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Die Erfindung betrifft eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln, die jeweils einzeln mittels einer Schaltungsanordnung ansteuerbar sind, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Lichtquelle, um sie hinsichtlich ihres Farbortes, ihrer Farbtemperatur und ihres Farbwiedergabeindex zu verändern.
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Allgemein ist der Einsatz von Lichtquellen mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln, insbesondere in Form von Leuchtdioden (LED) bekannt. Mittels derartiger Lichtquellen können unterschiedliche Beleuchtungsaufgaben, beispielsweise punktförmige Beleuchtung oder flächige Beleuchtung, erzielt werden. Durch den Einsatz unterschiedlicher Leuchtdioden, die beispielsweise in den Grundfarben rot, grün und/oder blau leuchten, sind variable, additive Farbmischungen möglich. Durch Ansteuerung der Leuchtdioden kann für einen Betrachter eine unterschiedliche Farbe erzeugt werden. Hierzu wird die Intensität der einzelnen Leuchtmittel verändert, damit sich eine gewünschte Mischfarbe einstellt. Auch kann durch Hinzuschalten weiterer Leuchtdioden mit unterschiedlicher Wellenlänge oder weißes Licht emittierende Leuchtdioden die Farbwiedergabe der gesamten Lichtquelle variiert werden.
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Die bekannten Lichtquellen haben den Nachteil, dass nur unzureichende Farbwiedergabeeigenschaften oder ein hoher Wirkungsgrad und einstellbarer Farbort erzielbar sind. Insbesondere dann, wenn derartige Lichtquellen als Referenzquelle eingesetzt werden sollen, kommt es auf exakte, definiert reproduzierbare Farbwiedergabeeigenschaften an.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtquelle der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mittels der reproduzierbar definierte beziehungsweise einstellbare Farbwiedergabeeigenschaften erzielbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lichtquelle mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Lichtquelle mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln, die jeweils einzeln mittels einer Schaltungsanordnung ansteuerbar sind, wobei die Schaltungsanordnung ein Speichermittel umfasst, in dem eine virtuell ermittelte Datenmatrix zur individuellen Ansteuerung für alle Leuchtmittel der Lichtquelle abgelegt ist, so dass wahlweise ein beliebiger Farbwiedergabeindex der Lichtquelle einstellbar ist, ist vorteilhaft möglich, mit unterschiedlichen Intensitäts-Kombinationen gleiche Farborte zu erzielen, wobei unterschiedliche Summenspektren der einzelnen Leuchtmittel und somit unterschiedliche Werte für den Farbwiedergabeeindex der gesamten Lichtquelle Berücksichtigung finden können. Es wird also möglich, mittels der Lichtquelle mit der Vielzahl von Leuchtmitteln eine energieeffiziente künstliche Lichtquelle zu realisieren, bei welcher die Parameter Farbwiedergabeindex, Farbort, Farbtemperatur und/oder Gesamtintensität reproduzierbar einstellbar sind. Nur die Auswahl der zum Einsatz kommenden Leuchtmittel mit ihren realisierbaren Einzelspektren wirkt sich auf den Umfang und die Güte der Werte aus.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Leuchtmittel lichtemittierende Dioden (LED) eingesetzt werden, wobei die Lichtquelle mit mehr als drei, insbesondere vier bis sieben LEDs oder LED-Gruppen mit unterschiedlichen Emissionsfarben eingesetzt werden. Hierdurch kann durch die wahlweise unterschiedliche Ansteuerung der einzelnen LEDs der Farbwiedergabeindex der gesamten Lichtquelle exakt und reproduzierbar eingestellt werden.
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Die hier bezeichnete LED-Gruppe umfasst beliebig viele LEDs derselben Emissionsfarbe, z. B. in Reihenschaltung angeordnet. Die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs kann beliebig skaliert werden, um zum Beispiel die Gesamthelligkeit der Lichtquelle zu variieren.
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Es lässt sich also feststellen, dass sich durch die erfindungsgemäße Lichtquelle ein einstellbarer Farbwiedergabeindex realisieren lässt, indem die Summenspektren und damit die Farbwiedergabeindizes aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen für unterschiedliche Intensitats-Kornbinationen gebildet werden.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leuchtmittel der Lichtquelle zur Erzielung der Farbwiedergabeeigenschaften einzeln oder gruppenweise und weiter bevorzugt kontinuierlich oder intervallmäßig ansteuerbar sind. Hierdurch lassen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Farbwiedergabeindizes der Lichtquelle einstellen.
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Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die Ansteuerung der Leuchtmittel mittels wertlich und zeitlich variablem Konstantstrom erfolgt. Hierdurch lassen sich in besonders einfacher und effektiver Weise die einzelnen Leuchtmittel wie gewünscht ansteuern.
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Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Lichtquelle als lichtemittierende Fläche ein Lichtmischelement, insbesondere eine Diffusorscheibe, umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, eine homogene Abstrahlung des den eingestellten Farbwiedergabeindex aufweisenden Lichtes sicherzustellen.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den in Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass für eine Ansteuerung einer Lichtquelle mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln die Ansteuersignale für die Leuchtmittel simulatorisch ermittelt werden, indem von allen möglichen Kombinationen von gemessenen Einzelspektren der einzelnen Leuchtmittel die relevanten Kombinationen in einer Datenmatrix zusammengefasst werden und diese Datenmatrix in Abhängigkeit einer Benutzeranforderung für eine Gesamtfarbeigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichtes aus einer korrespondierenden Wertetabelle die Ansteuerkombinationen für die Leuchtmittel zur Erzielung der vorgegebenen Gesamtfarbeigenschaft des emittierten Lichtes der Lichtquelle vorgibt, ist vorteilhaft möglich, exakt reproduzierbar genau die gewünschte Gesamtfarbeigenschaft der Lichtquelle sicherzustellen. Hierdurch kann diese insbesondere als Referenzlichtquelle eingesetzt werden.
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Die Gesamtfarbeigenschaft des emittierten Lichtes kann als Farbort, Farbtemperatur, Farbwiedergabeindex und/oder Gesamtintensität vorgegeben werden.
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Eine geänderte Nutzeranforderung kann dann durch die abgelegten virtuell ermittelten Werte der Datenmatrix sofort umgesetzt werden. Hierbei können vorteilhaft auch unterschiedliche Ansteuerkombinationen zur Erzielung von gleichen Gesamtfarbeigenschaften zur Verfügung gestellt werden. Entscheidend ist die Erzielung der gewünschten Gesamtfarbeigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichtes.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lichtquelle und
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2 ein Blockschaltbild zur Ermittlung von Ansteuersignalen für die erfindungsgemäße Lichtquelle.
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1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Lichtquelle in Form eines schematischen Blockschaltbildes. Die Lichtquelle 10 umfasst ein Modul 12 mit einer Anzahl von lichtemittierenden Dioden (LED) oder LED-Gruppen 14. Die Anzahl der LEDs oder LED-Gruppen größer als drei beträgt vorzugsweise zwischen vier und sieben. Das LED-Modul 12 ist von einem Lichtmischelement 16, insbesondere einer Diffusorscheibe 16, abgedeckt, die eine homogene lichtemittierende Fläche 18 ausbildet, durch die das von den LEDs oder LED-Gruppen 14 emittierte Licht abstrahlt. Die LEDs oder LED-Gruppen 14 emittieren jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlänge und Farbe, beispielsweise blau, rot, grün und weiß.
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Die LEDs oder LED-Gruppen 14 werden mittels einer Schaltungsanordnung 20 angesteuert, die eine Ansteuerschaltung 22 und ein Speichermittel 24 umfasst. Die Ansteuerschaltung 22 umfasst eine im Einzelnen nicht dargestellte Stromquelle für jede der LEDs oder LED-Gruppen 14, mittels der der Lichtstrom für jede der LEDs oder LED-Gruppen 14 einstellbar ist. Die Ansteuerschaltung 22 kann hierzu eine variable Konstantstromquellenschaltung aufweisen, mit der die LEDs oder LED-Gruppen 14 in an sich bekannter Weise ansteuerbar sind.
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Das Speichermittel 24 umfasst eine Datenmatrix 26 und eine Wertetabelle 28.
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Die Schaltungsanordnung 20 ist über eine Benutzerschnittstelle (Interface) 30 ansteuerbar.
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Die in 1 dargestellte Lichtquelle 10 zeigt folgende Funktion:
Über die Benutzerschnittstelle 30 können Parameter eingegeben werden, die vorgeben, welche Eigenschaften das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht aufweisen soll. Die Parameter können beispielsweise x und y für einen Farbort, T für Farbtemperatur, CRI für Farbwiedergabeindex sein. Die eingegebenen Parameter werden der Datenmatrix 26 zugeordnet. Die Datenmatrix 26 umfasst alle denkbar möglichen Werte für die Parameter x, y, T beziehungsweise CRI. Entsprechend der Zuordnung in der Datenmatrix 26 erfolgt ein Zugriff auf die korrespondierende Wertetabelle 28, innerhalb der die entsprechenden Intensitätswerte für die Ansteuerung der einzelnen LEDs oder LED-Gruppen 14 vorgegeben sind. Die so dem Benutzerwunsch zugeordneten Intensitätswerte werden als Kombination 32 der Ansteuerschaltung 22 zugeführt. Die Ansteuerschaltung 22 steuert daraufhin die entsprechenden LEDs oder LED-Gruppen 14 mit den vorgegebenen Intensitätswerten entsprechend der Kombination 32 an. Die so einzeln angesteuerten LEDs oder LED-Gruppen 14 erzeugen dann, über die Diffusorscheibe 16, exakt das Licht der Lichtquelle 10, das der mit der Benutzerschnittstelle 30 eingegebenen Vorgabe entspricht.
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2 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln der in dem Speichermittel 24 abgelegten Datenmatrix 26 mit zugeordneter Wertetabelle 28.
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Hierzu werden in einem Modul 40 angeordnete LEDs oder LED-Gruppen 42 durch eine nicht dargestellte Schaltungsanordnung angesteuert. Die LEDs oder LED-Gruppen 42 werden hierbei von LEDs verschiedener Grundfarben, zum Beispiel rot, grün, blau, weiß und dergleichen, gebildet. Die LEDs oder LED-Gruppen 42 entsprechen den in der 1 gezeigten Lichtquelle 10 angeordneten LEDs oder LED-Gruppen 14. Das Modul 40 kann hierbei vom späteren Modul 12 der Lichtquelle 10 gebildet sein, kann jedoch auch ein eigenes zur Ermittlung der Ansteuerwerte dienendes Modul sein. Über eine Messanordnung 44 erfolgt eine spektrale Vermessung der von den LEDs oder LED-Gruppen 42 emittierten Lichtwellen. Hieraus resultieren gemessene Einzelspektren 46 für jede der LEDs oder LED-Gruppen 42. Diese Einzelspektren 46 werden einer Simulationssoftware 48 zugeführt, mittels der eine virtuelle Auswertung aller möglichen Intensitäts-Kombinationen der gemessenen Einzelspektren 46 erfolgt. Im Ergebnis dieser Simulation wird eine Wertetabelle 50 mit einer zugeordneten Datenmatrix 52 erzeugt. Diese Datenmatrix 52 enthält die Einstellparameter x, y, T, CRI aller möglichen Summenspektren der gemessenen Einzelspektren 46 für alle möglichen Intensitäts-Kombinationen der LEDs oder LED-Gruppen 42.
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Es wird deutlich, dass aus dem simulatorisch ermittelten Datensatz bestimmten Farborten eine Intensitäts-Kombination (abgelegt in der Wertetabelle 50) für zum Beispiel den besten Farbwiedergabeindex oder die maximale Gesamtintensität zugeordnet werden kann.
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Ferner können einem bestimmten Farbort verschiedene Farbwiedergabeindizes zugeordnet werden. Dies wird möglich, wenn die Simulation mehrere Intensitäts-Kombinationen und somit mehrere Farbwiedergabeindizes für einen Farbort ergibt. Für einen bestimmten Farbort kann dann bei gleicher Gesamtintensität ausschließlich der Farbwiedergabeindex variiert werden.
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Die so ermittelte Datenmatrix 52 dient dann – wie bereits anhand von 1 erläutert – der Ansteuerung der Lichtquelle 10, indem die virtuell ermittelte Datenmatrix 52 als Datenmatrix 26 im Speichermittel 24 implementiert wird. Die entsprechend zugeordneten Intensitäten der einzelnen LEDs ergeben sich dann aus der Wertetabelle 28, über die die Ansteuerung der LEDs oder LED-Gruppen 14 erfolgt.
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Unter LED-Gruppe wird eine Anordnung verstanden, bei der mehrere LEDs gleicher Farbe in Reihenschaltung identisch angesteuert werden. Diese LED-Gruppe symbolisiert die in 1 und 2 dargestellten LEDs 14 beziehungsweise LEDs 42.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lichtquelle
- 12
- LED-Modul
- 14
- lichtemittierende Dioden (LED)/Leuchtmittel oder LED-Gruppen
- 16
- Lichtmischelement/Diffusorscheibe
- 18
- lichtemittierende Fläche
- 20
- Schaltungsanordnung
- 22
- Ansteuerschaltung
- 24
- Speichermittel
- 26
- Datenmatrix
- 28
- Wertetabelle
- 30
- Benutzerschnittstelle
- 32
- Kombination der Intensitätswerte
- 40
- LED-Modul
- 42
- lichtemittierende Dioden (LED)/Leuchtmittel oder LED-Gruppen
- 44
- Messanordnung
- 46
- Einzelspektren
- 48
- Simulationssoftware
- 50
- Wertetabelle
- 52
- Datenmatrix
