DE102016214576A1

DE102016214576A1 - Light module with at least one semiconductor light source

Info

Publication number: DE102016214576A1
Application number: DE102016214576.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan SCHWAIGER; Martin Brueckel; Norbert Haas
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-08
Also published as: WO2018024505A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul für ein Fahrzeug, aufweisend mindestens eine Halbleiterlichtquelle, ein Betriebsgerät zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle welches eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mit einem ersten getakteten Strom zu betreiben, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die absolute Stromhöhe in einem Takt des ersten getakteten Stromes und den arithmetischen Mittelwert des ersten getakteten Stromes unabhängig voneinander zu verändern.The invention relates to a lighting module for a vehicle, comprising at least one semiconductor light source, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is configured to operate the at least one semiconductor light source with a first clocked current, wherein the operating device is set, the absolute current level in one cycle the first clocked current and the arithmetic mean of the first clocked current to change independently.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugleuchtmodul mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle und einem Betriebsgerät, welches eingerichtet ist, die Halbleiterlichtquellen mit einem getakteten Strom zu Betreiben.The invention relates to a vehicle lighting module having at least one semiconductor light source and an operating device which is set up to operate the semiconductor light sources with a pulsed current.

Hintergrundbackground

Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeugleuchtmodul mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a vehicle light module with at least one semiconductor light source according to the preamble of the main claim.

Es sind Fahrzeugleuchtmodule z.B. für die Ausrüstung eines Fahrzeugscheinwerfers bekannt. Diese bekannten Leuchtmodule weisen üblicherweise mehrere weiße Halbleiterlichtquellen auf. Weiße Halbleiterlichtquellen sind üblicherweise blaue oder Ultraviolett abstrahlende LEDs, die eine Konversionsschicht aufweisen, die das blaue oder ultraviolette Licht in langwelligeres Licht umwandeln. Das umgewandelte Licht ergibt zusammen mit einem Anteil an dem von der LED abgestrahlten und nicht konvertierten Licht ein Licht mit einem weißen Farbeindruck. Da die LEDs immer mit dem Nennstrom betrieben werden, ergibt sich ein stabiler und innerhalb der ECE R48 Regelung liegender Weißpunkt.Vehicle light modules are known, for example, for equipping a vehicle headlight. These known lighting modules usually have a plurality of white semiconductor light sources. White semiconductor light sources are typically blue or ultraviolet emitting LEDs having a conversion layer that converts the blue or ultraviolet light to longer wavelength light. The converted light, together with a proportion of the light emitted by the LED and not converted, gives a light with a white color impression. Since the LEDs are always operated with the rated current, the result is a more stable and within the ECE R48 control lying white point.

Nachteilig ist jedoch, dass je nach Tageszeit und Wetter, in dem sich das Fahrzeug befindet, unterschiedliche Lichtfarben optimal wären. Bei Regen, Schnee und Nebel würde zum Beispiel eine Lichtfarbe mit niedrigerer Farbtemperatur für eine bessere Sicht sorgen, während bei Sonnenschein eine höhere Farbtemperatur beim Tagfahrlicht für bessere Sichtbarkeit sorgt. Zusätzlich wäre es von Vorteil, die Lichtfarbe bzw. das Emissionsspektrum der mindestens einen Halbleiterlichtquelle mit Blick auf die mit dem Alter eines Fahrzeugführers zunehmende Degradation und Verschiebung der Blau-Gelb-Empfindlichkeit des Auges anzupassen.The disadvantage, however, is that depending on the time of day and weather in which the vehicle is, different light colors would be optimal. In rain, snow and fog, for example, a lower color temperature light color would provide better visibility, while in sunshine, a higher daytime running color temperature provides better visibility. In addition, it would be advantageous to adapt the light color or the emission spectrum of the at least one semiconductor light source with regard to the increasing degradation and shift of the blue-yellow sensitivity of the eye with the age of a driver.

Aufgabetask

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugleuchtmodul anzugeben, welches oben genannte Nachteile nicht mehr aufweist.It is an object of the invention to provide a vehicle light module, which no longer has the disadvantages mentioned above.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Leuchtmodul für ein Fahrzeug, aufweisend mindestens eine Halbleiterlichtquelle, ein Betriebsgerät zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle welches eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mit einem ersten getakteten Strom zu betreiben, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die absolute Stromhöhe in einem Takt des ersten getakteten Stromes und den arithmetischen Mittelwert des ersten getakteten Stromes unabhängig voneinander zu verändern.The object is achieved with a lighting module for a vehicle, comprising at least one semiconductor light source, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is set up to operate the at least one semiconductor light source with a first pulsed current, wherein the operating device is set up, the absolute current level in a clock of the first clocked current and the arithmetic mean of the first clocked current to change independently.

Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisenbahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein.The vehicle may be, for example, a motor vehicle (eg, a car such as a passenger car, truck, bus, etc. or a motorcycle), a railroad, a watercraft (eg, a boat or a ship), or an aircraft (eg, an airplane or a helicopter) ,

Als absolute Stromhöhe in einem Takt wird hier der Spitzenwert in einer ersten Halbwelle oder der Minimalwert des Stromes in einer zweiten Halbwelle während eines Taktes (einer Vollwelle) des Stromes angesehen. Bei einem Rechteckbetrieb wäre dieser Wert z.B. der Absolutwert des Stromes in einer Rechteckhalbwelle.The absolute current level in a clock is here considered to be the peak value in a first half-cycle or the minimum value of the current in a second half-cycle during one cycle (one full wave) of the current. For a square operation, this value would be e.g. the absolute value of the current in a rectangular half-wave.

Als arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes ist der arithmetische Mittelwert über der Zeit des getakteten Stromes zu verstehen, also über mehrere Vollwellen. Der arithmetische Mittelwert z.B. eines PWM-Signals mit dem Tastgrad 0,5 ist 50% der absoluten Stromhöhe dieses getakteten Stromes.The arithmetic mean value of the clocked current is the arithmetic mean value over the time of the clocked current, ie over several full waves. The arithmetic mean, e.g. of a PWM signal with the duty cycle 0.5 is 50% of the absolute current level of this pulsed current.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein in Lichtabstrahlrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle optisch nachgeschaltetes Konversionselement zum teilweisen Umwandeln des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichtes in Licht anderer Wellenlängen vorgesehen, so dass zusammen mit dem abgestrahlten Licht der Halbleiterlichtquelle weißes Licht entsteht, welches die Anforderungen der ECE Norm R48 erfüllt.In a particularly preferred embodiment, an optically downstream conversion element in the light emission direction of the at least one semiconductor light source is provided for partially converting the light emitted by the at least one semiconductor light source into light of other wavelengths, so that white light is produced together with the emitted light of the semiconductor light source, which meets the requirements of ECE standard R48 Fulfills.

Durch das Konversionselement entstehen sogenannte Konversionsleuchtdioden, die in der Lage sind weißes Licht anzustrahlen, was eine reine Halbleiterleuchtdiode nur unzureichend vermag.The conversion element produces so-called conversion light-emitting diodes, which are able to emit white light, which is only insufficiently possible for a pure semiconductor light-emitting diode.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betriebsgerät eingerichtet, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer ersten Halbwelle mit einem ersten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der ersten Halbwelle abgestrahlte Licht ein erster Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds gemäß der Regel R48 einstellt, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer zweiten Halbwelle mit einem zweiten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der zweiten Halbwelle abgestrahlte Licht ein zweiter Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds gemäß der Regel R48 einstellt, wobei sich der erste und der zweite Farbort voneinander unterscheiden.In a preferred embodiment, the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a first half-wave with a first current value which is greater than zero, wherein a first color locus within the ECE white field according to the light emitted in the first half-wave R48 rule wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a second half-wave with a second current value which is greater than zero, wherein a second color locus within the ECE white field according to the light emitted in the second half-wave R48 rule adjusts, wherein the first and the second color location differ from each other.

Mit dieser Maßnahme kann durch die entsprechende Bestromung der jeweiligen Halbwellen der Farbort des abgestrahlten Lichtes sehr genau einjustiert werden. With this measure, the color locus of the emitted light can be adjusted very accurately by the corresponding energization of the respective half-waves.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Leuchtmodul mehrere Halbleiterlichtquellen auf, die mit dem ersten getakteten Strom betrieben werden.In a further preferred embodiment, the lighting module has a plurality of semiconductor light sources which are operated with the first clocked current.

Mittels mehrerer Halbleiterlichtquellen kann die Lichtabgabe vorteilhaft erhöht und das Licht besser gerichtet werden.By means of a plurality of semiconductor light sources, the light output can advantageously be increased and the light can be better directed.

In einer anderen Ausführungsform weist das Leuchtmodul mehrere Halbleiterlichtquellen auf, die in mindestens zwei Gruppen zusammengefasst sind, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist die erste Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit dem ersten getakteten Strom zu betreiben, und die zweite Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit einem zweiten getakteten Strom zu betreiben.In another embodiment, the light module comprises a plurality of semiconductor light sources, which are combined into at least two groups, wherein the operating device is set up to operate the first group of semiconductor light sources with the first clocked current, and to operate the second group of semiconductor light sources with a second clocked current ,

Mit dieser Maßnahme kann der Farbort des gesamten abgestrahlten Lichtes noch genauer gesteuert werden und zusätzlich können über die Einbaulage der Gruppen von Halbleiterlichtquellen besondere Effekte erzielt werden.With this measure, the color location of the entire radiated light can be controlled even more accurately and in addition can be achieved on the installation position of the groups of semiconductor light sources special effects.

Im Folgenden wird hier auch Allgemein von getakteten Strom gesprochen, hier kann der erste oder zweite getaktete Strom oder auch ein weiterer getakteter Strom gemeint sein.In the following, general is also referred to as pulsed current, here the first or second pulsed current or else another pulsed current may be meant.

Die Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes können im Hz- bis MHz-Bereich liegen und individuell den unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden.The clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current may be in the Hz to MHz range and be adapted individually to the different requirements.

Anstelle einer phosphor-konvertierten LED kann auch ein Laser verwendet werden, dessen Primärstrahlung auf ein Wellenlängenkonversionselement gerichtet ist und von diesem zumindest teilweise in ein Konversionslicht umgewandelt wird. Der Laser kann zum Beispiel eine blaue Laserdiode sein und das Wellenlängenkonversionselement ein mit Cer dotierter Phosphor, der das blaue Primärlicht zumindest teilweise in gelbes Konversionslicht umwandelt. Nicht umgewandeltes blaues Primärlicht und gelbes Konversionslicht ergeben zusammen weißes Mischlicht, das auch als Nutzlicht bezeichnet werden kann. So eine Bestrahlungs- und Konversionsanordnung wird auch als Laser-Activated-Remote-Phosphor Anordnung (LARP) bezeichnet. LARP-Lichtquellen können in einer Anwendung auch mit Phosphor-konvertierten als auch mit nicht phosphor-konvertierten LED-Lichtquellen kombiniert werden. Die unten ausgeführten Ausführungsbeispiele sind sinngemäß auf die vorstehend beschriebenen Lichtquellen und ihren Kombinationen zu lesen. Instead of a phosphor-converted LED, it is also possible to use a laser whose primary radiation is directed onto a wavelength conversion element and is at least partially converted by it into a conversion light. For example, the laser may be a blue laser diode and the wavelength conversion element may be a cerium doped phosphor which at least partially converts the blue primary light to yellow conversion light. Unconverted blue primary light and yellow conversion light together produce white mixed light, which can also be referred to as useful light. Such an irradiation and conversion arrangement is also referred to as a laser-activated remote phosphor arrangement (LARP). LARP light sources can also be combined in one application with phosphor converted as well as with non phosphor converted LED light sources. The embodiments described below are to be read analogously to the light sources described above and their combinations.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ermöglicht es, LED Lichtquellen, die in je einem der beiden Scheinwerferanordnungen eines Fahrzeugs verwendet werden, zumindest innerhalb einer Binningklasse so in ihrer Lichtfarbe anzupassen, dass ein evtl. auftretender Farbunterschied der beiden Scheinwerfer, bei einer gleichen Lichtfunktion, im Wesentlichen ausgeglichen werden kann. Dadurch ist es möglich, für die LEDs auch größere Binningklassen zu verwenden, da auch in ihnen noch ein Farbabgleich möglich ist Die Verwendung größerer Binningklassen reduziert die Kosten bzgl. einer notwendigen Farb-Vorsortierung der LEDs.The lighting device according to the invention makes it possible to adapt LED light sources, which are used in each one of the two headlight assemblies of a vehicle, at least within a Binningklasse in their light color, that a possibly occurring color difference of the two headlights, with an equal light function, are substantially compensated can. As a result, it is possible to use larger binning classes for the LEDs, since color matching is also possible in them. The use of larger binning classes reduces the costs with regard to the necessary color presorting of the LEDs.

Die Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes können auch in Bezug auf die Schichtdicken des Konversionsstoffes des Konversionselements angepasst werden. Als Konversionsstoff kommt üblicherweise ein speziell auf die von der Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Wellenlänge angepasster Leuchtstoff zum Einsatz. Da normalerweise nicht alle Strahlung sondern nur ein Teil umgewandelt wird, und das resultierende Mischlicht den Weißpunkt bestimmt, geht auch die Schichtdicke des Konversionsstoffes des Konversionselementes in den resultierenden Weißpunkt ein. Bei ungleichmäßigen Schichtdicken und damit einhergehenden Schwankungen der abgestrahlten Lichtfarbe kann durch Anpassung der Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes die Lichtfarbe so angepasst werden, dass sie über die verschiedenen Halbleiterlichtquellen möglichst gleich ist.Bevorzugt ist der getaktete Strom hierbei ein pulsmodulierter Strom. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Farbabstrahlverhalten der Halbleiterlichtquellen aus.The clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current can also be adjusted with respect to the layer thicknesses of the conversion substance of the conversion element. The conversion substance used is usually a phosphor specially adapted to the wavelength emitted by the semiconductor light source. Since not all radiation but only a part is normally converted, and the resulting mixed light determines the white point, the layer thickness of the conversion substance of the conversion element also enters the resulting white point. In the case of uneven layer thicknesses and associated fluctuations in the emitted light color, the light color can be adjusted by adapting the clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-cycles of the second clocked current so that they are as equal as possible over the various semiconductor light sources. Preferred the clocked current in this case a pulse modulated current. This has an advantageous effect on the color emission behavior of the semiconductor light sources.

Besonders bevorzugt ist der getaktete Strom ein pulsweitenmodulierter Strom. Mit dieser Maßnahme kann einerseits das Abstrahlverhalten der Halbleiterlichtquellen weiter positiv beeinflusst werden sowie das Betriebsgerät besonders einfach und kostengünstig aufgebaut werden.Particularly preferably, the pulsed current is a pulse width modulated current. On the one hand, this measure can further positively influence the radiation behavior of the semiconductor light sources, and the operating device can be constructed in a particularly simple and cost-effective manner.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist das Betriebsgerät eingerichtet, das Verhältnis der absoluten Stromhöhe zum Wert des arithmetischen Mittelwertes des getakteten Stromes mittels des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation einzustellen. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform sicher, die trotzdem volle Funktionalität aufweist.In a further embodiment, the operating device is set up to set the ratio of the absolute current level to the value of the arithmetic mean value of the pulsed current by means of the duty cycle of the pulse width modulation. This ensures a particularly simple and cost-effective embodiment, which nevertheless has full functionality.

Das Betriebsgerät ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eingerichtet, mehrere Lichtfunktionen für ein Fahrzeug bereitzustellen. Durch die zentrale Bereitstellung mehrerer Lichtfunktionen können zusätzliche Effekte erzielt werden, und die Kosten für diese Lichtfunktionen weiter gesenkt werden.The operating device is set up in a further preferred embodiment, several To provide lighting functions for a vehicle. By providing multiple lighting functions centrally, additional effects can be achieved and the cost of these lighting functions further reduced.

Dabei ist das Betriebsgerät eingerichtet, verschiedene Lichtfunktionen des Fahrzeuges mit unterschiedlichen absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes zu bewerkstelligen. Mit dieser Maßnahme kann man für jede Lichtfunktion einen anderen Farbort erreichen, was sich positiv auf die Unterscheidbarkeit der Lichtfunktionen des Fahrzeugs auswirkt.In this case, the operating device is set up to accomplish various light functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current. With this measure, you can achieve a different color location for each light function, which has a positive effect on the distinctness of the light functions of the vehicle.

In einer weiteren Ausführungsform werden bei mindestens einer Lichtfunktion die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes situationsbedingt angepasst. Dies kann die Sicherheit der Fahrzeugführung in vorher nicht gekannter Weise erhöhen und sehr nutzbringende Zusatzfunktionen ermöglichen.In a further embodiment, the absolute current levels of the pulsed current are adapted to the situation in at least one light function. This can increase the safety of the vehicle guidance in a previously unknown manner and allow very useful additional functions.

Situationsbedingt heißt im Folgenden, dass aufgrund einer bestimmten Situation, in der sich das Fahrzeug befindet die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes und damit der Weißpunkt des abgestrahlten Lichtes verändert wird. Eine Situationsbedingung kann z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges sein. Die Außentemperatur oder der aktuelle Niederschlag wie Regen oder Schnee kann ebenfalls eine Situationsbedingung sein.Depending on the situation means in the following, that due to a certain situation in which the vehicle is the absolute current levels of the pulsed current and thus the white point of the radiated light is changed. A situation condition may e.g. be the speed of the vehicle. The outside temperature or the current precipitation such as rain or snow can also be a situation condition.

Zum Beispiel können die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes aufgrund einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst werden, um beim Fahren sofort die ungefähre gefahrene Geschwindigkeit erkennen zu können, ohne auf den Tachometer sehen zu müssen.For example, the absolute current levels of the pulsed current may be adjusted based on a current speed of the vehicle to immediately recognize the approximate driving speed while driving without having to look at the speedometer.

Es können aber die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes auch aufgrund der Wetterverhältnisse, in denen sich das Fahrzeug befindet, angepasst werden. Dies kann zur Sicherheit beitragen, indem zum Beispiel anhand der Lichtfarbe des abgestrahlten Scheinwerferlichtes sofort erkennbar ist, dass die Fahrbahn sehr kalt und damit eventuell vereist ist.However, the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted due to the weather conditions in which the vehicle is located. This can contribute to safety by immediately recognizing, for example, based on the light color of the emitted headlight, that the road is very cold and thus possibly iced.

Die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes können aber auch aufgrund der aktuellen Temperatur der Halbleiterlichtquellen angepasst werden. Dies würde eine Überlastung und Überhitzung der Halbleiterlichtquellen anzeigen.However, the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted on the basis of the current temperature of the semiconductor light sources. This would indicate overload and overheating of the semiconductor light sources.

In einer anderen Ausführungsform können die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes abhängig von der kumulierten Leuchtdauer der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angepasst werden. Damit könnte man anhand der Lichtfarbe erkennen, wann die Halbleiterlichtquellen voraussichtlich ihr Lebensdauerende erreicht haben und wann mit einem Ausfall derselben zu rechnen ist.In another embodiment, the absolute current levels of the pulsed current can be adjusted as a function of the cumulative lighting duration of the at least one semiconductor light source. This could be seen by the light color, when the semiconductor light sources are expected to have reached their end of life and when to expect a failure of the same.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leuchtmoduls für ein Fahrzeug ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.Further advantageous developments and refinements of the lighting module according to the invention for a vehicle emerge from further dependent claims and from the following description.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.Preferred embodiments are to be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein in the presentation is not always distinguished in detail between device and use aspects; In any case, implicitly, the disclosure must be read with regard to all categories of claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:

1 den Stromverlauf eines Gleichstroms, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes gleich sind, 1 the current profile of a direct current, in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are the same,

2a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, und das Tastverhältnis geändert wird, 2a , b the current waveform of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the duty cycle is changed,

3a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, und der Absolutwert geändert wird, 3a , b the current waveform of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the absolute value is changed,

4a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, und das Tastverhältnis sowie der Absolutwert geändert wird, 4a , b the current waveform of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the duty cycle and the absolute value is changed,

5 den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, wobei die Stromwellenform frei aus verschiedenen Stromstärken und Halbwellenlängen zusammensetzbar ist, 5 the current profile of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, wherein the current waveform is freely composable from different current strengths and half-wavelengths,

6 eine sehr einfache Stromform mit unterschiedlichen Stromstärken, 6 a very simple current form with different currents,

7 ein Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten der ECE R48 Regelung , wobei vier verschiedene Weißpunkte für vier verschiedene absolute Stromwerte einer Halbleiterlichtquelle mit Konversionsschicht angegeben sind, 7 a section of a CIE standard color diagram with registered Planck or Black Body curve and the limits of ECE R48 control wherein four different white points are given for four different absolute current values of a conversion layer semiconductor light source,

8 ein Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten der ECE R48 Regelung , wobei die Standard-Binning-Klassen für Scheinwerfer mit angegeben sind, 8th a section of a CIE standard color diagram with registered Planck or Black-Body curve and the limits of ECE R48 control , where the standard binning classes for headlights are given,

9 die Funktionen der X (Cx) und Y (Cy) Koordinaten über den Betriebsstrom der Halbleiterlichtquelle, 9 the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates over the operating current of the semiconductor light source,

10 die Funktion der Lichtintensität über den Betriebsstrom der Halbleiterlichtquelle, 10 the function of the light intensity over the operating current of the semiconductor light source,

11 ein Leuchtmodul in einer ersten Ausführungsform mit zwei Gruppen von Halbleiterlichtquellen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können, 11 a light-emitting module in a first embodiment with two groups of semiconductor light sources, which can be controlled independently of one another,

12 ein Leuchtmodul einer zweiten Ausführungsform mit vier Gruppen von Halbleiterlichtquellen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können, 12 a light module of a second embodiment with four groups of semiconductor light sources, which can be controlled independently of each other,

13 ein Leuchtmodul einer dritten Ausführungsform mit vier Gruppen von Halbleiterlicht-quellen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. 13 a light emitting module of a third embodiment with four groups of semiconductor light sources, which can be controlled independently.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Kern der Erfindung ist die Ausnutzung eines Effektes, der bei vielen LEDs mit Konversionsschicht auftritt und bevorzugt bei einigen Hochleistungsleuchtdioden genutzt werden kann. Für viele Anwendungen werden heutzutage LEDs mit Konversionsschicht verwendet. Diese LEDs sind landläufig auch als weiße LEDs bekannt, wie zum Beispiel in DE 202014001376 , DE 102012223854 , DE 102014292863 , DE 102015218021 beschrieben. Das weiße Licht wird dadurch erzeugt, dass die LED selbst Licht mit einer Wellenlänge im blauen bis ultravioletten Bereich abstrahlt, und die Konversionsschicht dieses kurzwellige Licht dann zum Teil in Licht mit längeren Wellenlängen umwandelt. Ein Teil des blauen Lichtes tritt durch die Konversionsschicht hindurch, so dass das gesamte abgestrahlte Licht dann weiß erscheint und auf einer CIE-Normfarbtafel in der Nähe der Planck-Kurve, auch Black-Body-Kurve genannt, angesiedelt ist. Dieser Punkt wird im Folgenden Weißpunkt genannt. Das Wirkprinzip ist z.B. auf Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#Lumineszenz ) erläutert. Wenn im Folgenden von LEDs oder Leuchtdioden die Rede ist, sind damit immer vorbeschriebene weiße LEDs mit Konversionsschicht gemeint. Werden die LEDs mit einem getakteten Strom betrieben, wobei die Stromhöhe in einem Takt veränderbar ist, dann kann der Weißpunkt in gewissen Grenzen eingestellt werden. Die Stromhöhe in einem Takt ist die absolute Stromhöhe in diesem Takt, also der größte kurzzeitig an die LED angelegte Strom. Die Lichtstärke der LED ist u.a. abhängig vom mittleren Strom, der durch die LED fließt. Hier ist das arithmetische Mittel des Stromes proportional zur Lichtstärke. Über den größten absolut fließenden Strom kann also die Lichtfarbe eingestellt werden, während die mittlere Stromstärke zur Einstellung der Lichtstärke herangezogen werden kann.The core of the invention is the utilization of an effect that occurs in many LEDs with conversion layer and can be used preferably in some high-performance light emitting diodes. For many applications, LEDs with a conversion layer are used today. These LEDs are also commonly known as white LEDs, such as in DE 202014001376 . DE 102012223854 . DE 102014292863 . DE 102015218021 described. The white light is generated by the fact that the LED itself emits light with a wavelength in the blue to ultraviolet range, and then the conversion layer converts this short-wave light partly into light with longer wavelengths. Part of the blue light passes through the conversion layer so that all of the emitted light appears white and is located on a CIE standard color chart near the Planck curve, also called the black body curve. This point is called white point below. The operating principle is eg on Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode#Lumineszenz ) explained. Whenever LEDs or light-emitting diodes are mentioned below, they always mean white LEDs with a conversion layer as described above. If the LEDs are operated with a pulsed current, wherein the current level is variable in one cycle, then the white point can be adjusted within certain limits. The current level in one cycle is the absolute current level in this cycle, ie the largest current briefly applied to the LED. The light intensity of the LED depends, among other things, on the average current flowing through the LED. Here the arithmetic mean of the current is proportional to the intensity of light. Thus, the light color can be set via the largest, absolutely flowing current, while the average current intensity can be used to adjust the light intensity.

1 zeigt den Stromverlauf eines Gleichstroms 110. Bei Gleichstrom sind der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes gleich. Hier entspricht also der größte an die LED angelegte Strom dem mittleren Strom, der durch die LED fließt. Der Strom beträgt in beiden Fällen 1A. 1 shows the current flow of a direct current 110 , For DC, the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are the same. Here, the largest current applied to the LED corresponds to the average current flowing through the LED. The current is 1A in both cases.

2a zeigt den Stromverlauf 210 eines rechteckförmigen getakteten Stromes, bei dem der Absolutwert 214 des Stromes und der arithmetische Mittelwert 212 des Stromes unterschiedlich sind. Das Signal ist eine Art PWM-Signal, bei dem in einer Halbwelle ein höherer Strom 214 (der höhere Absolutwert 214 des Stromes, im Folgenden auch HIGH Puls genannt) und in der anderen Halbwelle in niedrigerer Strom 216 (der niedrigere Absolutwert 216 des Stromes, im Folgenden auch LOW Puls genannt) fließt. Der höhere Absolutwert 214 des Stromes in der einen Halbwelle beträgt hier 2A, der niedrigere Absolutwert des Stromes in der anderen Halbwelle 216 beträgt 1A. Der arithmetische Mittelwert bei dem gezeigten Tastverhältnis von 50% beträgt hier (1A + 2A)/2 = 1,5A. Die Lichtstärke der LED ist also im Wesentlichen abhängig vom arithmetischen Mittelwert (= 1,5A), während der zeitintegrale Weißpunkt der LED vom zeitlichen Summenwert des höheren Absolutwerts (= 2A) des Stromes 214 und dem zeitlichen Summenwert der Stromstärke des niedrigeren Absolutwertes des Stromes 216 abhängt. In 2b wird bei gleichbleibendem Absolutwerten des Stroms 224 das Pulsweitenverhältnis des rechteckförmigen getakteten Stromes 220 verändert und damit auch die Zeitanteile und damit die zeitliche Summenwerte der Wellenlängen des jeweilig abgestrahlten Lichtes. Der Mittelwert des Stroms 222 ergibt sich also aus dem Zeitanteil des höheren Absolutwertes 224 und dem Zeitanteil des niedrigeren Absolutwertes 226. Bei einer reinen Veränderung des Taktverhältnisses ändert sich damit auch der arithmetische Mittelwert 222 des Stromes, in diesem Fall erhöht er sich. Damit steigt beim Wechsel des Betriebsmodus gemäß 2a zu der des in 2b dargestellten auch die abgestrahlte Lichtintensität und auch der Weißpunkt verändert sich. Bei diesem Verfahren werden also die abgestrahlte Lichtintensität sowie die abgestrahlten Wellenlängen verändert. Dadurch können je nach Betriebsverfahren zwei unterschiedliche Weißpunkte eingestellt werden, was dann in der zeitlichen Überlagerung der Weißpunkte gemäß der jeweiligen Taktverhältnisse im Unterschied zu dem Weißpunkt einer mit einem konstanten, dem arithmetischen Mittelwert entsprechenden, Stromwerts betriebenen Leuchtdiode zu einem veränderten Farbeindruck führt. Es ist anzumerken, dass die beiden unteren Absolutwerte 216 und 226 der Betriebsströme nicht gleich Null sind, so dass die damit betrieben LEDs zu jedem Zeitpunkt Licht emittieren sollen. Diese Aussage gilt auch für nachfolgenden 3 bis 5. 2a shows the current flow 210 a rectangular clocked current, in which the absolute value 214 of the current and the arithmetic mean 212 of the stream are different. The signal is a kind of PWM signal, where in a half-wave, a higher current 214 (the higher absolute value 214 of the current, also called HIGH pulse below) and in the other half-wave into lower current 216 (the lower absolute value 216 of the current, also called LOW pulse below) flows. The higher absolute value 214 of the current in the one half-wave is 2A, the lower absolute value of the current in the other half-wave 216 is 1A. The arithmetic mean at 50% duty cycle shown here is (1A + 2A) / 2 = 1.5A. The light intensity of the LED is thus essentially dependent on the arithmetic mean (= 1.5A), while the time-integral white point of the LED from the temporal sum value of the higher absolute value (= 2A) of the current 214 and the temporal sum value of the current intensity of the lower absolute value of the current 216 depends. In 2 B becomes at constant absolute values of the current 224 the pulse width ratio of the rectangular clocked current 220 changes and thus also the time shares and thus the temporal sum values of the wavelengths of the respective radiated light. The mean value of the current 222 thus results from the time proportion of the higher absolute value 224 and the time portion of the lower absolute value 226 , In a pure change of the clock ratio and thus the arithmetic mean value changes 222 the current, in this case it increases. This increases according to the change of the operating mode 2a to that of the 2 B also displayed the emitted light intensity and also the white point changes. In this method, therefore, the radiated light intensity and the radiated wavelengths are changed. This can vary depending on Operating method two different white points are set, which then leads in the temporal superimposition of the white points according to the respective clock ratios in contrast to the white point of a constant, the arithmetic mean corresponding current value operated LED to a different color impression. It should be noted that the two lower absolute values 216 and 226 the operating currents are not equal to zero so that the LEDs operated therewith shall emit light at all times. This statement also applies to subsequent ones 3 to 5 ,

Der Stromverlauf in 3a ist ähnlich zu dem in 2. Es handelt sich ebenfalls um eine Art Pulsweitenmodulation mit zwei verschiedenen Stromhöhen 314, 316 in den Pulshalbwellen der Stromform 310. Diese weist einen arithmetischen Mittelwert 312 auf. In 3b wird nun die Pulshöhe modifiziert, aber die Pulszeiten gleich gelassen. Dabei wird der High-Puls um den gleichen Stromwert erhöht, wie der LOW-Puls erniedrigt wird. Dadurch ändert sich der arithmetische Mittelwert 322 nicht gegenüber dem arithmetische Mittelwert 312 der Stromform in 3a. Jedoch ändern sich die Absolutwerte 320, 326 der Stromhöhen der Stromform, was zu unterschiedlichen Wellenlängen beim abgestrahlten Licht einer damit betriebenen LED führt. Mit dieser Maßnahme wird die Farbspreizung des abgestrahlten Lichtes einer LED noch größer. Der arithmetische Mittelwert des Stromes bleibt aber unverändert, damit bleibt die Intensität des abgestrahlten Lichtes unverändert. Wie bereits beim Übergang der Betriebsweise von 2a zu der von 2b erfolgt auch hier beim Übergang der Betriebsweise von 3a zu der von 3b aufgrund der jeweiligen Zeitanteile der beiden Weißpunkte eine Änderung des (integralen) Farbeindrucks. Die beiden Weißpunkte liegen hier innerhalb des oben beschriebenen Weißfelds gemäß der ECE R48 Regelung . Je nach Betriebsweise und nach der absoluten Stromhöhe in den Halbwellen können die Weißpunkte aber auch in anderen Bereichen des CIE-Normfarbdiagramms liegen.The current flow in 3a is similar to the one in 2 , It is also a kind of pulse width modulation with two different current levels 314 . 316 in the pulse half-waves of the current form 310 , This has an arithmetic mean 312 on. In 3b Now the pulse height is modified, but the pulse times are left the same. The high-pulse is increased by the same current value as the LOW-pulse is lowered. This changes the arithmetic mean 322 not compared to the arithmetic mean 312 the current shape in 3a , However, the absolute values change 320 . 326 the current levels of the current form, which leads to different wavelengths in the emitted light of an LED operated therewith. With this measure, the color spread of the emitted light of an LED is even greater. However, the arithmetic mean value of the current remains unchanged, so that the intensity of the radiated light remains unchanged. As already at the transition of the mode of operation of 2a to the of 2 B takes place here also at the transition of the mode of operation 3a to the of 3b due to the respective time shares of the two white points a change of the (integral) color impression. The two white points are here within the white field described above according to the ECE R48 control , Depending on the mode of operation and the absolute current level in the half-waves, the white points may also lie in other areas of the CIE standard color diagram.

In 4 wird nun die absoluten Stromhöhe der unteren Stromwerte 216, 426 verändert und gleichzeitig wie in 2 der Tastgrad ebenfalls verändert. Die Zeitdauer des HIGH-Pulses 414, 424 ist in 4b länger, die des LOW-Pulses 416, 426 kürzer. Dadurch ist der arithmetische Mittelwert des Stromes höher, und die abgestrahlte Lichtintensität ebenfalls. Der gegenüber 4a abgesenkte untere Absolutwert der Stromhöhe 426 führt zu einer weiteren Aufspreizung der beiden Weißpunkte gemäß dem Unterschied der Stromwerte 424, 426 und damit zu einer Veränderung des integralen Farbeindrucks. Es werden also wie in den vorangegangenen Figuren die Wellenlängen des abgestrahlten Lichts und damit die Lichtfarbe durch das beschriebene Betriebsschema der LEDs verändert.In 4 now becomes the absolute current level of the lower current values 216 . 426 changed and at the same time as in 2 the duty cycle also changed. The duration of the HIGH pulse 414 . 424 is in 4b longer, that of the LOW pulse 416 . 426 shorter. As a result, the arithmetic mean of the current is higher, and the radiated light intensity is also higher. The opposite 4a lowered lower absolute value of the current level 426 leads to a further spreading of the two white points according to the difference of the current values 424 . 426 and thus to a change in the integral color impression. Thus, as in the preceding figures, the wavelengths of the radiated light and thus the light color are changed by the operating scheme of the LEDs described.

5 wiederum zeigt eine freie Stromform mit variierenden Pulshöhen und mittleren Stromwerten. Hier sind die immer rechteckigen Stromhöhen der verschiedenen Pulse frei aneinander gefügt. Damit kann bei entsprechenden Wissen um die stromabhängige Wellenlängenverschiebungen der verschiedenen Wellenlängen erstens wie bei den oben beschriebenen Verfahren ein entsprechender jeweiliger Farbort (Weißpunkt) eingestellt werden. Im zeitlichen Summenwert aller jeweiligen Weißpunkte ergibt sich ein für das menschliche Auge oder einem Sensor einstellbarer Summenfarbort und damit ein einstellbarer Farbeindruck. Weiterhin kann aber ebenfalls aufgrund des bei entsprechender Stromform geändertem Wellenlängenspektrum auch die Farbwiedergabe lediglich durch die in 5 beispielhaft beschriebene Ausführungsform verbessert werden. 5 again shows a free current waveform with varying pulse heights and mean current values. Here are the always rectangular current heights of the different pulses freely joined together. Thus, with appropriate knowledge of the current-dependent wavelength shifts of the different wavelengths, firstly, as in the above-described methods, a corresponding respective color locus (white point) can be set. The temporal sum value of all respective white points results in an adjustable sum color location for the human eye or a sensor and thus an adjustable color impression. Furthermore, however, also due to the changed with appropriate current waveform wavelength spectrum and the color reproduction only by the in 5 Example described embodiment can be improved.

6 zeigt eine sehr einfache Stromform. Der Strom wird einfach innerhalb der zulässigen Stromgrenzwerte der verwendeten LEDs erhöht oder erniedrigt. Je nach Höhe der Stromform ergibt sich ein entsprechender Weißpunkt. Die Höhe der Stromform bestimmt aber auch die Lichtintensität des abgestrahlten Lichtes. Mit dieser einfachen Stromform kann also der Weißpunkt nicht von der Lichtstärke entkoppelt werden. 6 shows a very simple current form. The current is simply increased or decreased within the allowable current limits of the LEDs used. Depending on the height of the current form results in a corresponding white point. The height of the current form also determines the light intensity of the emitted light. With this simple current form, the white point can not be decoupled from the light intensity.

7 zeigt einen Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten 31 der ECE Regelung R48 , wobei vier verschiedene Weißpunkte 33, 34, 35, 36 für vier verschiedene absolute Stromwerte der Halbleiterlichtquelle angegeben sind. Das CIE Normfarbdiagramm ist ein Diagramm zur Darstellung einer Lichtfarbe eines von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichtes. Eine Erläuterung kann z.B. auf Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/CIE-Normvalenzsystem ) abgerufen werden. Die ECE R48 Regelung enthält Vorschriften für Lichtquellen an Fahrzeugen, die im Straßenverkehr teilnehmen. Für Scheinwerfer ist für das abgestrahlte Licht z.B. der Bereich 31 im CIE Diagramm vorgeschrieben. Dieser Bereich orientiert sich grob entlang der Planck-Kurve 32 und lässt in einem gewissen Bereich um die Planck-Kurve 32 herum verschiedene Lichtfarben zu. Je nach Höhe des Absolutwertes des die LED durchfließenden Stromes verschiebt sich der Weißpunkt des von der LED abgestrahlten Lichtes. 7 shows a section of a CIE standard color diagram with registered Planck or Black Body curve and the limits 31 of the ECE regulation R48 , where four different white points 33 . 34 . 35 . 36 are given for four different absolute current values of the semiconductor light source. The CIE standard color chart is a diagram illustrating a light color of a light emitted from a light source. An explanation can be found eg on Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/CIE-Normvalenzsystem ). The ECE R48 control contains rules for light sources on vehicles used in road traffic. For headlights is for the radiated light, for example, the area 31 prescribed in the CIE diagram. This area is roughly oriented along the Planck curve 32 and lets in a certain range around the Planck curve 32 around different light colors. Depending on the absolute value of the current flowing through the LED, the white point of the light emitted by the LED shifts.

Dabei entsprechen die 4 unterschiedlichen dargestellten Weißpunkte 33, 34, 35 und 36 vier unterschiedlichen Absolutwerten des die LED durchfließenden Stromes:
Weißpunkt 33: 200mA
Weißpunkt 34: 500mA
Weißpunkt 35: 1000mA
Weißpunkt 36: 1500mAHere are the 4 different white points shown 33 . 34 . 35 and 36 four different absolute values of the current flowing through the LED:
White point 33 : 200mA
White point 34 : 500mA
White point 35 : 1000mA
White point 36 : 1500mA

Abhängig von der Stromhöhe kann also eine Verschiebung des Farbortes des Lichts erreicht werden und damit eine für das menschliche Auge unterschiedliche Anmutung des abgestrahlten Lichtes. Bei einem Wechsel der Stromstärke wie in den 2 bis 5 beschrieben werden also in den jeweiligen Taktzeiten verschiedene Farborte eingestellt und damit im zeitlichen Summenwert ein daraus resultierender integraler Farbeindruck für das menschliche Auge oder einem Sensor, beispielsweise einem Kamera-CCD-Chip. Depending on the current level, therefore, a shift of the color location of the light can be achieved and thus a different impression of the radiated light for the human eye. When changing the current as in the 2 to 5 Thus, different color loci are set in the respective cycle times and thus in the temporal sum value a resulting integral color impression for the human eye or a sensor, for example a camera CCD chip.

8 zeigt einen Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten 31 der ECE Regelung R48 . Zusätzlich sind hier noch die verschiedenen Standard Automotive Binningklassen für weiße LEDs 81 bis 87 eingetragen. Es ist gut zu sehen, dass auch innerhalb der Binningklassen der Farbort der einzelnen LEDs nicht einheitlich sein muss sondern sich innerhalb des dargestellten Vierecks der jeweiligen Klasse 81 bis 87 bewegen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, den Farbort z.B. bei einem Scheinwerfer so anzupassen, dass zumindest einige LEDs derselben Binningklasse oder einer benachbarten Binningklasse das Licht mit im Wesentlichen demselben Farbort abstrahlen, so dass das Aussehen z.B. eines Fahrzeuges nach außen hin einheitlicher ist. 8th shows a section of a CIE standard color diagram with registered Planck or Black Body curve and the limits 31 of the ECE regulation R48 , In addition, here are the different standard automotive binning classes for white LEDs 81 to 87 entered. It is good to see that even within the binning classes the color location of the individual LEDs does not have to be uniform but within the quadrangle of the respective class 81 to 87 can move. With the method according to the invention, it is now possible to adapt the color locus eg in a headlight so that at least some LEDs of the same binning class or of a neighboring binning class emit the light with essentially the same color locus, so that the appearance eg of a vehicle is more uniform towards the outside.

9 zeigt die Funktionen der X(Cx) und Y(Cy) Koordinaten des Weißpunktes auf der CIE-Normfarbtafel über den Betriebsstrom der LED. Es ist gut zu sehen dass die Koordinaten eine recht starke Abhängigkeit vom Absolutwert des Betriebsstroms aufweisen. Die Kurvenverläufe über den Betriebsstrom verlaufen dabei nichtlinear. Bei steigendem Strom durch die LED verringern sich die Cx und Cy Koordinatenwerte hin zu kleineren Werten, was einer Verschiebung ins blaue beziehungsweise zu höherer Lichtfarbe hin bewirkt. Bei der Verwendung anderer Leuchtstoffzusammensetzungen können die Kurven unterschiedlich zu der in 9 dargestellten sein. Somit lässt sich durch Auswahl geeigneter Leuchtstoffe der Kurvenverlauf an die zu erfüllenden Anforderungen einstellen bzw. anpassen. Damit ist es auch möglich, weitere Farbortbereiche innerhalb des CIE-Farbdreiecks einzustellen. 9 shows the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates of the white point on the CIE standard color chart over the operating current of the LED. It is good to see that the coordinates have a very strong dependence on the absolute value of the operating current. The curves over the operating current run non-linearly. As the current through the LED increases, the Cx and Cy coordinate values decrease toward smaller values, causing a shift to the blue or higher light color, respectively. When using other phosphor compositions, the curves may differ from those in 9 be shown. Thus, by selecting suitable phosphors, the curve shape can be adjusted or adapted to the requirements to be met. This also makes it possible to set additional color loci within the CIE color triangle.

10 zeigt die Funktion 11 der Lichtintensität über den mittleren Betriebsstrom der LED. Diese ist annähernd linear, mit höheren Strömen fällt die Effizienz der LED aufgrund der höheren Betriebstemperaturen und damit der verminderten Konversionseffizienz des Leuchtstoffs leicht ab. Beim Nennstrom der LED hat die Lichtintensität einen Wert von 1. 10 shows the function 11 the light intensity over the average operating current of the LED. This is approximately linear, with higher currents the efficiency of the LED drops slightly due to the higher operating temperatures and thus the reduced conversion efficiency of the phosphor. At the nominal current of the LED, the light intensity has a value of 1.

Die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes kann nun von der Intensität des abgestrahlten Lichtes entkoppelt werden, wenn die LED mit einem getakteten Strom, z.B. mit einer Pulsweitenmodulation (PWM) betrieben wird. Dabei kann in der stromfließenden Halbwelle der Absolutwert des Stromes und damit der Weißpunkt des abgestrahlten Lichtes eingestellt werden, während über das Tastverhältnis der mittlere Strom und damit die Intensität des abgestrahlten Lichtes eingestellt werden kann.The color temperature of the emitted light can now be decoupled from the intensity of the emitted light when the LED is supplied with a pulsed current, e.g. is operated with a pulse width modulation (PWM). In this case, in the current-flowing half-wave of the absolute value of the current and thus the white point of the emitted light can be adjusted, while on the duty cycle of the average current and thus the intensity of the emitted light can be adjusted.

Dieser Effekt wird nun dazu benutzt, um verschiedene Lichtfunktionen bei Fahrzeugen positiv aufzuwerten.This effect is now used to positively enhance various light functions in vehicles.

Zum Beispiel kann bei einem LED-Scheinwerfer beim Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht die Lichtfarbe des Scheinwerferlichtes ebenfalls umgeschaltet werden, um z.B. beim Fernlicht eine höhere Farbtemperatur als beim Abblendlicht zu realisieren. For example, in an LED headlamp when switching between dipped and high beam, the light color of the headlight may also be switched to e.g. to achieve a higher color temperature in high beam than in low beam.

Die Einstellung der Lichtfarbe kann auch abhängig von der Geschwindigkeit sein, z.B. kann mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeuges eine höhere Lichtfarbe eingestellt werden. Die Lichtfarbe kann dann bei einer Geschwindigkeit von 50km/h etwa 4000K betragen und mit steigender Geschwindigkeit ebenfalls steigen um bei 200km/h etwa 6500K zu betragen.The adjustment of the light color may also be dependent on the speed, e.g. can be set with increasing speed of the vehicle, a higher light color. The light color can then be at a speed of 50km / h about 4000K and with increasing speed also rise to be at 200km / h about 6500K.

Weiterhin kann die Lichtfarbe auch abhängig von dem aktuellen Wetter sein, in dem sich das Fahrzeug befindet. Hierfür kann z.B. ein Regensensor eines Automobils verwendet werden, und bei Regen die Lichtfarbe hin zur niedrigeren Farbtemperaturen verändert werden, da damit eine bessere Sicht gegeben ist.Furthermore, the light color can also be dependent on the current weather in which the vehicle is located. For this purpose, e.g. a rain sensor of an automobile can be used, and when it rains the light color can be changed to the lower color temperatures, since this gives a better view.

Auch kann die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes abhängig von der Außentemperatur sein. Es ist auch denkbar die Farbtemperatur abhängig von der Temperatur der LEDs. Generell kann die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes von Umwelteinflüssen wie Regen, Schnee, Nebel, Tag, Nacht oder Dämmerung abhängig sein, um positive Effekte auf den Fahrer zu erzielen und die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen.Also, the color temperature of the emitted light may be dependent on the outside temperature. It is also conceivable the color temperature depending on the temperature of the LEDs. In general, the color temperature of the radiated light can be dependent on environmental influences such as rain, snow, fog, day, night or dusk, in order to achieve positive effects on the driver and to increase road safety.

Auch ist es möglich, durch das Verfahren der gemäß oben beschriebenen einstellbaren Lichtfarben bzw. des sich daraus ergebenden integralen Farbeindrucks, die Lichtfarbe an die altersmäßig veränderte spektrale Augenempfindlichkeit des Fahrzeugführers und/oder der Mitreisenden zumindest teilweise anzupassen, zum Beispiel, indem der Blauanteil gemäß des Alters erhöht wird. Hierbei kann die in Betracht kommende Person eine Altersangabe einstellen oder mittels einer Biofeedback-Methode (z.B. Augenvermessung durch Bord-Kamera) dem Fahrzeug zur Verfügung stellen. Dieses Verfahren kann somit insbesondere auf für die sich altersgemäß veränderte Dämmerungs- und Nachtempfindlichkeit der menschlichen Augensensoren (Stäbchen, Zapfen) angewandt werden, womit die Fahrsicherheit erhöht wird.It is also possible, by the method of the adjustable light colors described above or the resulting integral color impression, to at least partially adapt the light color to the age-changed spectral eye sensitivity of the vehicle driver and / or passengers, for example by adjusting the blue component in accordance with the Age is increased. In this case, the person in question can set an age or provide the vehicle by means of a biofeedback method (eg eye measurement by on-board camera). This method can thus in particular for the age-related changes in twilight and night sensitivity human eye sensors (rods, cones) are applied, whereby the driving safety is increased.

In einer Ausgestaltung sind dabei eine Vielzahl von LEDs auf einem Modul angeordnet und werden alle gemeinsam von einem PWM-Signal angesteuert, so dass alle LEDs auf den gleichen jeweiligen Weißpunkt eingestellt werden. Die LEDs können dabei in Serie oder parallel geschaltet sein. Es kann aber auch eine Mischform von Serien- und Parallelschaltung vorkommen.In one embodiment, a plurality of LEDs are arranged on a module and are all controlled jointly by a PWM signal, so that all the LEDs are set to the same respective white point. The LEDs can be connected in series or in parallel. But it can also occur a hybrid form of series and parallel connection.

In einer anderen Ausgestaltung werden die auf dem Modul angeordneten LEDs in einer oder mehreren Gruppen aufgeteilt. Diese Gruppen können vom Betriebsgerät einzeln mit unterschiedlichen Strom/Tastverhältnissen angesteuert werden und somit jeweils in unterschiedlichen, sich aus den jeweiligen Stromstärken ergebenden, Lichtfarben leuchten. In another embodiment, the LEDs arranged on the module are divided into one or more groups. These groups can be individually controlled by the operating device with different current / duty cycles and thus shine in different, resulting from the respective currents, light colors.

11 zeigt ein Leuchtmodul 1 in einer ersten Ausführungsform mit zwei Gruppen von LEDs 5, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Die LEDs 5 sind auf diesem Modul kreisflächenförmig angeordnet. Dabei werden die LEDs in eine Gruppe innerer LEDs 51 und eine Gruppe äußerer LEDs 52 angeordnet. Diese können unterschiedlich angesteuert werden, so dass z.B. die Gruppe äußerer LEDs 52 mit einer höheren Farbtemperatur betrieben werden als die Gruppe innerer LEDs 51, oder auch umgekehrt. 11 shows a light module 1 in a first embodiment with two groups of LEDs 5 that can be controlled independently of each other. The LEDs 5 are arranged on a circular surface on this module. The LEDs become a group of internal LEDs 51 and a group of external LEDs 52 arranged. These can be controlled differently, so that eg the group of external LEDs 52 be operated at a higher color temperature than the group of internal LEDs 51 , or vice versa.

12 zeigt ein Leuchtmodul einer zweiten Ausführungsform mit fünf Gruppen von LEDs, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Hierbei gibt es vier äußere Gruppen 531, 532, 533 und 534, die außen in Umfangsrichtung auf der kreisförmigen Fläche des LED-Moduls 1 angeordnet sind. Eine innere Gruppe 535 umfasst die inneren LEDs 5, die keiner der äußeren Gruppe angehören. Auch hier ist das Betriebsgerät eingerichtet, die Gruppen unabhängig voneinander anzusteuern und über die Verhältnisse von absoluter Stromhöhe und Tastverhältnis unterschiedliche Lichtfarben bei gleichbleibender Leuchtintensität zu erreichen. Hierbei können z.B. die äußeren Gruppen auch zeitlich versetzt voneinander mit verschiedenen Lichtfarben betrieben werden, so dass sich ein über die Zeit ändernder Lichteffekt ergibt. Dies kann eine Art Lauflicht sein, beispielsweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigesinn oder mit wechselnden Uhrzeigersinn, oder auch ein blinkender Betrieb, zum Beispiel alle vier äußeren Gruppen gleichzeitig, oder auch wechselseitig, so dass zwei sich gegenüberliegenden Außen-Gruppen gemeinsam angesteuert werden und zwar mit einem anderen Taktverhältnis als die beiden andere Außen-Gruppen, oder dass zwei benachbarte Außengruppen unterschiedlich angesteuert werden als die beiden anderen Außen-Gruppen. Hierbei ist zu beachten, dass die LEDs nicht ausgeschaltet werden, sondern lediglich in der Lichtfarbe umgeschaltet werden. Auch ist es möglich, die innere Gruppe und einige oder alle Außengruppen mit derselben Taktmodulation gegengetaktet anzusteuern, das heißt, dass die jeweiligen Pulsformen der beiden gegengetakteten Gruppen um den jeweiligen mittleren Stromwert gespiegelt sind, so dass also beispielweise, wenn die äußeren LED-Gruppen einen HIGH-Stromwert erhalten, die innere Gruppe einen LOW-Stromwert erhält und umgekehrt. Hier ist also eine Vielzahl von Variationen möglich, die alle einen zeitlich und/oder örtlich veränderten Farbeindruck bewirken. 12 shows a lighting module of a second embodiment with five groups of LEDs that can be controlled independently. There are four outer groups 531 . 532 . 533 and 534 extending circumferentially outward on the circular surface of the LED module 1 are arranged. An inner group 535 includes the inner LEDs 5 that do not belong to any of the outer groups. Here, too, the operating device is set up to control the groups independently of one another and to achieve different light colors with the same luminous intensity via the ratios of absolute current height and duty cycle. In this case, for example, the outer groups can also be operated offset in time with different light colors, resulting in a changing light effect over time. This may be a kind of running light, for example, clockwise or counterclockwise or clockwise, or even a flashing operation, for example, all four outer groups simultaneously, or even mutually, so that two opposing outer groups are controlled together and that with a different clock ratio than the two other outdoor groups, or that two adjacent outdoor groups are controlled differently than the other two outdoor groups. It should be noted that the LEDs are not switched off, but only switched in the light color. It is also possible to control the inner group and some or all outer groups counter clocked with the same clock modulation, that is, that the respective pulse shapes of the two counter-clocked groups are mirrored around the respective average current value, so that, for example, when the outer LED groups a HIGH current value obtained, the inner group receives a LOW current value and vice versa. So here is a variety of variations possible, all cause a temporally and / or locally changed color impression.

13 zeigt ein Leuchtmodul einer dritten Ausführungsform mit vier Gruppen von LEDs, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Hier sind die LEDs 5 quadratisch angeordnet und die Gruppen in vier Balken 541, 542, 543, 544 angeordnet, die zusammen wiederum das Quadrat ergeben. Werden auch hier die Gruppen in einer zeitlich ablaufenden Reihenfolge, also zum Beispiel zuerst die Gruppe 541, dann die Gruppe 542 und so weiter, mit unterschiedlichen Lichtfarben betrieben, so lassen sich Wisch- oder Blinkeffekte erzielen. Dabei können die Gruppen horizontal (Zeilen) oder vertikal (Spalten) ausgerichtet sein. Auch können Gruppen definiert werden, bei denen LEDs verschiedener Zeilen und Spalten zu einer neuen Gruppe zusammengefasst werden. Die Gruppeneinteilung kann zeitlich konstant sein oder sich zum Beispiel nach konstanten, frei definierten oder zufälligen Zeitabständen ändern, beispielsweise durch ein dafür vorgesehenes Betriebsprogramm. Wie weiter oben bereits erwähnt, kann dieser Effekt dazu benutzt werden, um verschiedene Lichtfunktionen bei Fahrzeugen positiv aufzuwerten oder bei unterschiedlichen Fahrbedingungen (Geschwindigkeit, Wetter, Sichtverhältnisse, etc.) zum Einsatz kommen. 13 shows a lighting module of a third embodiment with four groups of LEDs that can be controlled independently. Here are the LEDs 5 arranged square and the groups in four bars 541 . 542 . 543 . 544. arranged, which together turn the square. Here are the groups in a time-sequential order, so for example first the group 541 , then the group 542 and so on, operated with different light colors, so wiping or Blink effects can be achieved. The groups can be aligned horizontally (rows) or vertically (columns). It is also possible to define groups in which LEDs of different rows and columns are combined to form a new group. The group division can be constant in time or, for example, change according to constant, freely defined or random time intervals, for example by means of a dedicated operating program. As already mentioned above, this effect can be used to positively enhance various light functions in vehicles or in different driving conditions (speed, weather, visibility, etc.) are used.

Im Allgemeinen lässt sich dieses Betriebsverfahrens zur Einstellung des Farbeindrucks auch auf andere Lichtquellen anwenden, so zum Beispiel auf organische Leuchtdioden OLED, auf Laser-Activated-Remote-Phosphor LARP Lichtquellen und auf nicht phosphorkonvertierte Leuchtdioden LED, sowie auf eine Kombination dieser Lichtquellen. In general, this operating method for adjusting the color impression can also be applied to other light sources, such as organic light-emitting diodes OLED, to laser-activated remote phosphor LARP light sources and non-phosphorus LED light emitting diodes, as well as to a combination of these light sources.

Auch müssen die sich mit den jeweilig anliegenden Puls- bzw. Takt-Verhältnissen einstellbaren Weißpunkte nicht nur innerhalb der ECE-Weißfeldes gemäß der Regelung R48 liegen, sondern können auch in anderen Bereichen des Farbdreiecks liegen. Damit wird dieses Verfahren auch für Anwendungen z.B. aus den Bereichen Architekturbeleuchtung, Effektbeleuchtung, Unterwasserbeleuchtung, Signalleuchten, Schiffscheinwerfer, und Studiobeleuchtung, anwendbar.Also, the adjustable with the respective applied pulse or clock ratios white points not only within the ECE white field according to the Regulation R48 lie, but can also lie in other areas of the color triangle. Thus, this method is also applicable for applications such as architectural lighting, effect lighting, underwater lighting, signal lights, ship lights, and studio lighting.

Auch können die Zeitdauern der Taktraten, also die zeitliche Länge der jeweiligen HIGH- und LOW-Stromwerte dem Integrationsverhalten des menschlichen Auges und/oder eines Foto-Sensors und/oder eines Kamera-Chips angepasst sein. Diese Zeitintervalle können im Bereich von Mikrosekunden, Millisekunden oder Sekundenbereich sein.Also, the durations of the clock rates, ie the length of time of the respective HIGH- and LOW current values adapted to the integration behavior of the human eye and / or a photo sensor and / or a camera chip. These time intervals can be in the range of microseconds, milliseconds or seconds.

Dieses Verfahren lässt sich auch in abgewandelter Form auf Puls- bzw. Taktsequenzen anwenden, bei denen der LOW-Stromwert auf Null abgesenkt wird. Die damit einhergehende Absenkung des Lichtniveaus kann zum Beispiel dann angewendet werden, wenn ein Scheinwerfer bei veränderten oder speziell eingestellter Lichtfarbe langsam auf- oder abgeblendet werden soll.This method can also be applied in a modified form to pulse or clock sequences in which the LOW current value is lowered to zero. The concomitant lowering of the light level can be used, for example, when a headlamp is to be slowly faded up or faded in the case of changed or specially adjusted light color.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Leuchtmodullight module
5 5: Leuchtdioden, LEDsLEDs, LEDs
51 51: Gruppe innerer LEDsGroup of internal LEDs
52 52: Gruppe äußerer LEDsGroup of external LEDs
531–534 531-534: Gruppe äußerer LEDsGroup of external LEDs
535 535: Gruppe innerer LEDsGroup of internal LEDs
541–544 541-544: Balkenförmige Gruppe von LEDsBar-shaped group of LEDs
11 11: Funktion der Lichtintensität über den mittleren Betriebsstrom der LEDFunction of the light intensity over the average operating current of the LED
31 31: Grenzwertkurve der ECE Regelung R48 im CIE NormfarbdiagrammLimit curve of ECE regulation R48 in the CIE standard color chart
32 32: Black-Body oder Planckkurve im CIE NormfarbdiagrammBlack-Body or Planck curve in CIE standard color chart
33–36 33-36: Weißpunkte im CIE NormfarbdiagrammWhite points in the CIE norm color chart
81–87 81-87: Standard Automotive Binningklassen für ScheinwerferStandard Automotive Binning classes for headlights
110 110: Gleichstromdirect current
210, 220210, 220: Stromwellenform des getakteten Stromes Current waveform of the pulsed current
212, 222212, 222: arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes arithmetic mean of the clocked current
214, 224214, 224: oberer Absolutwert des getakteten Stromes upper absolute value of the pulsed current
216, 226216, 226: unterer Absolutwert des getakteten Stromes lower absolute value of the clocked current
310, 320310, 320: Stromwellenform des getakteten Stromes Current waveform of the pulsed current
312, 322312, 322: arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes arithmetic mean of the clocked current
314, 324314, 324: oberer Absolutwert des getakteten Stromes upper absolute value of the pulsed current
316, 326316, 326: unterer Absolutwert des getakteten Stromes lower absolute value of the clocked current
410, 420410, 420: Stromwellenform des getakteten Stromes Current waveform of the pulsed current
412, 422412, 422: arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes arithmetic mean of the clocked current
414, 424414, 424: oberer Absolutwert des getakteten Stromes upper absolute value of the pulsed current
416, 426416, 426: unterer Absolutwert des getakteten Stromes lower absolute value of the clocked current
510 510: Stromwellenform des getakteten StromesCurrent waveform of the pulsed current
512, 522512, 522: arithmetischer Mittelwert eines Zeitraums des getakteten Stromes Arithmetic mean of a period of the clocked current
610 610: Gleichstrom unterschiedlicher HöheDC different height

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202014001376 [0049]
DE 102012223854 [0049]
DE 102014292863 [0049]
DE 102015218021 [0049]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ECE R48 control [0003]
ECE standard R48 [0010]
R48 rule [0012]
R48 rule [0012]
ECE R48 control [0042]
ECE R48 control [0043]
https://en.wikipedia.org/wiki/Luminescent_diode_Luminescence [0049]
ECE R48 control [0052]
ECE regulation R48 [0056]
https://de.wikipedia.org/wiki/CIE-Normvalenzsystem [0056]
ECE R48 control [0056]
ECE Regulation R48 [0059]
Regulation R48 [0075]
ECE regulation R48 [0077]

Claims

Light module for a vehicle, comprising: At least one semiconductor light source, An operating device for operating the at least one semiconductor light source which is set up to operate the at least one semiconductor light source with a first clocked current, - Wherein the operating device is adapted to change the absolute current level in a clock of the first clocked current and the arithmetic mean of the first clocked current independently.

Luminous module according to claim 1, characterized in that an optically downstream in the light emission direction of the at least one semiconductor light source conversion element for partially converting the emitted from the at least one semiconductor light source light is provided in light of different wavelengths, so that together with the emitted light of the semiconductor light source produces white light, which fulfills the requirements of ECE Norm R48.

Light module according to claim 1 or 2, characterized in that - the operating device is adapted to operate the at least one semiconductor light source in a first half-wave with a first current value which is greater than zero, wherein for the radiated in the first half-wave Light sets a first color location within the ECE white field according to the rule R48, wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a second half-wave with a second current value which is greater than zero, wherein for in the second Half-wave radiated light sets a second color location within the ECE white field according to the rule R48, - characterized in that the first and the second color coordinates differ from each other.

Light module according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it comprises a plurality of semiconductor light sources, which are operated with the first clocked current.

Light module according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a plurality of semiconductor light sources, which are combined into at least two groups, wherein the operating device is adapted to operate the first group of semiconductor light sources with the first clocked current, and the second group of semiconductor light sources to operate with a second pulsed current.

Light module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pulsed current is a pulse-modulated current.

Light module according to claim 6, characterized in that the pulsed current is a pulse width modulated current.

Light module according to claim 7, characterized in that the operating device is set up to adjust the ratio of the absolute current level to the value of the arithmetic mean value of the pulsed current by means of the duty cycle of the pulse width modulation.

Light module according to one of the preceding claims, characterized in that it is adapted to provide a plurality of lighting functions for a vehicle.

Light module according to claim 9, characterized in that it is arranged to accomplish various light functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current.

Luminous module according to claim 10, characterized in that at least one light function, the absolute current levels of the pulsed current are adjusted depending on the situation.

Lighting module according to claim 11, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current are adjusted due to a current speed of the vehicle.

Light module according to claim 11, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current due to the weather conditions in which the vehicle is adjusted.

Luminous module according to claim 11, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current are adjusted due to the current temperature of the semiconductor light sources.

Luminous module according to claim 11, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current are adjusted as a function of the cumulative luminous duration of the at least one semiconductor light source.