DE102016205529A1 - Method for measuring light - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines von einer Beleuchtungseinheit (1) mit einer Mehrzahl Lichtquellen (2) emittierten Lichts, unter Verwendung eines Sensors (6) mit einer sensitiven Sensorfläche (7), wobei die Lichtquellen (2) die Sensorfläche (7) gleichzeitig bestrahlen, dabei aber mindestens eine der Lichtquellen (2) mit einer Ausgangsleistung P betrieben wird, die mit einer Variationsfrequenz derart variiert, dass auch eine mit dem Sensor (6) zeitaufgelöst gemessene Strahlungsleistung mit der Variationsfrequenz variiert, wobei über die Variationsfrequenz ein Anteil der mit dem Sensor (6) gemessenen Strahlungsleistung der zumindest einen Lichtquelle (2) zugeordnet wird.The present invention relates to a method for measuring a light emitted by a lighting unit (1) with a plurality of light sources (2), using a sensor (6) having a sensitive sensor surface (7), wherein the light sources (2) cover the sensor surface (7 At the same time, at least one of the light sources (2) is operated with an output power P which varies with a variation frequency such that a radiation power measured with the sensor (6) varies with the variation frequency over time, whereby a fraction over the variation frequency the radiation power measured with the sensor (6) is assigned to the at least one light source (2).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines von einer Beleuchtungseinheit mit einer Mehrzahl Lichtquellen emittierten Lichts.The present invention relates to a method for measuring a light emitted by a lighting unit with a plurality of light sources.
Stand der TechnikState of the art
Die Beleuchtungseinheit weist mehrere Lichtquellen auf, die im Betrieb bspw. an einer jeweiligen Lichtabstrahlfläche Licht emittieren. Dabei sind die Lichtquellen relativ zueinander bevorzugt derart angeordnet, dass sich eine Flächen-Lichtquelle ergibt, die Lichtabstrahlflächen also gemeinsam eine flächige Gesamt-Lichtabstrahlfläche bilden. Der Gesamt-Lichtabstrahlfläche kann dann bspw. eine abbildende Optik zugeordnet sein, welche das an den unterschiedlichen Lichtabstrahlflächen jeweilig abgegebene Licht in unterschiedliche Raumrichtungen führt. Eine Herausforderung kann sich bspw. dahingehend ergeben, dass sich die Lichtquellen z. B. fertigungsbedingt in ihrer jeweiligen Lichtemission unterscheiden, was dann über die Gesamt-Lichtabstrahlfläche eine inhomogene Helligkeitsverteilung bzw. im eben genannten Beispiel eine inhomogene Lichtverteilung im Fernfeld zur Folge haben kann.The lighting unit has a plurality of light sources, which emit light in operation, for example, at a respective light emitting surface. In this case, the light sources are preferably arranged relative to one another in such a way that a surface light source results, that is, the light emission surfaces together form a flat overall light emission surface. The total light emission surface can then be associated, for example, with an imaging optic which guides the light emitted in each case at the different light emission surfaces into different spatial directions. A challenge may, for example, to the effect that the light sources z. B. different production due to their respective light emission, which then over the total light emitting surface an inhomogeneous brightness distribution or in the just mentioned example, an inhomogeneous light distribution in the far field can result.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Vermessen einer Beleuchtungseinheit mit mehreren Lichtquellen anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying an advantageous method for measuring a lighting unit with a plurality of light sources.
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Verfahren zum Vermessen eines von einer Beleuchtungseinheit mit einer Mehrzahl Lichtquellen emittierten Lichts, unter Verwendung eines Sensors mit einer sensitiven Sensorfläche, wobei während einer Messung:
- – die Lichtquellen die Sensorfläche gleichzeitig bestrahlen;
- – mit dem Sensor zeitaufgelöst eine Strahlungsleistung gemessen wird;
- – zumindest zeitweilig mindestens eine der Lichtquellen mit einer Ausgangsleistung betrieben wird, die mit einer Variationsfrequenz derart variiert, dass auch die mit dem Sensor zeitaufgelöst gemessene Strahlungsleistung mit der Variationsfrequenz variiert;
- – über die Variationsfrequenz ein Anteil der mit dem Sensor gemessenen Strahlungsleistung der zumindest einen Lichtquelle zugeordnet wird.
- - the light sources simultaneously irradiate the sensor surface;
- - Time-resolved with the sensor, a radiation power is measured;
- At least temporarily, at least one of the light sources is operated with an output power which varies with a variation frequency such that the radiation power measured with the sensor in a time-resolved manner varies with the variation frequency;
- - A proportion of the radiation power measured by the sensor is associated with the at least one light source via the variation frequency.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen, insbesondere auch immer auf eine Beleuchtungsvorrichtung, die für ein entsprechendes Verfahren eingerichtet ist.Preferred embodiments are to be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein the presentation does not always distinguish in detail between device and method or use aspects; In any case, implicitly, the disclosure is to be read with regard to all categories of claims, in particular always to a lighting device that is set up for a corresponding method.
Nach dem Vermessen der Beleuchtungseinheit kann die Emission der einzelnen Lichtquellen in Abhängigkeit von dem Messergebnis dann bspw. derart angepasst werden, dass sich ein besonders homogener Helligkeitsverlauf ergibt, siehe unten im Detail. Eine Grundidee bzgl. der Messung besteht darin, mehrere Lichtquellen mit einem gemeinsamen Sensor zu vermessen, was bspw. im Vergleich zum Vorsehen eines gesonderten Sensors je Lichtquelle einen verringerten Aufwand bedeuten kann, auch in Kostenhinsicht. Die Lichtquellen werden ferner gleichzeitig vermessen, womit sich im Vergleich zu einer sequenziellen Messung bspw. der Zeitaufwand verringern lässt; zudem muss die Beleuchtungseinheit nicht aufwendig mit dem Sensor „abgescannt“ werden, muss der Sensor also nicht zwingend von Lichtquelle zu Lichtquelle versetzt werden. Ein Nachteil ergibt sich allerdings insoweit, als eine Zuordnung der gemessenen Strahlungsleistung verloren geht, also gewissermaßen eine Ortsauflösung, von welcher der Lichtquellen welcher Anteil stammt.After measuring the illumination unit, the emission of the individual light sources can then, for example, be adjusted in dependence on the measurement result in such a way that a particularly homogeneous brightness profile results, see below in detail. A basic idea with respect to the measurement is to measure several light sources with a common sensor, which may mean, for example, compared to the provision of a separate sensor per light source a reduced effort, also in cost perspective. The light sources are also measured simultaneously, which, for example, the time required can be reduced in comparison to a sequential measurement; In addition, the lighting unit does not have to be "scanned" with the sensor, so the sensor does not necessarily have to be moved from light source to light source. However, a disadvantage results in so far as an assignment of the measured radiation power is lost, so to speak a spatial resolution, from which the light sources which proportion originates.
Erfindungsgemäß wird deshalb die Ausgangsleistung der zumindest einen Lichtquelle periodisch variiert, sodass in der zeitaufgelöst gemessenen Strahlungsleistung der Anteil der ersten Lichtquelle in gewisser Hinsicht mit der Variationsfrequenz codiert ist. Wenngleich die Ortsauflösung also zunächst verloren geht, ist dann über die Variationsfrequenz, also über den Frequenzraum, wieder eine Individualisierung möglich. Ein Messsignal, das die zeitaufgelöste Messung ergibt, kann bspw. mit einer Fouriertransformation in ein frequenzaufgelöstes Auswertesignal umgesetzt werden, womit sich der der Variationsfrequenz zuzuordnende Anteil ergibt.According to the invention, therefore, the output power of the at least one light source is periodically varied, so that in the time-resolved measured radiation power, the proportion of the first light source is encoded in some respects with the variation frequency. Although the spatial resolution is therefore initially lost, an individualization is then possible again via the variation frequency, ie via the frequency space. A measurement signal which yields the time-resolved measurement can be converted, for example, with a Fourier transformation into a frequency-resolved evaluation signal, which results in the proportion attributable to the variation frequency.
Der „Sensor“ kann bspw. eine einzelne Fotodiode bzw. auch ein Array davon sein, bspw. auch ein CCD- bzw. CMOS-Bildsensor. Die „Strahlungsleistung“ wird damit jedenfalls indirekt erfasst und ausgewertet, es kann also bspw. auch eine andere lichttechnische Größe, die zumindest einen qualitativen, bevorzugt einen quantitativen Rückschluss auf die Strahlungsleistung zulässt, ausgewertet werden, bspw. der Lichtstrom. Licht, das auf die „sensitive Sensorfläche“ fällt, wird jedenfalls zum Teil in das Messsignal umgesetzt.The "sensor" may, for example, be a single photodiode or also an array thereof, for example also a CCD or CMOS image sensor. In any case, the "radiation power" is thus detected and evaluated indirectly; for example, it is thus also possible to evaluate another photometric quantity which permits at least one qualitative, preferably quantitative, conclusion on the radiation power, for example the luminous flux. In any case, light that falls on the "sensitive sensor surface" is partly converted into the measurement signal.
Generell kann für die Lichtquellen ein jeweilig gepulster Betrieb bevorzugt sein (siehe unten im Detail). Auch vor diesem Hintergrund bezieht sich die „während einer Messung gleichzeitige“ Bestrahlung der Sensorfläche jedenfalls auf eine Betrachtung im zeitlichen Integral, und zwar bereits ab einer Integralbreite von nicht mehr als 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms, 15 ms, 10 ms, bzw. 5 ms, wobei mögliche Untergrenzen (davon unabhängig) bspw. bei mindestens 1 ns, 10 ns, 100 ns, 1 µs, 10 µs, 100 µs bzw. 1 ms liegen können (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Im Allgemeinen wäre bei einem gepulsten Betrieb nämlich auch denkbar, dass die Pulse der einzelnen Lichtquellen sequenziell versetzt aufeinanderfolgen, also in einem jeweiligen Zeitpunkt immer nur ein Puls anliegt. Bevorzugt überlappen die Pulse zumindest einiger der Lichtquellen, fällt also auch in einem jeweiligen Zeitpunkt (nicht nur integriert) Licht von mehreren Lichtquellen auf die Sensorfläche.In general, a respective pulsed operation may be preferred for the light sources (see below in FIG Detail). Even against this background, the "simultaneous irradiation" of the sensor surface during a measurement at any rate refers to a consideration in the time integral, and even from an integral width of not more than 50 ms, 40 ms, 30 ms, 20 ms, 15 ms, 10 ms, or 5 ms, wherein possible lower limits (independently thereof) may be, for example, at least 1 ns, 10 ns, 100 ns, 1 μs, 10 μs, 100 μs or 1 ms (in each case in the order of naming increasingly preferred ). In general, in the case of a pulsed operation, it would also be conceivable for the pulses of the individual light sources to follow one another sequentially in a staggered manner, that is to say that only one pulse is present at a particular time. Preferably, the pulses of at least some of the light sources overlap, ie light from a plurality of light sources also falls on the sensor surface at a particular point in time (not only integrated).
Bei den Lichtquellen handelt es sich bevorzugt um LEDs, also um Leuchtdioden. Je Lichtquelle kann die „LED“ dabei auch aus mehreren Einzel-LEDs aufgebaut sein, die sich dann bevorzugt in der Farbe ihres jeweilig emittierten Lichts unterscheiden, wobei im Allgemeinen aber auch eine LED mit mehreren Einzel-LEDs derselben Farbe möglich ist. Generell sind auch Einzel-LEDs denkbar, die Infrarotlicht emittieren, bevorzugt ist „Licht“ aber generell auf sichtbares Licht (380 nm–780 nm) zu lesen. Im Falle mehrerer Einzel-LEDs ergibt deren jeweilig emittiertes Licht (z. B. blaues, rotes, grünes und/oder gelbes Licht, aber auch weißes Licht) dann in Mischung bevorzugt Weißlicht. Die LED bzw. ihre Einzel-LED kann aber auch bereits originär Weißlicht emittieren, etwa im Falle einer sogenannten Konversions-LED, bei welcher der LED-Chip mit einem wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff versehen ist.The light sources are preferably LEDs, ie light emitting diodes. Depending on the light source, the "LED" can also be composed of a plurality of individual LEDs, which then preferably differ in the color of their respective emitted light, but in general also an LED with several single LEDs of the same color is possible. In general, single LEDs are also conceivable which emit infrared light, but "light" is generally readable for visible light (380 nm-780 nm). In the case of a plurality of individual LEDs, their respective emitted light (eg blue, red, green and / or yellow light, but also white light) then results in a mixture of preferably white light. However, the LED or its individual LED can also emit original white light, for example in the case of a so-called conversion LED, in which the LED chip is provided with a wavelength-converting phosphor.
Im Allgemeinen ist bei einer Konversions-LED auch eine Vollkonversion möglich, also eine vollständige Konvertierung der von dem LED-Chip originär emittierten Strahlung; bevorzugt ist jedoch eine Teilkonversion, bei welcher die originär emittierte Strahlung nur anteilig konvertiert wird und ein nicht konvertierter Teil mit dem vom Leuchtstoff emittierten Konversionslicht in Mischung das von der LED bzw. der Einzel-LED emittierte Licht bildet. Generell ist „LED“ sowohl auf den LED-Chip an sich als auch auf einen gehäusten LED-Chip zu lesen. Die LEDs können als anorganische Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, vorgesehen sein, aber auch als organische LEDs (OLEDs, zum Beispiel Polymer-OLEDs).In general, a full conversion is also possible with a conversion LED, ie a complete conversion of the radiation originally emitted by the LED chip; However, preference is given to a partial conversion in which the originally emitted radiation is only proportionally converted and an unconverted part forms the light emitted by the LED or the individual LED with the conversion light emitted by the phosphor in mixture. In general, "LED" can be read both on the LED chip itself and on a packaged LED chip. The LEDs can be used as inorganic light emitting diodes, z. B. based on InGaN or AlInGaP, be provided, but also as organic LEDs (OLEDs, for example, polymer OLEDs).
Alternativ oder auch ergänzend zu den LEDs könnte bzw. könnten bspw. auch (eine) sogenannte Remote-Phosphor-Anordnung(en) vorgesehen sein. Dabei wird ein Leuchtstoffelement mit einer über ein Fluidvolumen (ggf. auch noch über weitere Materialien, wie z. B. einen Saphir-Träger), bevorzugt ein Gas, insbesondere Luft, beabstandet dazu angeordneten Pumpstrahlungsquelle hoher Leistungsdichte, bspw. einem LASER, bestrahlt und das von dem Leuchtstoffelement daraufhin emittierte Konversionslicht genutzt (bei Teil- oder Vollkonversion, siehe vorne). Im Falle einer Beleuchtungseinheit mit zumindest einer LED könnte im Allgemeinen diese auch als Sensor (also im nicht Licht emittierenden Zustand aufgrund des photoelektrischen Effekts als Fotodiode) genutzt werden und ließen sich damit die übrigen Lichtquellen vermessen, bspw. über eine Rückreflexion an einer Optik oder auch gezielt einer Referenzfläche. Bevorzugt ist der Sensor jedoch ein zu den Lichtquellen gesondertes Bauteil.Alternatively or in addition to the LEDs could or could, for example, (so-called) also be provided a so-called remote phosphor arrangement (s). In this case, a phosphor element is irradiated with a pump radiation source of high power density, for example a LASER, which is arranged above a fluid volume (optionally also via further materials, such as a sapphire carrier), preferably a gas, in particular air, at a distance therefrom the conversion light emitted by the phosphor element then used (partial or full conversion, see above). In the case of a lighting unit with at least one LED, this could generally also be used as a sensor (that is to say in the non-light-emitting state due to the photoelectric effect as a photodiode) and thus the remaining light sources could be measured, for example via a back reflection on an optical system or also specifically a reference surface. However, the sensor is preferably a separate component to the light sources.
Die „Mehrzahl“ meint mindestens 2, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt generell mindestens 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 bzw. 10, wobei mögliche Obergrenzen (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 100.000 (einhunderttausend), 50.000, 10.000, 5.000, 1.000, 500, 100, 50 bzw. 25 liegen können (in der Reihenfolge der Nennung zumindest bevorzugt). Die „Mehrzahl Lichtquellen“, die erfindungsgemäß parallel vermessen werden, müssen ausdrücklich nicht zwingend sämtliche LEDs der Beleuchtungseinheit sein. So können bspw. die Lichtquellen (einer größeren Beleuchtungseinheit) gruppenweise zu jeweils einer Mehrzahl parallel vermessen werden, die einzelnen Gruppen aber nacheinander (sequenziell). Im Allgemeinen können die Lichtabstrahlflächen auch nur in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein, bevorzugt ist eine matrixförmige Anordnung mit jeweils mehreren (mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 bzw. 10) Zeilen und Spalten, wobei mögliche Obergrenzen der jeweiligen Anzahl an Zeilen oder Spalten bspw. bei höchstens 100, 80, 60 bzw. 50 liegen können.The "plurality" means at least 2, in this order increasingly preferably at least 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, with possible upper limits (independent thereof), for example, at most 100,000 (one hundred thousand), 50,000, 10,000, 5,000, 1,000, 500, 100, 50, and 25 respectively (at least preferred in the order of entry). The "plurality of light sources", which are measured in parallel according to the invention, do not necessarily have to be all the LEDs of the lighting unit. Thus, for example, the light sources (of a larger illumination unit) can be measured in groups of a plurality in each case in parallel, but the individual groups in succession (sequentially). In general, the light emitting surfaces can also be arranged only in a row next to each other, preferred is a matrix-like arrangement, each having a plurality (at least 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 and 10) rows and columns, with possible upper limits of the respective Number of rows or columns, for example, can be at most 100, 80, 60 and 50, respectively.
Es wird ausdrücklich nochmals auf die Erläuterungen eingangs verwiesen, jede Lichtquelle (bevorzugt jede LED) hat bevorzugt eine Lichtabstrahlfläche, die weiter bevorzugt je Lichtquelle eine zusammenhängende Fläche darstellt und/oder plan ist (beides ist im Allgemeinen nicht zwingend erforderlich). Relativ zueinander sind diese Lichtquellen dann vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die Lichtabstrahlflächen zumindest gruppenweise, bevorzugt insgesamt, parallel zueinander erstrecken (in zueinander parallelen Ebenen liegen), besonders bevorzugt liegen sie in einer gemeinsamen Ebene (im Allgemeinen kann es aber bspw. auch einen gewissen Versatz zwischen randseitig und mittig angeordneten Lichtabstrahlflächen geben). Den Lichtabstrahlflächen nachgelagert durchsetzt das Licht bevorzugt eine Beleuchtungsoptik derart, dass von den unterschiedliche Lichtstrahlungsflächen stammendes Licht in unterschiedliche Raumrichtungen gelangt.It is expressly referred to the explanations at the outset, each light source (preferably each LED) preferably has a light emitting surface, which more preferably represents a coherent surface per light source and / or is flat (both is generally not mandatory). Relative to one another, these light sources are then preferably arranged such that the light emission surfaces extend parallel to one another (preferably in parallel planes), preferably in their entirety (preferably in a common plane) Give an offset between edge-side and center-arranged light-emitting surfaces). Downstream of the light emission areas, the light preferably passes through an illumination optical system such that light originating from the different light radiation areas passes into different spatial directions.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die zumindest eine Lichtquelle mit einer gepulsten Ausgangsleistung betrieben und ist eine Grundfrequenz dieses gepulsten Betriebs gleich der Variationsfrequenz, anhand welcher die Lichtquelle individualisiert wird. In dem „gepulsten Betrieb“ wird die jeweilige Lichtquelle derart diskontinuierlich betrieben, dass nach einem jeweiligen Puls die Ausgangsleistung auf einen Minimalwert abfällt, der bspw. bei höchstens 20 %, 10 % bzw. 5 % der mittleren Puls-Ausgangsleistung des vorherigen Pulses liegt, bevorzugt gleich Null ist (bevorzugt ist also ein vollständig diskontinuierliches Pulsen). Die Frequenz, mit welcher die Pulse aufeinanderfolgen, wird als „Grundfrequenz“ bezeichnet. Die Grundfrequenz einer Lichtquelle muss dabei nicht über den gesamten Betrieb der Beleuchtungseinheit hinweg konstant sein, sondern zumindest zeitweilig während der zeitaufgelösten Messung. In a preferred embodiment, the at least one light source with a pulsed Operated output power and is a fundamental frequency of this pulsed operation equal to the variation frequency, based on which the light source is individualized. In the "pulsed operation", the respective light source is operated discontinuously such that after a respective pulse the output power drops to a minimum value which, for example, is at most 20%, 10% or 5% of the mean pulse output power of the previous pulse, preferably equal to zero (preferably a completely discontinuous pulsing). The frequency at which the pulses follow each other is called the "fundamental frequency". The fundamental frequency of a light source does not have to be constant over the entire operation of the illumination unit, but at least temporarily during the time-resolved measurement.
Generell wird im Rahmen dieser Offenbarung eine Periodendauer, und damit indirekt die Frequenz, von halb angestiegener Flanke zu halb angestiegener Flanke (des darauffolgenden Pulses) genommen. Eine „Pulsweite“ ergibt sich zwischen halb angestiegener und halb abgefallener Fläche des Pulses, bevorzugt als Halbwertsbreite; entsprechend wird auch eine „Pausendauer“ zwischen der halb abgefallenen Flanke des einen und der halb angestiegenen Flanke des darauffolgenden Pulses genommen. Generell wären aber auch andere Pulsweitendefinitionen möglich, so z. B. der jeweilige Anstieg bzw. Abfall auf den 1/e-ten oder 1/e2-ten Wert des Puls-Maximalwertes (Spitzenwert), bevorzugt ist jedoch eben der halbe Wert.In general, in the context of this disclosure, a period duration, and thus indirectly the frequency, is taken from half-increased edge to half-raised edge (of the subsequent pulse). A "pulse width" results between half-increased and half-dropped surface of the pulse, preferably as half-width; Accordingly, a "pause duration" between the half-fallen edge of the one and the half-increased edge of the subsequent pulse is taken. In general, however, other pulse width definitions would be possible, such. B. the respective increase or decrease to the 1 / e-th or 1 / e 2- th value of the pulse maximum value (peak value), but is just half the value.
In bevorzugter Ausgestaltung wird jede der Mehrzahl Lichtquellen mit einer gepulsten Ausgangsleistung betrieben, bevorzugt sämtliche Lichtquellen der Beleuchtungseinheit. Dabei ist ein gepulster Betrieb vorzugsweise nicht auf den Zeitraum des Vermessens beschränkt, sondern werden die Lichtquellen dann auch davon unabhängig im Normalbetrieb gepulst. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der „Individualisierung über die Grundfrequenz“ wird jede der Mehrzahl Lichtquellen mit einer eigenen Grundfrequenz betrieben, welche sich von den übrigen Grundfrequenzen unterscheidet. Im Frequenzraum kann dann also jeder Lichtquelle über ihre jeweilige Grundfrequenz ein jeweiliger Anteil an der Strahlungsleistung zugeordnet werden.In a preferred embodiment, each of the plurality of light sources is operated with a pulsed output power, preferably all light sources of the illumination unit. In this case, a pulsed operation is preferably not limited to the period of the measurement, but the light sources are then also pulsed independently thereof in normal operation. In a preferred embodiment of the "individualization via the fundamental frequency" each of the plurality of light sources is operated with its own fundamental frequency, which differs from the other fundamental frequencies. In the frequency domain, each light source can then be assigned a respective proportion of the radiation power via its respective fundamental frequency.
In den eben beschriebenen Ausgestaltungen erfolgte die Individualisierung über die Grundfrequenz des gepulsten Betriebs; demgegenüber werden nachstehend Ausführungsformen beschrieben, bei denen die jeweilige Lichtquelle zwar auch gepulst betrieben wird, sich die Lichtquellen untereinander aber bevorzugt nicht in der Grundfrequenz ihres gepulsten Betriebs unterscheiden. Zur Individualisierung wird dem gepulsten Betrieb dann eine jeweilige Variationsfrequenz aufmoduliert.In the embodiments just described, the individualization took place via the fundamental frequency of the pulsed operation; In contrast, embodiments are described below in which, although the respective light source is also pulsed, the light sources preferably do not differ from each other in the fundamental frequency of their pulsed operation. For individualization, pulsed operation is then modulated with a respective variation frequency.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird mit der Grundfrequenz also eine davon verschiedene Variationsfrequenz aufmoduliert. Dabei kann die Variationsfrequenz größer oder auch kleiner der Grundfrequenz sein, wobei die Änderung der Ausgangsleistung mit der Variationsfrequenz im Verhältnis zu den Pulsen des gepulsten Betriebs eher klein ist, siehe unten im Detail.In a preferred embodiment, therefore, a different frequency of variation is modulated with the fundamental frequency. In this case, the variation frequency may be greater or smaller than the fundamental frequency, wherein the change of the output power with the variation frequency in relation to the pulses of the pulsed operation is rather small, see below in detail.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die Variation aufmoduliert, indem während zumindest einiger, bevorzugt während sämtlicher Pulse (jedenfalls während der Messung) innerhalb eines jeweiligen Pulses die Ausgangsleistung mit der Variationsfrequenz variiert wird. Es wird also während des Pulses die Ausgangsleistung um eine mittlere Puls-Ausgangsleistung, die über die Pulsdauer gemittelt ist, variiert. Die Periodendauer dieser Variation kann gleich der Pulsdauer sein oder auch nur einen Bruchteil davon ausmachen, sodass also in einem jeweiligen Puls dann auch mehrere Perioden untergebracht sein können. Generell sind die Pulse bevorzugt Rechteckpulse, die jeweils für sich (bei Betrachtung der Pulse allein) ein Plateau mit konstanter Ausgangsleistung haben, jedenfalls im Rahmen des auch mit analogen Schaltungen technisch Möglichen.In a preferred embodiment, the variation is modulated by varying the output power with the variation frequency during at least some, preferably during all pulses (at least during the measurement) within a respective pulse. Thus, during the pulse, the output power is varied by a mean pulse output power, which is averaged over the pulse duration. The period of this variation may be equal to the pulse duration or make up only a fraction of it, so that then in a particular pulse then several periods can be accommodated. In general, the pulses are preferably rectangular pulses, each of which (on consideration of the pulses alone) have a plateau with a constant output power, at least in the context of what is technically possible also with analog circuits.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Variation mit der Variationsfrequenz eher klein, weicht die mit der Variationsfrequenz variierte Ausgangsleistung während eines jeweiligen Pulses nämlich um höchstens 25 %, bevorzugt höchstens 15 %, besonders bevorzugt höchstens 10 %, von der mittleren Puls-Ausgangsleistung des jeweiligen Pulses ab (mögliche Untergrenzen können bspw. bei mindestens 1 % bzw. 3 % liegen und unabhängig von den Obergrenzen von Interesse sein). Dies bezieht sich auf Minima und Maxima der mit der Variationsfrequenz variierten Ausgangsleistung, die also infolge der Variation mit der Variationsfrequenz in keinem Zeitpunkt größer oder kleiner als ein entsprechender Prozentwert (25 %, 15 % bzw. 10 %) der mittleren Puls-Ausgangsleistung sein soll.In a preferred embodiment, the variation with the variation frequency is rather small, the output power varied with the variation frequency deviates by at most 25%, preferably at most 15%, particularly preferably at most 10%, from the average pulse output power of the respective pulse during a respective pulse (possible lower limits may, for example, be at least 1% and 3%, respectively, and be of interest regardless of the upper limits). This refers to the minima and maxima of the output power which is varied with the variation frequency and which therefore should at no time be greater or less than a corresponding percentage value (25%, 15% or 10%) of the mean pulse output power as a result of the variation with the variation frequency ,
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Grundfrequenz die Variation aufmoduliert, indem sich zumindest einige der Pulse in ihrer jeweiligen mittleren Puls-Ausgangsleistung unterscheiden. Im Zeitverlauf variiert die mittlere Puls-Ausgangsleistung dabei mit der Variationsfrequenz.In a preferred embodiment, the fundamental frequency is modulated on the variation by distinguishing at least some of the pulses in their respective mean pulse output power. Over time, the mean pulse output power varies with the variation frequency.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Variation der mittleren Puls-Ausgangsleistung dabei wiederum eher klein, weicht die mittlere Puls-Ausgangsleistung der modulierten Pulse nämlich jeweils um nicht mehr als 25 %, weiter und besonders bevorzugt nicht mehr als 15 % bzw. 10 %, von einer über alle Pulse des gepulsten Betriebs genommenen mittleren Ein-Ausgangsleistung ab (mögliche Untergrenzen können bei mindestens 1 % bzw. 3 % liegen und auch unabhängig von den Obergrenzen von Interesse sein). Die mittlere „Ein-Ausgangsleistung“ wird über sämtliche Pulse der jeweiligen Lichtquelle während der Messung genommen, und zwar unter Vernachlässigung der Pulspausen dazwischen.In a preferred embodiment, the variation of the mean pulse output power is again rather small, the average pulse output power of the modulated pulses differs by not more than 25%, more, and particularly preferably not more than 15% or 10%, from one average in-output power taken across all pulses of pulsed operation (possible lower limits may be at least 1% and 3%, respectively) also be of interest regardless of the upper limits). The average "on-output power" is taken over all the pulses of the respective light source during the measurement, ignoring the pauses between them.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Variationsfrequenz dem gepulsten Betrieb aufmoduliert, indem sich zumindest einige der Pulse in ihrer jeweiligen Pulsweite unterscheiden. Im zeitlichen Verlauf variiert die Pulsweite dabei mit der Variationsfrequenz. Diese Variation kann bspw. auch mit einer Anpassung der jeweiligen mittleren Puls-Ausgangsleistung derart kombiniert sein, dass die Energie der Pulse konstant gehalten wird. Bei einem Puls mit verringerter Pulsweite wird also die mittlere Puls-Ausgangsleistung erhöht, und umgekehrt.In a preferred embodiment, the variation frequency is modulated onto pulsed operation by having at least some of the pulses differ in their respective pulse width. Over time, the pulse width varies with the variation frequency. This variation can, for example, also be combined with an adaptation of the respective average pulse output power such that the energy of the pulses is kept constant. In a pulse with reduced pulse width so the average pulse output power is increased, and vice versa.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Variation der Pulsweite eher klein, weicht nämlich die jeweilige Pulsweite infolge der Variation um höchstens 25 %, weiter und besonders bevorzugt höchstens 15 % bzw. 10 %, von einer über alle Pulse des gepulsten Betriebs während der Messung genommenen mittleren Pulsweite ab. Mögliche Untergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei mindestens 1 % bzw. 3 % liegen.In a preferred embodiment, the variation of the pulse width is rather small, because the respective pulse width differs due to the variation by at most 25%, further and most preferably at most 15% or 10%, of a mean pulse width taken over all pulses of the pulsed operation during the measurement from. Possible lower limits may be (independently of) at least 1% or 3%, for example.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jede der Mehrzahl Lichtquellen gepulst betrieben und ist jeder Lichtquelle eine jeweilige Variationsfrequenz aufmoduliert. Dabei unterscheidet sich jede Variationsfrequenz von den Variationsfrequenzen der übrigen Lichtquellen (jedenfalls bei der betrachteten Mehrzahl an Lichtquellen). Die Grundfrequenzen sind bevorzugt identisch; im Allgemeinen wäre aber auch eine Kombination der „Individualisierung über die Grundfrequenz“ mit der „aufmodulierten Variationsfrequenz“ möglich. Die Bezugnahme auf „eine“ jeweilige Grundfrequenz/Variationsfrequenz bei einer jeweiligen Lichtquelle impliziert auch generell nicht, dass die jeweilige Lichtquelle nur mit einer einzigen Frequenz codiert sein muss; „ein“ und „eine“ sind im Allgemeinen als unbestimmte Artikel zu lesen. Hinsichtlich einer technisch möglichst einfachen Umsetzung kann gleichwohl bevorzugt sein, dass jede Lichtquelle mit einer einzigen Variationsfrequenz codiert wird.In a preferred embodiment, each of the plurality of light sources is pulsed and each light source is modulated at a respective frequency of variation. In this case, each variation frequency differs from the variation frequencies of the remaining light sources (at least in the case of the considered plurality of light sources). The fundamental frequencies are preferably identical; In general, however, a combination of "individualization via the fundamental frequency" with the "modulated variation frequency" would also be possible. The reference to "a" respective fundamental frequency / variation frequency in a particular light source also generally does not imply that the respective light source need only be encoded with a single frequency; "One" and "one" are generally read as indefinite articles. However, with regard to a technically most simple implementation, it may be preferred that each light source is coded with a single variation frequency.
In bevorzugter Ausgestaltung liegt bzw. liegen die Grundfrequenzen ganz allgemein bei mindestens 30 Hz, 60 Hz, 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 300 Hz, 350 Hz bzw. 400 Hz, wobei (davon unabhängig) mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 1 GHz, 1 MHz, 100 kHz, 10 kHz bzw. 1 kHz liegen können (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Die Variationsfrequenz bzw. -frequenzen können in denselben Bereichen liegen, wobei im Falle der Aufmodulation die Variationsfrequenz bevorzugt um mindestens 5 %, 10 %, 20 % bzw. 30 % (dem Betrag nach) von der Grundfrequenz abweicht (mögliche Obergrenzen können bspw. bei höchstens 1·105 %, 1·104 % bzw. 1·103 % liegen). Mit dem vorliegenden Gegenstand ist eine Frequenzcodierung, also eine zumindest zeitweilig periodische Variation, beansprucht; davon abweichend könnte (nicht hauptanspruchsgemäß) eine Codierung auch über eine aperiodische, dabei aber bevorzugt deterministische Variation, bspw. nach Art einer Fibonacci-Reihe, erfolgen.In a preferred embodiment, the fundamental frequencies are or are generally at least 30 Hz, 60 Hz, 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 300 Hz, 350 Hz and 400 Hz, respectively (independently) possible upper limits, for example. can be at most 1 GHz, 1 MHz, 100 kHz, 10 kHz or 1 kHz (in each case in the order of naming increasingly preferred). The variation frequency or frequencies may lie in the same ranges, wherein in the case of the modulation the variation frequency preferably deviates from the fundamental frequency by at least 5%, 10%, 20% or 30% (in terms of magnitude) (possible upper limits may, for example, be at most 1 × 10 5 %, 1 × 10 4 % and 1 × 10 3 %). With the present subject, a frequency encoding, so at least a periodic variation, claimed; Deviating from this (not in accordance with the main claim), coding could also take place via an aperiodic, but preferably deterministic, variation, for example in the manner of a Fibonacci series.
Mittels der zumindest indirekt erfassten Strahlungsleistung kann für eine jeweilige Lichtquelle bspw. auch ein jeweiliger Farbort bestimmt werden (die Zuordnung kann wiederum über die Frequenzcodierung gegeben sein) und vorzugsweise auch angepasst werden (Farbort-Verschiebung). Je nach Lichtquelle, insbesondere bei LEDs, insbesondere bei Konversions-LEDs, kann der Farbort zumindest innerhalb gewisser Grenzen über die mittlere Puls-Ausgangsleistung bzw. über die damit verbundene Temperaturerhöhung eingestellt werden. Dabei kann bspw. die mittlere Gesamt-Ausgangsleistung auch konstant gehalten werden, etwa indem bei einer Erhöhung der mittleren Puls-Ausgangsleistung der Tastgrad verringert und bei einer Absenkung erhöht wird.By means of the at least indirectly detected radiation power, for example, a respective color locus can also be determined for a respective light source (the assignment can in turn be given via the frequency coding) and preferably also adapted (color locus shift). Depending on the light source, in particular in LEDs, in particular in conversion LEDs, the color locus can be set, at least within certain limits, via the mean pulse output power or via the associated temperature increase. In this case, for example, the average total output power can also be kept constant, for example by reducing the duty cycle when increasing the average pulse output power and increasing it when lowering.
„Ausgangsleistung“ bezieht sich im Rahmen dieser Offenbarung generell auf die Leistung, mit welcher die jeweilige Lichtquelle emittiert. Bevorzugt wird die Ausgangsleistung über den Strom eingestellt (analog und/oder digital), wird also eine Stromregelung vorgenommen. Einer gepulst betriebenen Lichtquelle werden also bspw. Strompulse eingeprägt; eine aufmodulierte Variationsfrequenz wird dann bspw. mit einem entsprechend modulierten Strom realisiert. In Allgemeinen Worten ist „Ausgangsleistung“ immer auch als „Strom“ zu lesen, gibt es also entsprechend bspw. auch einen mittleren Puls-Strom (gemittelt je Strompuls), einen mittleren Ein-Strom (gemittelt über die sämtliche Strompulse, unter Vernachlässigung der Pulspausen) und einen mittleren Gesamt-Strom (gemittelt über die Strompulse und die Pulspausen). Die eben diskutierte Farbortverschiebung kann insbesondere durch eine Stromanpassung (Anpassung der Stromhöhe), bevorzugt in Verbindung mit einer PWM-Anpassung erreicht werden und wird auch als „DC/PWM-Anpassung“ bezeichnet."Output power" in the context of this disclosure generally refers to the power with which the respective light source emits. Preferably, the output power is adjusted via the current (analog and / or digital), so a current control is made. A pulse-operated light source are thus impressed, for example, current pulses; a modulated variation frequency is then realized, for example, with a correspondingly modulated current. In general terms, "output power" is always also to be read as "current", ie, there is also, for example, a mean pulse current (averaged per current pulse), a mean on-current (averaged over all current pulses, ignoring the pulse pauses ) and a mean total current (averaged over the current pulses and the pulse pauses). The color location shift just discussed can be achieved in particular by a current adjustment (adaptation of the current level), preferably in conjunction with a PWM adaptation, and is also referred to as "DC / PWM adaptation".
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für die zumindest eine Lichtquelle aus dem ihr zugeordneten Anteil der Strahlungsleistung ein Farbort bestimmt, also für den von der zumindest einen Lichtquelle emittierten Teil des Lichts. Im Allgemeinen könnten auch nur Abweichungen von einer gewünschten Spektralverteilung bestimmt werden, die nicht zwingend zu einem anderen Farbort führen müssen (Licht unterschiedlicher Spektralverteilung kann bspw. denselben Farbort haben, aber unterschiedliche Farbwiedergabe- bzw. Farbkontrastwerte). Vorliegend interessieren jedoch insbesondere Abweichungen, die tatsächlich einen anderen Farbort bedingen.In a preferred embodiment, a color location is determined for the at least one light source from its assigned proportion of the radiation power, that is to say for the part of the light emitted by the at least one light source. In general, only deviations from a desired spectral distribution could be determined, which need not necessarily lead to a different color location (light of different spectral distribution, for example. Have the same color location, but different color rendering or color contrast values). In the present case, however, especially deviations that actually require a different color location are of interest.
Bevorzugt wird für sämtliche der Mehrzahl Lichtquellen ein jeweiliger Farbort bestimmt. Der bzw. die so bestimmte(n) Farbort(e) sind über die Frequenzcodierung jeweilig zugeordnet. Der Farbort des von einer Lichtquelle emittierten Lichts kann sich bspw. über deren Lebensdauer hinweg verändern, etwa aufgrund von Degradationsprozessen im Leuchtstoff einer Konversions-LED. Durch die Farbortmessung kann bspw. je Lichtquelle die Abweichung von einem Normwert überprüft werden und/oder kann auch eine Relativabweichung der Farborte bzw. Spektralverschiebungen zueinander überprüft werden, sodass bspw. bei besonders starken Ausreißern dann eine Anpassung zur Kompensation vorgenommen wird (Farbortverschiebung).Preferably, a respective color location is determined for all of the plurality of light sources. The color locus (s) thus determined are respectively assigned via the frequency coding. The color location of the light emitted by a light source can change, for example, over its lifetime, for example due to degradation processes in the phosphor of a conversion LED. By means of the color location measurement, for example, the deviation from a standard value can be checked per light source and / or a relative deviation of the color loci or spectral shifts from each other can be checked, so that, for example, an adjustment for compensation is carried out for particularly high outliers (color locus shift).
In bevorzugter Ausgestaltung wird für die zumindest eine Lichtquelle (bevorzugt für alle) der Farbort bestimmt, indem der Sensorfläche des Sensors vorgelagert ein Lichtfilter angeordnet wird, die Lichtquellen also die Sensorfläche durch den Lichtfilter hindurch bestrahlen. Der Lichtfilter lässt wellenlängenabhängig nur einen Teil des Lichts zur Sensorfläche passieren, die spektrale Verteilung ist also dem Lichtfilter nachgelagert eine andere als vorgelagert. Wird eine entsprechende Messung dann mit einer Mehrzahl (siehe Definition eingangs) Lichtfilter vorgenommen, wird damit bspw. für unterschiedliche Farben, also z. B. Orte in einem CIE-Normfarbdiagramm (CIE-Normfarbsystem von 1931), die jeweilige Strahlungsleistung gemessen; dabei lässt sich frequenzcodiert ein jeweiliger Anteil einer jeweiligen Lichtquelle zuordnen (der zumindest einen bzw. bevorzugt jeweils allen Lichtquellen).In a preferred embodiment, the color locus is determined for the at least one light source (preferably for all) by arranging a light filter in front of the sensor surface of the sensor, that is to say the light sources irradiate the sensor surface through the light filter. Depending on the wavelength, the light filter allows only part of the light to pass through to the sensor surface, so the spectral distribution downstream of the light filter is different from the preceding one. If a corresponding measurement is then made with a plurality (see definition at the beginning) of the light filter, it is used, for example, for different colors, ie, for example. Places in a CIE standard color chart (CIE standard color system of 1931), the respective radiant power measured; In this case, a respective portion of a respective light source can be assigned in a frequency-coded manner (the at least one or preferably in each case all light sources).
Die Messung mit den unterschiedlichen Lichtfiltern kann parallel erfolgen, sodass dann also entsprechend eine Mehrzahl Sensoren für eine zeitaufgelöste Messung der Strahlungsleistung vorgesehen wären, denen jeweils ein anderer Lichtfilter (unterschiedliche Farben) vorgelagert ist. Andererseits ist aber ebenso möglich, dass die Messungen mit einem einzigen Sensor sequenziell vorgenommen werden und der jeweilig vorgelagerte Filter ausgetauscht wird, bspw. mit einem Filterrad. Bei dem „Lichtfilter“ kann es sich generell bspw. auch um einen dichroitischen Filter handeln, der also einen Teil des Lichts reflektiert und so die spektrale Zusammensetzung des transmittierten Lichts verändert. Der Lichtfilter kann aber auch als sogenannter Farbfilter vorgesehen sein (die spektrale Zusammensetzung kann bspw. durch Absorption im Filter verändert werden).The measurement with the different light filters can be done in parallel, so that then a corresponding plurality of sensors would be provided for a time-resolved measurement of the radiant power, each of which is preceded by another light filter (different colors). On the other hand, it is also possible that the measurements are made sequentially with a single sensor and the respective upstream filter is replaced, for example, with a filter wheel. In general, the "light filter" may, for example, also be a dichroic filter, which therefore reflects part of the light and thus alters the spectral composition of the transmitted light. However, the light filter can also be provided as a so-called color filter (the spectral composition can be changed, for example, by absorption in the filter).
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Einstellen des von einer Beleuchtungseinheit mit mehreren Lichtquellen emittierten Lichts, wobei das Licht in einer vorliegend offenbarten Weise parallel vermessen wird.The invention also relates to a method for adjusting the light emitted by a lighting unit with a plurality of light sources, wherein the light is measured in parallel in a manner disclosed herein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dann für zumindest eine der Lichtquellen in Abhängigkeit davon die mittlere Gesamt-Ausgangsleistung verändert, also angepasst wird. Die mittlere Gesamt-Ausgangsleistung wird bei dem bevorzugten gepulsten Betrieb generell vorzugsweise über den Tastgrad, also pulweitenmoduliert, eingestellt, bevorzugt ausschließlich darüber.In a preferred embodiment, the mean total output power is then changed for at least one of the light sources as a function of this, that is, adjusted. The average total output power in the preferred pulsed operation is generally set preferably via the duty cycle, ie pulse width modulated, preferably exclusively above it.
Die Anpassung der mittleren Gesamt-Ausgangsleistung „in Abhängigkeit“ von der zugeordneten Strahlungsleistung meint bspw., dass der zugeordnete Anteil mit einem Normwert verglichen wird; ist er größer als der Normwert, wird die mittlere Gesamt-Ausgangsleistung verringert, wohingegen sie im umgekehrten Fall erhöht wird. Der Normwert kann bspw. eine an einer Referenz-Beleuchtungseinheit real gemessene Größe sein, es kann sich aber auch um einen errechneten Wert handeln. Es muss auch nicht zwingend der erfindungsgemäß gemessene Anteil an sich verglichen werden, sondern kann diese Messgröße bspw. auch umgerechnet werden, etwa in eine lichttechnische Größe und/oder auf eine andere Bezugsfläche (Normfläche), bspw. bei dem bevorzugten Einsatz in einem Kfz-Scheinwerfer auf eine Bezugsfläche in einer zur Fahrtrichtung senkrechten Ebene; die Umrechnung kann mittels einer mathematischen Transformationsmatrix erfolgen.The adaptation of the average total output power "as a function of" the associated radiation power means, for example, that the assigned component is compared with a standard value; if it is greater than the standard value, the average total output power is reduced, whereas in the opposite case it is increased. The standard value may, for example, be a quantity measured real on a reference illumination unit, but it may also be a calculated value. It is not absolutely necessary to compare the fraction measured per se according to the invention, but this measured variable can also be converted, for example, into a photometric quantity and / or to another reference surface (standard surface), for example in the preferred use in a motor vehicle. Headlight on a reference surface in a plane perpendicular to the direction of travel; the conversion can be done by means of a mathematical transformation matrix.
Bei der Anpassung der mittleren Gesamt-Ausgangsleistung „in Abhängigkeit“ von der zugeordneten Strahlungsleistung muss letztere aber nicht zwingend mit einem festen Normwert verglichen werden, sondern kann bspw. auch die (einer) anderen Lichtquelle(n) (jeweilig) zugeordnete Strahlungsleistung als Referenz dienen, sodass also bspw. ein bestimmtes relatives Leuchtdichteprofil eingestellt wird. Dieses kann z. B. möglichst homogen sein, sodass also die Leuchtdichte um bspw. nicht mehr als 10 % bzw. 5 % schwankt (mit möglichen Untergrenzen bei z. B. 0,1 % bzw. 1 %). Es kann aber auch gezielt ein gewisser nicht homogener Verlauf eingestellt werden, eben über den Relativvergleich, oder aber auch über einen jeweiligen Vergleich mit festen Normwerten.When adjusting the mean total output power "as a function of the associated radiation power, however, the latter need not necessarily be compared with a fixed standard value, but can, for example, also serve as a reference for the (other) light source (s) (respectively) assigned radiation power so that, for example, a certain relative luminance profile is set. This can be z. B. be as homogeneous as possible, so that the luminance by, for example, not more than 10% or 5% varies (with possible lower limits for example, 0.1% or 1%). However, it is also possible to deliberately set a certain non-homogeneous course, precisely via the relative comparison, or else via a respective comparison with fixed standard values.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das von der zumindest einen Lichtquelle emittierte Licht in Abhängigkeit von einer Farbortmessung (siehe vorne) verändert, um den Farbort zu verschieben. „Farbortverschiebung“ kann im CIE-Normfarbdiagramm bspw. einen Versatz von dem Betrag nach mindestens 0,001, 0,005, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 bzw. 0,05 meinen, wobei mögliche Obergrenzen (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 0,15, 0,1, 0,08, 0,07 bzw. 0,06 liegen können (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Die Farbortverschiebung ist bevorzugt also eher klein; sie dient bevorzugt einer Anpassung von Weißlicht, bewegt sich also im CIE-Normfarbdiagramm um die Planck-Kurve.In a preferred embodiment, the light emitted by the at least one light source is changed as a function of a color location measurement (see above) in order to shift the color location. For example, "color locus shift" in the CIE standard color diagram may mean an offset of the amount to at least 0.001, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, and 0.05, respectively, with possible upper limits (independently thereof). may be at most 0.15, 0.1, 0.08, 0.07 and 0.06, respectively (in the Order of naming increasingly preferred). The color location shift is therefore preferably rather small; it preferably serves to adapt white light, ie it moves in the CIE standard color diagram around the Planck curve.
In bevorzugter Ausgestaltung wird im Anschluss an die Farbortverschiebung (nochmals) die Strahlungsleistung gemessen, wobei die Sensorfläche bevorzugt ungefiltert bestrahlt wird. In Abhängigkeit von der dann der zumindest einen Lichtquelle zugeordneten Strahlungsleistung wird deren mittlere Gesamt-Ausgangsleistung angepasst. Bevorzugt wird für sämtliche der Mehrzahl Lichtquellen entsprechend verfahren, also nach einer Farbortbestimmung und ggf. -verschiebung die Helligkeit nachjustiert. Diese Vorgehensweise kann in einem iterativen Verfahren wiederholt werden, solange, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird.In a preferred embodiment, the radiant power is measured (once again) following the color locus shift, wherein the sensor surface is preferably irradiated unfiltered. Depending on the radiation power then assigned to the at least one light source, its average total output power is adjusted. It is preferred to proceed accordingly for all of the plurality of light sources, that is, the brightness is readjusted after a color location determination and, if appropriate, shift. This procedure can be repeated in an iterative procedure until the desired result is achieved.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die spektrale Zusammensetzung bei der Farbortverschiebung verändert, indem im gepulsten Betrieb einer Konversions-LED (siehe vorne) die mittlere Puls-Ausgangsleistung verändert wird. Der Farbort hängt jedenfalls innerhalb gewisser Grenzen von der mittleren Puls-Ausgangsleistung ab und wird durch deren Anpassung verschoben. Um dabei bspw. die mittlerer Ausgangsleistung konstant zu halten und/oder nachfolgend eine Anpassung der Helligkeit (vorheriger Absatz) vorzunehmen, kann dann der Tastgrad des gepulsten Betriebs verändert werden. Dies erfolgt dann bevorzugt bei konstanter mittlerer Puls-Ausgangsleistung, womit der (zuvor eingestellte) Farbort unverändert bleibt. Die Konversions-LED ist bevorzugt eine InGaN-LED mit einem YAG:Ce-Leuchtstoff.In a preferred embodiment, the spectral composition is changed in the Farbortverschiebung by the average pulse output power is changed in the pulsed operation of a conversion LED (see above). In any case, the color location depends on the average pulse output power within certain limits and is shifted by its adaptation. In order to keep, for example, the average output power constant and / or subsequently make an adjustment of the brightness (previous paragraph), then the duty cycle of the pulsed operation can be changed. This is preferably done at a constant average pulse output power, whereby the (previously set) color locus remains unchanged. The conversion LED is preferably an InGaN LED with a YAG: Ce phosphor.
Bei einer bevorzugten Anwendung im automobilen Umfeld kann eine Helligkeitsjustage einzelner Lichtquellen einer Beleuchtungseinheit, also z. B. eines Scheinwerfermoduls mit matrixförmig zur selektiven Versorgung unterschiedliche Raumrichtungen angeordneten LEDs, bspw. insoweit vorteilhaft sein, als sich aufgrund der Umgebungsbedingungen, denen das Kraftfahrzeug ausgesetzt sein kann, Degradationsprozesse und folglich Abweichungen einstellen können.In a preferred application in the automotive environment, a brightness adjustment of individual light sources of a lighting unit, ie z. B. a headlamp module with matrix-shaped for selective supply different spatial directions LEDs arranged, for example, be advantageous insofar as due to the environmental conditions to which the motor vehicle may be exposed, degradation processes and consequently can set deviations.
Generell kann es aufgrund von Alterungsprozessen zu einer zunehmenden Abweichung in den Emissionseigenschaften der Lichtquellen kommen. Abweichungen können aber nicht nur auf einer Langzeitskala über die Lebensdauer hinweg auftreten, sondern auch innerhalb eines jeweiligen Betriebsintervalls, bspw. aufgrund unterschiedlicher Temperaturabhängigkeiten in Verbindung mit einer in der Regel erhöhten Betriebstemperatur. Bei dem bevorzugt gepulsten Betrieb können zudem unerwünscht sichtbare Schwebungen auftreten, bspw. auch in Wechselwirkung mit bestimmten Vibrationsfrequenzen des Fahrzeugs (hier können ergänzend auch Daten von Beschleunigungs- und Gyrosensoren des Fahrzeugs ausgewertet werden).In general, due to aging processes, there may be an increasing deviation in the emission properties of the light sources. Deviations can occur not only on a long-term scale over the lifetime, but also within a respective operating interval, for example. Due to different temperature dependencies in conjunction with a generally elevated operating temperature. In the preferred pulsed operation also undesirable beats may occur, for example, in interaction with certain vibration frequencies of the vehicle (here, in addition, data from acceleration and gyro sensors of the vehicle can be evaluated).
Eine Justage durch Vermessen und Anpassen der Lichtquelle(n) (siehe oben) kann im Falle des Kraftfahrzeugs bspw. einmalig, etwa im Rahmen einer Endkontrolle (vor der Auslieferung), erfolgen und/oder auch wiederholt, bspw. im Rahmen einer üblichen Inspektion in einer Werkstatt. In beiden Fällen kann der Sensor dann Teil einer externen Messeinheit sein, die eben im Automobilwerk und/oder der Werkstatt vorgehalten wird. Andererseits kann der Sensor aber auch mit in das Fahrzeug integriert sein, so kann bspw. auch eine ansonsten zum Erfassen des entgegenkommenden/vorausfahrenden Verkehrs vorgesehene Kamera bzw. 3D-Kamera (temporär) als Sensor genutzt werden. Dazu kann das Fahrzeug bspw. vor eine Referenzfläche, etwa eine weiße Wand, gestellt und die Messung vorgenommen werden.An adjustment by measuring and adjusting the light source (s) (see above) in the case of the motor vehicle, for example, once, for example in the context of a final inspection (before delivery), carried out and / or repeated, for example. As part of a normal inspection in a workshop. In both cases, the sensor can then be part of an external measuring unit that is just kept in the automobile plant and / or the workshop. On the other hand, however, the sensor can also be integrated into the vehicle so that, for example, a camera or 3D camera otherwise provided for detecting the oncoming / preceding traffic can also be used as a sensor (temporarily). For this purpose, the vehicle can, for example, in front of a reference surface, such as a white wall, placed and the measurement be made.
Es ist aber auch eine Anpassung kontinuierlich während der Fahrt möglich, wobei dann bevorzugt ein gesonderter Sensor vorgesehen ist (also bevorzugt nicht eine ohnehin vorgesehene Kamera mitbenutzt wird). Die Ausgangsleistung der Lichtquellen kann ferner auch konkret in Abhängigkeit von den Reflexionseigenschaften der ausgeleuchteten Straße (bzw. auch des Umgebungsumfeldes) angepasst werden, sodass bspw. im Falle überproportionaler Reflexe, etwa aufgrund von Nässe, die Ausgangsleistung reduziert werden kann. Es können also unterschiedliche Straßenbeläge derart ausgeleuchtet werden, dass sich trotz unterschiedlicher Reflexionseigenschaften ein für den Fahrer homogenes Lichtbild ergibt.But it is also an adjustment continuously while driving possible, in which case preferably a separate sensor is provided (ie preferably not an already provided camera is shared). The output power of the light sources can also be adjusted concretely depending on the reflective properties of the illuminated street (or the surrounding environment), so that, for example, in the case of disproportionate reflections, such as due to wet, the output power can be reduced. Thus, different road surfaces can be illuminated in such a way that, despite different reflection properties, a homogeneous light image for the driver results.
Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Beleuchtungseinheit (vgl. die vorstehende Offenbarung dazu) und einem Sensor, wobei die beiden derart relativ zueinander angeordnet sind, dass von jeder der Mehrzahl Lichtquellen ein Teil des jeweilig emittierten Lichts auf die Sensorfläche fällt (nicht zwingend von allen Lichtquellen der Beleuchtungseinheit, siehe vorne). Dabei ist die Beleuchtungsvorrichtung zur Durchführung eines vorliegend offenbarten Verfahrens eingerichtet, weist sie also bspw. eine Steuer- und Auswerteeinheit auf (als integralen Baustein oder auch in separaten Einheiten), wovon erstere die Lichtquellen ansteuert und letztere ein Messsignal der zeitaufgelösten Messung in ein Auswertesignal umsetzt; Steuer- und Auswerteeinheit sind bevorzugt derart gekoppelt, dass eine eben beschriebene Anpassung der mittleren Gesamt-Ausgangsleistung erfolgt.The invention also relates to a lighting device with a lighting unit (cf the above disclosure) and a sensor, wherein the two are arranged relative to one another such that from each of the plurality of light sources a portion of the respectively emitted light falls on the sensor surface (not necessarily of all light sources of the lighting unit, see above). In this case, the lighting device is set up to carry out a method disclosed herein, ie it has, for example, a control and evaluation unit (as an integral component or in separate units), the former controlling the light sources and the latter converting a measurement signal of the time-resolved measurement into an evaluation signal ; Control and evaluation unit are preferably coupled such that a just described adaptation of the average total output power takes place.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer solchen Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung, insbesondere im Kfz-Bereich, vorzugsweise in einem Kfz-Frontscheinwerfer. Es wird ausdrücklich auch auf die vorstehenden Ausführungen („Anpassung im Rahmen der Endkontrolle“ etc.) verwiesen, die insbesondere hinsichtlich einer solchen Verwendung offenbart sein sollen. Die Beleuchtung erfolgt bevorzugt adaptiv, bspw. in Abhängigkeit vom vorausfahrenden/entgegenkommenden Verkehr; hierbei meint „adaptiv“, dass einzelne Lichtquellen und damit Raumrichtungen je nach Situation vollständig weggeschaltet werden. Demgegenüber wird mit der vorstehend beschriebenen Anpassung die Gesamt-Ausgangsleistung im eingeschalteten Zustand der jeweiligen Lichtquelle (wenn die zugeordnete Raumrichtung mit Licht versorgt wird) angepasst.The invention also relates to the use of such a lighting device for lighting, especially in the automotive sector, preferably in a car headlight. It is expressly also referred to the above statements ("adaptation in the context of the final inspection" etc.), which should be disclosed in particular with regard to such use. The lighting is preferably adaptive, for example. Depending on the preceding / oncoming traffic; Here, "adaptive" means that individual light sources and thus spatial directions are completely switched off, depending on the situation. On the other hand, with the above-described adaptation, the total output power in the on state of the respective light source (when the assigned spatial direction is supplied with light) is adjusted.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch unabhängig voneinander von Interesse sein können und auch weiterhin nicht immer im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments, wherein the individual features within the scope of the independent claims may also be of interest independently of one another and continue to be distinguished not always in detail between the different categories of claims.
Im Einzelnen zeigtIn detail shows
Bevorzugte Ausführungen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Die Lichtemission ist jeweils nur schematisch mit einem jeweiligen Hauptstrahl
Erfindungsgemäß wird deshalb jede der Lichtquellen
Neben jeder der Lichtquellen
Die Lichtquellen
Die
Bei der Variante gemäß
Bei der Variante gemäß
Bei der Variante gemäß
Konkret ist die Konversions-LED vorliegend aus einem InGaN-Chip aufgebaut, der blaues Primärlicht emittiert, und ist auf dem Chip ein Yttrium-Aluminium-Granat-Leuchtstoff (YAG:Ce) angeordnet, der das blaue Primärlicht anteilig in gelbes Konversionslicht konvertiert; Konversionslicht und Primärlicht bilden in Mischung das Beleuchtungslicht (Teilkonversion).Concretely, in this case, the conversion LED is made of an InGaN chip emitting blue primary light, and on the chip is disposed an yttrium aluminum garnet phosphor (YAG: Ce) which proportionally converts the blue primary light into yellow conversion light; Conversion light and primary light in mixture form the illumination light (partial conversion).
Durch eine Änderung des mittleren Puls-Stroms Imp wird die spektrale Zusammensetzung des Beleuchtungslichts verändert und verschiebt sich der Farbort (siehe auch „DC PWM-Anpassung“). Dies ist in
Über die vorstehend beschriebene Frequenzcodierung kann für jede der Lichtquellen der Beleuchtungseinheit ein jeweiliger Farbort bestimmt werden, und es kann dann, etwa bei der Abweichung von einem vorgegebenen festen Normwert und/oder ab einer bestimmten Relativabweichung, eine Korrektur durch eine Farbortverschiebung vorgenommen werden.By means of the above-described frequency coding, a respective color locus can be determined for each of the light sources of the illumination unit, and a correction can then be made by a color locus shift, for example in the case of the deviation from a predefined fixed norm value and / or from a specific relative deviation.
Dazu wird der mittlere Puls-Strom Imp angepasst (i. A. wären auch komplexere Änderungen des Stromprofils denkbar, die den mittleren Puls-Strom sogar auch unverändert lassen könnten). Damit sich dann letztlich die Helligkeit bzw. der Helligkeitsverlauf nicht ändert, wird im Anschluss noch die mittlere Gesamt-Ausgangsleistung angepasst, und zwar über den Tastgrad (duty cycle). Um eine gewünschte mittlere Ausgangsleistung zu erreichen wird also das Verhältnis von Pulsdauer zu Periodendauer erhöht oder verringert (für eine Erhöhung oder Verringerung der mittleren Ausgangsleistung, also des mittleren Stroms).For this purpose, the average pulse current I mp is adjusted (in general, more complex changes in the current profile would also be conceivable, which could even leave the average pulse current unchanged). In order to ensure that the brightness or brightness curve does not change, the average total output power is then adjusted after the duty cycle. In order to achieve a desired average output power, the ratio of pulse duration to period duration is thus increased or reduced (for an increase or decrease in the average output power, ie the average current).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Beleuchtungseinheit lighting unit
- 22
- Lichtquellen light sources
- 33
- Lichtabstrahlflächen light emission
- 44
- Substrat substratum
- 55
- Hauptstrahl main beam
- 6 6
- Sensorsensor
- 7 7
- Sensorflächesensor surface
- 5050
- Planck-Kurve Planck curve
- P P
- Ausgangsleistungoutput
- Pmp P mp
- Mittlere Puls-AusgangsleistungMean pulse output power
- Pmon P mon
- Ein-AusgangsleistungAn output power
- Pmin P min
- Minimalwert Ausgangsleistung Minimum value output power
- Pmax P max
- Maximalwert Ausgangsleistung Maximum value output power
Claims (21)
Priority Applications (1)
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DE102016205529.1A DE102016205529A1 (en) | 2016-04-04 | 2016-04-04 | Method for measuring light |
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-
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