass die ausgewählten LEDs genau die korrekte Emissionseffizienz und das korrekte Spektrum aufweisen. Hier werden die individuellen LEDs nach der Herstellung getestet. Die LEDs, die dieselbe Ausgabewellenlänge und Strom-zu-Licht-Umwandlungseffizienz innerhalb einer vorbestimmten Abweichung aufweisen, werden zusammen gruppiert. Im Wesentlichen werden die LEDs in Untertypen sortiert, die bekannte Parameter aufweisen, die strenger gesteuert werden. Der Lichtquellenentwickler kann dann eine Lichtquelle im Hinblick auf die Teilgruppen spezifizieren, um das oben beschriebene Herstellungsabweichungsproblem zu vermeiden. Leider reduziert diese Lösung den Herstellungsertrag und erhöht die Kosten.

Zusätzlich dazu löst der Sortierprozess nicht das oben erörterte Alterungsproblem und somit kann die Lichtquelle trotzdem eine Farbverschiebung aufweisen, wenn dieselbe altert. Um das Alterungsproblem zu korrigieren, wird normalerweise ein Sensor verwendet, um die Lichtintensität von der Lichtquelle bei Rot-, Grün- und Blau-Wellenlängen zu messen. Ein Rückkopplungssteuersystem stellt dann die Treiberströme oder Tastverhältnisse auf die individuellen LEDs ein, um die Farbausgabe an dem gewünschten Punkt beizubehalten.

Während ein Rückkopplungssystem die Alterung der LEDs korrigieren kann, sind solche Systeme schwierig zu implementieren bei einer allein stehenden Lichtquelle, die entworfen ist, um eine herkömmliche Glühbirne zu ersetzen. Die LEDs sind üblicherweise an einem ersten Substrat in unmittelbarer Nähe zueinander befestigt. Das Licht von den individuellen LEDs wird durch eine Linse oder eine andere optische Anordnung vermischt, um das Ausgabelicht zu liefern. Der Sensor muss in dem Ausgabelicht angeordnet sein und muss somit um einen Abstand entfernt von den LEDs angeordnet sein. Die Steuerungstreiberschaltungsanordnung ist ebenfalls üblicherweise auf einem zweiten Substrat befestigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung umfasst eine Lichtquelle und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Die Lichtquelle umfasst eine Mehrzahl von LEDs, die auf einem Substrat befestigt sind, und einen Sensor zum Messen von Licht von den LEDs. Jede LED emittiert Licht mit einem zu den anderen LEDs unterschiedlichen Spektrum. Jede LED erzeugt Licht einer mittleren Intensität, die durch ein Treibersignal bestimmt wird, das mit dieser LED gekoppelt ist. Der Sensor erzeugt eine Mehrzahl von Signalen, wobei jedes Signal durch einen Sensorwert gekennzeichnet ist, der proportional zu der Lichtintensität ist, die durch eine entsprechende der LEDs emittiert wird. Die LEDs sind in der transparenten Abdeckung eingekapselt. Eine Steuerung erzeugt die Treibersignale und speichert einen aktuellen Zielwert für jede LED. Die Treibersignal für jede der LEDs werden derart erzeugt, dass der Sensorwert für diese LED mit den gespeicherten aktuellen Zielwerten für diese LED übereinstimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel speichert die Steuerung die aktuellen Werte der Sensorwerte als die aktuellen Zielwerte ansprechend darauf, dass ein externes Steuersignal mit der Steuerung gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Sensor an dem Substrat befestigt. Bei einem Ausführungsbeispiel misst der Sensor Licht, das eine Seitenwand von einer der LEDs verlässt. Bei einem Ausführungsbeispiel misst der Sensor Licht, das von einem Rand der transparenten Abdeckung reflektiert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die transparente Abdeckung eine Linse. Bei einem Ausführungsbeispiel speichert die Steuerung eine Mehrzahl aus Zielwertsätzen, und die Steuerung wählt einen der Zielwertsätze für den aktuellen Zielwert aus, ansprechend auf ein externes Signal, das mit derselben verbunden ist. Bei einem Ausführungsbeispiel bewirkt eine externe Kalibrierungssteuerung, dass die LEDs Licht erzeugen, das einem vorbestimmten Farbpunkt entspricht. Es wird dann bewirkt, dass die Steuerung in der Lichtquelle die Sensorwerte als die Zielwerte speichert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
2 ist eine Draufsicht einer Lichtquelle 50 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass ein Rückkopplungssystem ebenfalls verwendet werden kann, um eine wesentlichen Bruchteil der Herstellungsvariabilität zu korrigieren, und dass der Rückkopplungssensor nicht an einem Abstand entfernt von den LEDs angeordnet sein muss, der ausreichend ist, um sicherzustellen, dass derselbe nur das endgültige gemischte Lichtsignal empfängt. Die Art und Weise, wie die vorliegende Erfindung ihre Vorteile bereitstellt, ist besser verständlich mit Bezug auf 1, die eine Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Um die nachfolgende Erörterung zu vereinfachen, weist die Lichtquelle 10 nur drei LEDs auf, die bei 10-13 gezeigt sind. Diese LEDs emittieren Rot-, Blau- bzw. Grün-Licht. Ausführungsbeispiele, die mehrere LEDs jeder Farbe verwenden, werden nachfolgend detaillierter erörtert.
Der Lichtpegel, der durch jede LED erzeugt wird, wird durch eine Lichtquellensteuerung 14 bestimmt, die den Strom durch jede LED und/oder das Tastverhältnis jeder LED variiert. Die Steuerung 14 umfasst die verschiedenen Treiberschaltungen und Leistungsumwandlungsschaltungen, die benötigt werden, um die entsprechenden Treiberströme zu den LEDs zu liefern. Der Leistungseingang zu der Steuerung 14 kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom sein, abhängig von der spezifischen Anwendung. In dem Fall eines Glühlampenersatzes für eine Heimverwendung z. B. wäre die Eingangsleistung Wechselstrom, und die Steuerung 14 würde die entsprechende Gleichrichtungsschaltungsanordnung umfassen, um die Wechselstromleistung zum Treiben der LEDs in Gleichstrom umzuwandeln. Im Gegensatz dazu würde eine Lichtquelle, die für einen Glühbirnenersatz in einem Automobil oder einer Taschenlampe vorgesehen ist, mit Gleichstrom arbeiten. In diesem Fall könnte die Steuerung 14 eine Stromquelle umfassen, die direkt von der Gleichstromleistung läuft, um die erforderlichen Treiberströme zu liefern.
Die Lichtquelle 10 umfasst ferner einen Sensor 15, der Signale erzeugt, die die Lichtmenge anzeigen, die diesen Sensor in jedem der Farbbänder erreicht, die den LEDs 11-13 entsprechen. Um die vorliegende Erörterung zu vereinfachen, sei angenommen, dass der Sensor 15 drei Photodioden mit Farbfiltern umfasst, die derart ausgewählt sind, dass jede Photodiode Licht misst, das aus nur einer entsprechenden der LEDs stammt.
Der Sensor 15 kann an jedem Ort platziert sein, an dem der Sensor 15 ausreichend Licht von jeder der LEDs empfängt, um ein Signal mit einem ausreichenden Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu liefern, um zu ermöglichen, dass die Lichtintensität von jeder LED bestimmt wird. Um die Zeichnungen zu vereinfachen, wurden die Verbindungen zwischen dem Sensor 15 und der Lichtquellensteuerung 14 weggelassen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Sensor 15 und die LEDs elektrisch mit der Lichtquellensteuerung 14 verbunden sind. Es sei angenommen, dass der Sensor 15 drei Signale erzeugt, wobei jedes den Lichtbetrag darstellt, der von einer entsprechenden der LEDs empfangen wird, multipliziert mit einer Kalibrierungskonstante. Die Kalibrierungskonstante hängt von der relativen Platzierung des Sensors zu den LEDs, von der Größe der Photodioden, dem Lichtbetrag, der in den Filtern verloren geht, und der Effizienz ab, mit der jede Photodiode Licht der Wellenlängen, die durch die Filter durchgelassen werden, in ein elektrisches Signal umwandelt. Für jeden bestimmten Satz aus LEDs und Sensor sind die Kalibrierungskonstanten fest, sobald die Lichtquelle zusammengesetzt ist. Diesbezüglich sollte darauf hingewiesen werden, dass die Komponenten üblicherweise in einem klaren Medium eingekapselt sind, das ferner als eine Linse 16 wirkt zum Mischen und Abbilden des Lichts von der Quelle in dem Fernfeld. Die verschiedenen Komponenten sind üblicherweise mit einem Substrat 18 verbunden, das die elektrischen Spuren umfasst, die benötigt werden, um die oben erörterten Verbindungen herzustellen.
Es wird der Fall betrachtet, in dem die Lichtquelle 10 entworfen ist, um Licht eines spezifizierten Farbpunkts in dem Farbraum zu liefern. Dieser Zielfarbpunkt ist durch einen bestimmten Satz aus RGB-Werte in einem standardisierten Farbschema gekennzeichnet, wie z. B. den CIE-Farbkoordinaten. Nachdem die Lichtquelle 10 hergestellt wurde, wird die Lichtquelle 10 mit einer Kalibrierungsvorrichtung verbunden, die einen Kalibrierungssensor 22 und eine Kalibrierungssteuerung 21 umfasst. Der Kalibrierungssensor 22 ist an einem ausreichenden Abstand von der Lichtquelle 10 angeordnet, um sicherzustellen, dass das Licht, das durch den Kalibrierungssensor 22 empfangen wird, gut gemischt ist und das Licht darstellt, das durch die Lichtquelle 10 in dem Fernfeld erzeugt wird.
Der Kalibrierungssensor 22 ist derart kalibriert, dass der Kalibrierungssensor 22 die RGB-Werte in den CIE-Farbkoordinaten für das Licht liefert, das den Kalibrierungssensor 22 erreicht. Der Zielfarbpunkt in demselben Farbkoordinatensystem wird in die Kalibrierungssteuerung 21 eingegeben. Während des Kalibrierungsprozesses steuert die Kalibrierungssteuerung 21 den Lichtbetrag, der durch jede der LEDs erzeugt wird, durch Senden von Befehlen zu der Steuerung 14 über einen Verbindungsbus 17. Während des Kalibrierungsverfahrens variiert die Kalibrierungssteuerung die Lichtpegel, die durch die LEDs erzeugt werden, bis die Lichtpegel, die durch den Kalibrierungssensor 22 erfasst werden, mit den Zielwerten übereinstimmen. An diesem Punkt wird die Lichtquellensteuerung 14 angewiesen, die Signalwerte aus dem Sensor 15 zu lesen und in einen nichtflüchtigen Speicher innerhalb der Steuerung 14 zu speichern. Die Lichtquellensteuerung 14 wird dann in ihren Betriebsmodus geschaltet.
Während des normalen Betriebs stellt die Lichtquellensteuerung 14 die Treiberströme und/oder Tastverhältnisse derart ein, dass die Werte, die durch den Sensor 15 erzeugt werden, mit den gespeicherten Werten übereinstimmen, die während des Kalibrierungsprozesses bestimmt werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Lichtquelle kalibriert wird ohne jemals genau die Kalibrierungskonstanten zu berechnen, die dem Sensor 15 zugeordnet sind. Diese Kalibrierungskonstanten können jedoch durch die Kalibrierungssteuerung 21 oder die Lichtquellensteuerung 14 berech net werden durch Beobachten der Änderungen bei den Signalen aus dem Sensor 15, wenn verschiedenen Treiberströme zu jeder LED geliefert werden, und durch Korrelieren dieser Änderungen mit den Änderungen bei den entsprechenden Farbkoordinaten von dem Kalibrierungssensor 22.
Bei einigen Anwendungen wäre es vorteilhaft, in der Lage zu sein, den Farbpunkt der Lichtquelle 10 während des tatsächlichen Betriebs zu ändern. Es wird z. B. eine Lichtquelle betrachtet, die Licht liefern soll, das von einem menschlichen Beobachter als weiß wahrgenommen wird. Die Lichtquelle 10 kann eine Eingabe liefern, die dem Benutzer erlaubt, die offensichtliche Farbtemperatur des Lichts von der Lichtquelle 10 zu ändern. Wenn die Kalibrierungskonstanten für den Sensor 15 bekannt sind und die Lichtquellensteuerung 14 die Beziehung zwischen Farbsensorausgaben und der Kurve in dem Farbraum entsprechend einer Weißlichtquelle mit unterschiedlichen Farbtemperaturen speichert, dann kann die Lichtquellensteuerung 14 die neuen Zielsensorwerte für den Sensor 15 bestimmen, die bei der neuen Farbtemperatureinstellung beibehalten werden müssen. Die gewünschte Farbtemperatur kann auf dem Bus 17 oder auf einer separaten Farbeingabe 19 eingegeben werden. Alternativ könnte die Lichtquelle 10 programmiert sein, um schrittweise durch eine Anzahl von Farbtemperatureinstellungen zu verlaufen, jedes Mal, wenn sie auf eine Weise zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, die analog ist zu derjenigen, die für Mehrfachintensitäts-Glühlampen verwendet wird.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass eine Mehrfarbenlichtquelle auch implementiert werden kann durch Wiederholen des oben erörterten Kalibrierungsprozesses für jeden der gewünschten Farbpunkte und Speichern der resultierenden Ablesungen aus dem Sensor 15 für jeden der Farbpunkte in der Lichtquellensteuerung 14. Bei solchen Ausführungsbeispielen sind die Kalibrierungskonstanten für Sensor 15 nicht ausdrücklich notwendig.
Wie oben erwähnt wurde, kann die Lichtintensität von einer LED entweder gesteuert werden durch Ändern des Treiberstroms oder durch Ändern des Tastverhältnisses des Treibersignal. Wenn das Tastverhältnis geändert wird, dann kann der Sensor 15 ein Tiefpassfilter umfassen, um das Signal von jeder Photodiode in ein Signal mittlerer Intensität umzuwandeln, das dann durch die Lichtquellensteuerung 14 in der Rückkopplungsschleife verwendet wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwenden einen Sensor, der über den LEDs platziert ist. Im Allgemeinen sind jedoch Entwürfe, bei denen der Sensor an dem Substrat 18 befestigt ist, einfacher aufgebaut. Wie oben erwähnt wurde, kann der Sensor 15 an jedem Ort platziert sein, an dem ausreichend Licht vorhanden ist, um ein Signal für jede LED zu liefern. Tatsächlich kann der Sensor 15 als drei separate Lichtintensitätssensoren betrachtet werden, wobei einer jeder LED entspricht. Somit könnte der Sensor 15 in seine Teilsensoren aufgespalten werden und jeder Teilsensor könnte dann an einer unterschiedlichen Position innerhalb der Lichtquelle angeordnet werden, um das Lichtsignal von der entsprechenden LED zu optimieren.
Es sollte ferner darauf hingewiesen werden, dass die Linse 16 einen Brechungsindex aufweist, der sich wesentlich von dem von Luft außerhalb der Lichtquelle unterscheidet. Somit wird ein Teil des Lichts aus jeder der LEDs zurück hin zu dem Substrat 18 reflektiert, durch die Grenzfläche zwischen der Linse 16 und der Luft außerhalb der Linse. Zusätzlich dazu kann die Linse 16 Streuungsmaterial umfassen, das das Mischen des Lichts von den LEDs ermöglicht. Ein Teil des gestreuten Lichts ist ferner zur Erfassung durch einen Sensor verfügbar, der an dem Substrat 18 befestigt.
Es wird nun Bezug auf 2 genommen, die einen Draufsicht einer Lichtquelle 50 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Die Lichtquelle 50 umfasst drei LEDs 51-53, die Rot-, Blau- bzw. Grün-Licht emittieren. Die LEDs und ein Sensor 55, der die Intensität des Lichts misst, das jede LED verlässt, sind an dem Substrat 58 befestigt und in eine transparente Abdeckung 56 eingekapselt. Die LEDs werden durch eine Steuerung 54 getrieben, die auf eine analoge Weise zu der Steuerung 14 arbeitet, die oben Bezug nehmend auf 1 erörtert wurde.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 55 entworfen, um Licht, das jede der LEDs durch die Seitenwand der LED-Chips verlässt, zu empfangen. LED-Chips 51-53 emittieren jeweils einen Teil des Lichts, das in denselben erzeugt wird, durch die Seitenwand der Chips. Dieses Licht ist Licht, das innerhalb der LED gefangen war, dadurch, dass es von Schichten in der LED in Winkeln reflektiert wurde, die größer sind als der kritische Winkel. Ein Teil dieses Lichts erreicht die Seitenwand der LED, bevor es absorbiert wird. Da das Licht in einem Winkel auf die Seitenwand trifft, der kleiner ist als der kritische Winkel, tritt das Licht aus der Seitenwand aus. Der Betrag des Lichts, das aus der Seitenwand jeder LED austritt, ist proportional zu dem Licht, das von der oberen Oberfläche der LED emittiert wird und somit kann dieses Lichtsignal verwendet werden, um die Lichtausgabe der LED zu überwachen.
Der Sensor 55 umfasst drei Photodioden. Jede Photodiode ist positioniert, um Licht von einer entsprechenden der LEDs zu empfangen. Das heißt, die Photodioden messen Licht, das sich in einer Richtung bewegt, die ungefähr parallel zu der Oberfläche des Substrats 58 ist. Wenn jede Photodiode derart aufgebaut ist, dass die Photodiode nur Licht von einem Winkelkegel empfängt, der ausreichend klein ist, um zu verhindern, dass Licht von den anderen LEDs die Photodiode erreicht, können die Wellenlängenfilter vor den Photodioden weggelassen werden. Alternativ können Wellenlängenfilter vor den Photodioden verwendet werden, um die benötigte Selektivität zu liefern.
Die Anordnung, die in 2 gezeigt ist, kann ferner mit einem Sensor verwendet werden, der Licht misst, das durch die obere Oberfläche des Sensors empfangen wird. Eine solche Anordnung kann bei Ausführungsbeispielen verwendet werden, bei denen das reflektierte oder gestreute Licht, wie oben erörtert wurde, verwendet wird, um den Lichtbetrag zu überwachen, der in jeder LED erzeugt wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwenden drei LEDs, die Licht in dem Rot-, Blau- bzw. Grün-Wellenlängenband emittieren. Andere LED-Anzahlen und unterschiedliche Farben können ebenfalls verwendet werden, abhängig von der bestimmten Anwendung. Zum Beispiel können Lichtquellen basierend auf vier Farben eine Lichtquelle mit einer wesentlich besseren Farbaufbereitung liefern als Lichtquellen, die auf drei LEDs basieren, wie oben beschrieben wurde.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, verwenden einen Sensor, der eine Mehrzahl von Signalen erzeugt. Jedes Stellt die Intensität des Lichts dar, das in einer entsprechenden LED erzeugt wird. Es gibt eine Anzahl von Möglichkeiten, wie ein solcher Sensor aufgebaut sein kann. Zum Beispiel, wie oben erwähnt wurde, kann der Sensor aus einer Mehrzahl von Photodioden aufgebaut sein, wobei eine jeder der LEDs entspricht. In diesem Fall muss die Photodiode, die einer bestimmten LED entspricht, in der Lage sein, einen Teil des Lichts zu empfangen, das durch diese LED erzeugt wird. In dem einfachsten Fall erfasst die Photodiode nur Licht von ihrer entsprechenden LED. Dies kann erreicht werden durch eine ordnungsgemäße Positionierung der Photodiode oder durch Integrieren eines Filters, das Licht von den LEDs blockiert.
Alternativ können Photodioden, die Licht von den anderen LEDs erfassen, verwendet werden, wenn die Erfassungseffizienz für unterschiedliche LEDs unterschiedlich ist. In diesem Fall misst jede Photodiode eine gewichtete Summe des Lichts von jeder der LEDs. Das Signal von der i-ten Photodiode ist mit S_i bezeichnet, und die Intensität des Lichts von der j-ten LED mit I_j. Dann gilt S_i = W_i,j·I_j für I und j von 1 bis N, wobei N die Anzahl von LEDs und Photodioden ist. Die Gewichte W_i,j, können gemessen werden, wenn die Lichtquelle kalibriert ist. Somit kann das Gleichungssystem gelöst werden für die Intensitäten von jeder der LEDs. Die Steuerung 54 kann die Rechenhardware zum Lösen des fraglichen Gleichungssystems liefern.
Wenn die LEDs bei unterschiedlichen Frequenzen moduliert werden, kann eine einzelne LED verwendete werden, um alle LEDs zu überwachen, durch Messen des Ausgangssignals aus dieser Photodiode bei jeder der Modulationsfrequenzen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung war der Photosensor aus Photodioden aufgebaut. Andere Photodetektoren jedoch, wie z. B. Phototransistoren, können eingesetzt werden. Wie er hierin verwendet wird ist ein Photosensor jegliche Vorrichtung, die ein Signal erzeugt, das eine Funktion der Intensität des Lichts ist, das auf die Vorrichtung eintrifft.
Verschiedene Modifikationen an der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute auf dem Gebiet aus der vorangehenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nur durch den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Eine Lichtquelle, die folgende Merkmale aufweist: ein Substrat; eine Mehrzahl von LEDs, die an dem Substrat befestigt und in einer transparenten Abdeckung eingekapselt ist, wobei jede LED Licht mit einem unterschiedlichen Spektrum zu den anderen LEDs emittiert, wobei jede LED Licht einer mittleren Intensität erzeugt, die durch ein Treibersignal bestimmt wird, das mit dieser LED verbunden ist; einen Sensor, der eine Mehrzahl von Signalen erzeugt, wobei jedes Signal durch einen Sensorwert gekennzeichnet ist, der proportional zu der Intensität des Lichts ist, das durch eine entsprechende der LEDs emittiert wird, wobei der Sensor zumindest einen Photodetektor aufweist, der in der transparenten Abdeckung eingekapselt ist; und eine Steuerung, die die Treibersignale erzeugt und einen aktuellen Zielwert für jede LED speichert, wobei die Treibersignale für jede der LEDs derart erzeugt werden, dass der Sensorwert für diese LED mit dem gespeicherten aktuellen Zielwert für diese LED übereinstimmt.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerung die aktuellen Werte der Sensorwerte als die aktuellen Zielwerte speichert, ansprechend darauf, dass ein externes Steuersignal mit der Steuerung gekoppelt ist.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der der Sensor an dem Substrat befestigt ist.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der der Sensor Licht misst, das eine Seitenwand von einer der LEDs verlässt.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der der Sensor Licht misst, das von einem Rand der transparenten Abdeckung reflektiert wird.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der die transparente Abdeckung eine Linse umfasst.
Die Lichtquelle gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerung eine Mehrzahl von Sätzen von Zielwerten speichert, und bei der die Steuerung einen der Sätze von Zielwerten für den aktuellen Zielwert auswählt ansprechend auf ein externes Signal, das mit derselben verbunden ist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtquelle, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Anbringen einer Mehrzahl von LEDs an ein Substrat, wobei jede LED Licht mit einem unterschiedlichen Spektrum zu den anderen LEDs emittiert, wobei jede LED Licht einer mittleren Intensität erzeugt, die durch ein Treibersignal bestimmt wird, das mit dieser LED verbunden ist; und Bereitstellen eines Sensors, der eine Mehrzahl von Signalen erzeugt, wobei jedes Signal durch einen Sensorwert gekennzeichnet ist, der proportional zu der Lichtintensität ist, die durch eine entsprechende der LEDs emittiert wird; Einkapseln der LEDs und des Sensors in einer transparenten Abdeckung; Anbringen einer Steuerung an das Substrat, wobei die Steuerung mit den LEDs und dem Sensor verbunden ist, wobei die Steuerung die Treibersignale erzeugt und einen aktuellen Zielwert für jede LED speichert, wobei die Treibersignale für jede der LEDs derart erzeugt werden, dass der Sensorwert für diese LED mit dem gespeicherten aktuellen Zielwert für diese LED übereinstimmt; Bewirken, dass die LEDs Licht erzeugen, das einem vorbestimmten Farbpunkt entspricht; Bewirken, dass die Steuerung die Sensorwerte als die Zielwerte speichert, wenn die LEDs Licht des vorbestimmten Farbpunkts erzeugen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem bewirkt wird, dass die LEDs Licht erzeugen, das dem vorbestimmten Farbpunkt entspricht, durch Messen von Licht von der Lichtquelle in einem kalibrierten Lichtdetektor und Variieren der Treibersignale, bis der kalibrierte Lichtdetektor anzeigt, dass das Licht, das durch die LEDs erzeugt wird, mit dem vorbestimmten Farbpunkt innerhalb einer vorbestimmten Genauigkeit übereinstimmt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der kalibrierte Lichtdetektor während der Messung Licht von allen LEDs empfängt.