DE102017121575A1

DE102017121575A1 - Lichtemittierende baugruppe und verfahren zum betreiben einer lichtemittierenden baugruppe

Info

Publication number: DE102017121575A1
Application number: DE102017121575.1A
Authority: DE
Inventors: Farhang Ghasemi Afshar
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: OPTOTRONIC GMBH, DE
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2018-10-11
Also published as: US10178733B2; US20180295694A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird bereitgestellt eine lichtemittierende Baugruppe (50), mit: einem ersten lichtemittierenden Bauelement (52), das Licht einer ersten Farbe (22) emittiert; einem zweiten lichtemittierenden Bauelement (54), das Licht einer zweiten Farbe (24) emittiert, die von der ersten Farbe (22) verschieden ist; mindestens einem dritten lichtemittierenden Bauelement (56), das Licht einer dritten Farbe (26) emittiert, die von der ersten Farbe (22) und der zweiten Farbe (24) verschieden ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) so angeordnet sind, dass sich das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zu einem Mischlicht mischen; und einem Steuergerät (60), das zum Betreiben der drei lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) einen ersten Steuerkanal (62) und einen zweiten Steuerkanal (64) hat und das so ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement (52) über den ersten Steuerkanal (62) angesteuert wird und das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement über den zweiten Steuerkanal (64) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem ersten Betriebsbereich das Mischlicht von der ersten Farbe (22) bis zu einer vorgegebenen vierten Farbe (44) kontinuierlich verstellbar ist, und dass in einem zweiten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement (54) über den zweiten Steuerkanal (64) angesteuert wird und das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement über den ersten Steuerkanal (62) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem zweiten Betriebsbereich das Mischlicht von der vierten Farbe (44) bis zu der zweiten Farbe (24) kontinuierlich verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Baugruppe und ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe.
Eine herkömmliche lichtemittierende Baugruppe (engl.: light engine) weist drei, vier oder mehr lichtemittierende Bauelemente und ein Steuergerät zum Betreiben der lichtemittierenden Bauelemente auf. Ein lichtemittierendes Bauelement kann beispielsweise eine LED oder eine OLED sein. Das Steuergerät weist mehrere elektronische Bauelemente auf. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Speicher- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
Eine bezüglich der Farbtemperatur einstellbare lichtemittierende Baugruppe (engl.: CCT tunable light engine) ermöglicht, weißes Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Farbtemperatur des Lichts, das von einer derartigen lichtemittierenden Baugruppe emittiert wird, von warmweiß bis kaltweiß kontinuierlich verstellt werden. Abhängig von der Tageszeit und/oder dem Raum, in dem das Licht bereitgestellt wird, kann mittels des Steuergeräts die gewünschte Farbtemperatur eingestellt werden.
1 zeigt ein Farbdiagramm, insbesondere die CIE-Normfarbtafel. Innerhalb des Farbdiagramms ist jeder Punkt repräsentativ für eine Farbe von Licht. Jedem Punkt in dem Farbdiagramm entspricht ein Paar eines X-Wertes und eines Y-Wertes des Farbdiagramms, wobei das Paar mit c_X, c_Y definiert werden kann. Im Rahmen dieser Anmeldung ist eine Farbe durch genau ein Paar von Farbkoordinaten definiert. Ein anderes Paar von Farbkoordinaten repräsentiert eine andere Farbe. Somit können verschiedene Arten von beispielsweise weiß, rot, grün, und/oder blau existieren, jeweils durch individuelle Farbkoordinaten repräsentiert sein und zumindest im Rahmen dieser Anmeldung jeweils als unterschiedliche Farben bezeichnet werden. Die Farbe einer Strahlung, die ein schwarzer Körper nach Planck abgibt, entspricht seiner Temperatur. In dem Farbdiagramm ist eine Planckkurve 20 durch die Farben definiert, die das Licht des schwarzen Körpers abhängig von seiner Temperatur hat. Die entsprechende Temperatur wird als Farbtemperatur bezeichnet. Die Planckkurve 20 erstreckt sich in dem Farbdiagramm von links unten von einem warmweißen Farbbereich bis rechts oben zu einem kaltweißen Farbbereich. Im Rahmen dieser Anmeldung wird auch weißes Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen als Licht unterschiedlicher Farben bezeichnet. Insbesondere hat im Rahmen dieser Anmeldung kaltweißes Licht eine andere Farbe als warmweißes Licht. Alle Farben, die durch Farbkoordinaten repräsentiert sind, die auf der Planckkurve 20 liegen, können als weiß bezeichnet werden, können jedoch durch ihre Farbtemperatur unterschieden werden. Auch Punkte nahe bei der Planckkurve 20 können weißem Licht entsprechen, wobei das entsprechende Licht von einem Menschen in der Regel als weiß oder zumindest als näherungsweise weiß, evtl. mit einem dem jeweiligen Punkt entsprechenden Farbton, empfunden wird. Beispielsweise kann Licht einer ersten Farbe 22 immer noch als warmweiß empfunden werden und Licht einer zweiten Farbe 24 kann immer noch als kaltweiß empfunden werden. Im Unterschied dazu wird Licht, das durch Punkte definiert ist, die weit von der Planckkurve 20 entfernt sind, nicht mehr als weiß empfunden. Beispielsweise wird Licht einer dritten Farbe 26 als grün empfunden.
Falls zum Bereitstellen von Licht zwei Lichtquellen verwendet werden, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren, und das entsprechende Licht zu einem Mischlicht gemischt wird, so kann abhängig von einer Ansteuerung der entsprechenden Lichtquellen die Farbe des Mischlichts innerhalb des Farbdiagramms entlang einer Geraden eingestellt werden, die die Punkte verbindet, die den Farben des von den einzelnen Lichtquellen emittierten Lichts entsprechen. Beispielsweise kann, falls eine Lichtquelle Licht der ersten Farbe 22 bereitstellt und eine Lichtquelle Licht der zweiten Farbe 24 bereitstellt, das Mischlicht abhängig von der Ansteuerung der beiden Lichtquellen entlang einer ersten Geraden 32 eingestellt werden, die sich von der ersten Farbe 22 zu der zweiten Farbe 24 erstreckt. Alternativ dazu kann, falls eine Lichtquelle Licht der dritten Farbe 26 bereitstellt und eine Lichtquelle Licht der zweiten Farbe 24 bereitstellt, das Mischlicht abhängig von der Ansteuerung der beiden Lichtquellen entlang einer zweiten Geraden 34 eingestellt werden. Alternativ dazu kann, falls eine Lichtquelle Licht der ersten Farbe 22 bereitstellt und eine Lichtquelle Licht der dritten Farbe 26 bereitstellt, das Mischlicht abhängig von der Ansteuerung der beiden Lichtquellen entlang einer dritten Geraden 36 eingestellt werden.
Falls zum Bereitstellen von Licht drei Lichtquellen verwendet werden, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren, und das entsprechende Licht zu einem Mischlicht gemischt wird, so kann abhängig von einer individuellen Ansteuerung der entsprechenden Lichtquellen die Farbe des Mischlichts innerhalb des Farbdiagramms entlang und innerhalb eines Dreiecks eingestellt werden, dessen Eckpunkte die drei Punkte bilden, die den Farben des von den einzelnen Lichtquellen emittierten Lichts entsprechen. Beispielsweise könnte mittels einer lichtemittierenden Baugruppe, die drei Lichtquellen aufweist, die Licht der ersten Farbe 22, der zweiten Farbe 24 bzw. der dritten Farbe 26 emittieren, abhängig von der Ansteuerung der Lichtquellen Mischlicht erzeugt werden, dessen Farbe auf dem Dreieck oder innerhalb des Dreiecks liegt, dessen Eckpunkte die drei Farben 22, 24, 26 bilden. Heutzutage sind im Wesentlichen zwei Ansätze zum Realisieren von bezüglich der Farbtemperatur einstellbaren lichtemittierenden Baugruppen bekannt.
Bei dem ersten Ansatz werden drei optische Kanäle, also mindestens drei Lichtquellen, die Licht dreier verschiedener Farben emittieren, mittels entsprechender drei Steuerkanäle unabhängig voneinander angesteuert. Die Lichtquellen werden so gewählt, dass die Farben des entsprechenden Lichts innerhalb des Farbdiagramms ein Dreieck aufspannen, das einen Teil der Planckkurve 20 enthält. Eine individuelle Ansteuerung der drei optischen Kanäle mittels der entsprechenden drei Steuerkanäle ermöglicht nun, Licht zu erzeugen, dessen Farbe präzise entlang der Planckkurve 20 einstellbar ist. Eine entsprechende Ansteuerung der optischen Kanäle ist jedoch aufwendig und ein Steuergerät, das geeignete drei Steuerkanäle aufweist, ist kostspielig.
Bei dem zweiten Ansatz werden aus Kostengründen lediglich zwei optische Kanäle, also lediglich zwei Lichtquellen, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren, und lediglich zwei Steuerkanäle, zum individuellen Ansteuern der entsprechenden zwei optischen Kanäle verwendet. Beispielsweise können eine erste Lichtquelle, die warmweißes Licht, beispielsweise Licht der ersten Farbe 22, emittiert, und eine zweite Lichtquelle, die kaltweißes Licht, beispielsweise Licht der zweiten Farbe 24, emittiert, verwendet werden. Mittels Ansteuerung der beiden Lichtquellen über die entsprechenden Steuerkanäle kann dann die Farbe des Mischlichts entlang der ersten Geraden 32 eingestellt werden. Jedoch hat die Gerade 32 lediglich zwei Schnittpunkte mit der Planckkurve 20 und liegt ansonsten deutlich oberhalb bzw. unterhalb der Planckkurve 20. Daher ist die Farbe des erzeugten Mischlichts bis auf zwei Ausnahmen deutlich von der Planckkurve 20 entfernt und das entsprechende Licht ist in weiten Bereichen deutlich wahrnehmbar nicht weiß.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lichtemittierende Baugruppe bereitzustellen, die Licht emittiert, dessen Farbe zwischen warmweiß und kaltweiß kontinuierlich einstellbar ist und/oder dessen Farbe als weiß oder zumindest näherungsweise weiß empfunden wird und/oder die einfach aufgebaut ist und/oder kostengünstig herstellbar ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe bereitzustellen, das einfach und/oder kostengünstig durchführbar ist und/oder das ermöglicht, Licht bereitzustellen, dessen Farbe zwischen warmweiß und kaltweiß kontinuierlich einstellbar ist und/oder dessen Farbe als weiß oder zumindest näherungsweise weiß empfunden wird.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine lichtemittierende Baugruppe, mit: einem ersten lichtemittierenden Bauelement, das Licht einer ersten Farbe emittiert; einem zweiten lichtemittierenden Bauelement, das Licht einer zweiten Farbe emittiert, die von der ersten Farbe verschieden ist, mindestens einem dritten lichtemittierenden Bauelement, das Licht einer dritten Farbe emittiert, die von der ersten Farbe und der zweiten Farbe verschieden ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente so angeordnet sind, dass sich das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zu einem Mischlicht mischen; und einem Steuergerät, das zum Betreiben der drei lichtemittierenden Bauelemente einen ersten Steuerkanal und einen zweiten Steuerkanal hat und das so ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement über den ersten Steuerkanal angesteuert wird und das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement über den zweiten Steuerkanal gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem ersten Betriebsbereich das Mischlicht von der ersten Farbe bis zu einer vorgegebenen vierten Farbe kontinuierlich verstellbar ist, und dass in einem zweiten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement über den zweiten Steuerkanal angesteuert wird und das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement über den ersten Steuerkanal gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem zweiten Betriebsbereich das Mischlicht von der vierten Farbe bis zu der zweiten Farbe kontinuierlich verstellbar ist.
Anschaulich gesprochen werden somit drei optische Kanäle mittels lediglich zweier Steuerkanäle angesteuert. Der erste optische Kanal, der durch das erste lichtemittierende Bauelement repräsentiert ist, wird permanent über den ersten Steuerkanal angesteuert. Der zweite optische Kanal, der durch das zweite lichtemittierende Bauelement repräsentiert ist, wird permanent über den zweiten Steuerkanal angesteuert. Der dritte optische Kanal, der durch das dritte lichtemittierende Bauelement repräsentiert ist, wird abhängig vom Betriebsbereich entweder zusammen mit dem ersten optischen Kanal über den ersten Steuerkanal oder zusammen mit dem zweiten optischen Kanal über den zweiten Steuerkanal angesteuert. Das Verwenden der drei optischen Kanäle und das Koppeln zweier dieser Kanäle innerhalb eines Betriebsbereich ermöglicht, die Ansteuerung der drei optischen Kanäle mittels der zwei Steuerkanäle. Verglichen mit der Verwendung von lediglich zwei optischen Kanälen ergibt sich dadurch eine Annäherung der Farbe des erzeugten Mischlichts an die Planckkurve. Dabei kann die Annäherung derart gut sein, dass die Farbe des erzeugten Lichts durchgehend als weiß oder zumindest näherungsweise weiß empfunden wird. Die Verwendung von lediglich zwei Steuerkanälen zum Ansteuern der drei optischen Kanäle trägt verglichen mit der Ansteuerung mittels drei Steuerkanälen dazu bei, dass das entsprechende Steuergerät besonders einfach und/oder kostengünstig herstellbar ist.
Insbesondere kann in dem ersten Betriebsbereich in dem Farbdiagramm die Farbe des Mischlichts bei der ersten Farbe liegen und hin zu einem Bereich zwischen der zweiten Farbe und der dritten Farbe verschoben werden. Nach dem Umschalten in den zweiten Betriebsbereich kann in dem Farbdiagramm die Farbe des Mischlichts von einem Bereich zwischen der ersten und der dritten Farbe hin zu der zweiten Farbe verschoben werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist die erste Farbe warmweiß, die zweite Farbe ist kaltweiß und/oder die dritte Farbe ist grün. Dies trägt dazu bei, dass die Farbe des erzeugten Mischlichts besonders gut an die Planckkurve 20 annäherbar ist.
Im Rahmen dieser Anmeldung werden Farben als warmweiß bezeichnet, die auf der Planckkurve 20 liegen und deren Farbtemperatur zwischen 1000 K und 3300 K liegt. Außerdem werden im Rahmen dieser Anmeldung Farben als warmweiß bezeichnet, deren c_X und/oder c_Y Farbkoordinate von den Farbkoordinaten der warmweißen Farben auf der Planckkurve 20 maximal 0,05 Einheiten, beispielsweise um 0,02 Einheiten, beispielsweise um 0,01, Einheiten entfernt sind. Alle warmweißen Farben bilden einen warmweißen Farbtemperaturbereich.
Im Rahmen dieser Anmeldung werden Farben als neutralweiß bezeichnet, die auf der Planckkurve 20 liegen und deren Farbtemperatur zwischen 3300 K und 5000 K liegt.
Im Rahmen dieser Anmeldung werden Farben als kaltweiß bezeichnet, die auf der Planckkurve 20 liegen und deren Farbtemperatur zwischen 5000 K und 10000 K liegt. Außerdem werden im Rahmen dieser Anmeldung Farben als kaltweiß bezeichnet, deren c_X und/oder c_Y Farbkoordinate von den Farbkoordinaten der warmweißen Farben auf der Planckkurve 20 maximal 0,05 Einheiten, beispielsweise um 0,02 Einheiten, beispielsweise um 0,01 Einheiten, entfernt sind. Alle kaltweißen Farben bilden einen kaltweißen Farbtemperaturbereich.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Farbtemperatur der vierten Farbe kleiner als eine Farbtemperatur der ersten Farbe und größer als eine Farbtemperatur der zweiten Farbe. Dies trägt dazu bei, dass die Farbe des erzeugten Mischlichts kontinuierlich zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe einstellbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Steuergerät so ausgebildet, dass die lichtemittierenden Bauelemente, die über denselben Steuerkanal gemeinsam angesteuert werden, elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet werden. Dies ermöglicht auf einfache Weise, die entsprechenden lichtemittierenden Bauelemente gemeinsam und/oder mit der gleichen Energie zu betreiben und/oder mit der gleichen Spannung bzw. dem gleichen Strom zu versorgen.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Steuergerät so ausgebildet, dass das erzeugte Mischlicht von der ersten Farbe zu der vierten Farbe kontinuierlich verstellt wird, indem in dem ersten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über den ersten Steuerkanal fließt, zu einem Strom, der über den zweiten Steuerkanal fließt, kontinuierlich verringert wird, und/oder dass das erzeugte Mischlicht von der vierten Farbe zu der zweiten Farbe kontinuierlich verstellt wird, indem in dem zweiten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über den zweiten Steuerkanal fließt, zu einem Strom, der über den ersten Steuerkanal fließt, kontinuierlich erhöht wird. Dies trägt dazu bei, dass die Farbe des Mischlichts von der ersten Farbe zu der zweiten Farbe kontinuierlich einstellbar ist und gleichzeitig nahe an der Planckkurve liegt.
Gemäß einer Weiterbildung sind die lichtemittierenden Bauelemente und das Steuergerät so ausgebildet, dass in einem Farbdiagramm ein Farbverlauf des Mischlichts von der ersten Farbe zu der vierten Farbe und von der vierten Farbe zu der zweiten Farbe jeweils eine Gerade ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine lineare Annäherung an die Planckkurve.
Gemäß einer Weiterbildung stellen die Geraden in dem Farbdiagramm eine lineare Approximation an die Planckkurve in dem Farbdiagramm dar. Dies trägt dazu bei, dass die Farbe des Mischlichts bei jeder Einstellung als weiß oder zumindest näherungsweise weiß empfunden wird.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe, bei dem: ein erstes lichtemittierendes Bauelement so angesteuert wird, dass es Licht einer ersten Farbe emittiert; ein zweites lichtemittierendes Bauelement so angesteuert wird, dass es Licht einer zweiten Farbe emittiert, die von der ersten Farbe verschieden ist; mindestens ein drittes lichtemittierendes Bauelement so angesteuert wird, dass es Licht einer dritten Farbe emittiert, die von der ersten Farbe und der zweiten Farbe verschieden ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente so angeordnet sind, dass sich das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zu einem Mischlicht mischen; und in einem ersten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement unabhängig von dem zweiten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement angesteuert wird und das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem ersten Betriebsbereich das Mischlicht von der ersten Farbe bis zu einer vorgegebenen vierten Farbe kontinuierlich verstellbar ist; und in einem zweiten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement unabhängig von dem ersten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement angesteuert wird und das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem zweiten Betriebsbereich das Mischlicht von der vierten Farbe bis zu der zweiten Farbe kontinuierlich verstellbar ist.
Die im Vorhergehenden erläuterten Weiterbildungen und/oder Vorteile der lichtemittierenden Baugruppe können ohne weiteres auf das Verfahren zum Betreiben der lichtemittierenden Baugruppe übertragen werden. Daher wird zumindest teilweise auf eine wiederholte Darstellung der Weiterbildungen und/oder Vorteile verzichtet.
Gemäß einer Weiterbildung ist die erste Farbe warmweiß, die zweite Farbe ist kaltweiß und/oder die dritte Farbe ist grün.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Farbtemperatur der vierten Farbe kleiner als eine Farbtemperatur der ersten Farbe und größer als eine Farbtemperatur der zweiten Farbe.
Gemäß einer Weiterbildung werden die lichtemittierenden Bauelemente, die gemeinsam angesteuert werden, elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet.
Gemäß einer Weiterbildung wird das erzeugte Mischlicht von der ersten Farbe zu der vierten Farbe kontinuierlich verstellt, indem in dem ersten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über das erste lichtemittierende Bauelement fließt, zu einem Strom, der über das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement fließt, kontinuierlich verringert wird. Alternativ oder zusätzlich wird das erzeugte Mischlicht von der vierten Farbe zu der zweiten Farbe kontinuierlich verstellt, indem in dem zweiten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über das zweite lichtemittierende Bauelement fließt, zu einem Strom, der über das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement fließt, kontinuierlich erhöht.
Gemäß einer Weiterbildung ist in einem Farbdiagramm ein Farbverlauf des Mischlichts von der ersten Farbe zu der vierten Farbe und von der vierten Farbe zu der zweiten Farbe jeweils eine Gerade.
Gemäß einer Weiterbildung stellen die Geraden in dem Farbdiagramm eine lineare Approximation an die Planckkurve dar.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Farbdiagramm die CIE-Normfarbtafel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Beispiel eines Farbdiagramms;
2 ein Beispiel eines Farbdiagramms;
3 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe;
4 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe;
5 ein Beispiel eines Lichtfluss-Strom-Diagramms;
6 ein Beispiel eines Chromatizität-Strom-Diagramms;
7 ein Beispiel eines Lichtfluss-Strom-Diagramms;
8 ein Beispiel eines Chromatizität-Strom-Diagramms;
9 ein Beispiel eines Lichtfluss-Strom-Diagramms;
10 ein Beispiel eines Chromatizität-Strom-Diagramms;
11 ein Beispiel für eine erste Tabelle;
12 ein Beispiel für eine zweite Tabelle;
13 ein Beispiel für eine dritte Tabelle;
14 ein Beispiel für eine vierte Tabelle;
15 ein Beispiel eines Farbdiagramms;
16 ein Beispiel eines Lichtfluss-Farbtemperatur-Diagramms;
17 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Eine lichtemittierende Baugruppe weist drei, optional vier oder mehr lichtemittierende Bauelemente auf. Eine lichtemittierende Baugruppe weist auch ein Steuergerät mit mehreren elektronischen Bauelementen auf.
Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Speicher- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen Widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine lichtemittierende Diode (light emitting diode, LED), als eine organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als ein lichtemittierender Transistor oder als ein organischer lichtemittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. Ein lichtemittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
1 zeigt ein Beispiel eines Farbdiagramms. Insbesondere zeigt 1 einen Ausschnitt aus der CIE-Normfarbtafel. In dem Farbdiagramm sind die Planckkurve 20, auch bezeichnet als Schwarzer-Körper-Kurve (engl.: black-body-curve), und eine erste Farbe 22, eine zweite Farbe 24 und eine dritte Farbe 26 eingezeichnet. Jede Farbe entspricht einem individuellen Paar von Farbkoordinaten c_X, c_Y, die an der X-Achse und der Y-Achse des Farbdiagramms abgelesen werden können. Eine erste Gerade 32 verbindet die erste Farbe 22 mit der zweiten Farbe 24. Eine zweite Gerade 34 verbindet die zweite Farbe 24 mit der dritten Farbe 26. Eine dritte Gerade 36 verbindet die erste Farbe 22 und die dritte Farbe 26. Für nähere Erläuterungen zu dem in 1 gezeigten Farbdiagramm wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die Einleitung dieser Beschreibung verwiesen.
2 zeigt ein Beispiel eines Farbdiagramms. Das Farbdiagramm entspricht weitgehend dem in 1 gezeigten Farbdiagramm. In dem Farbdiagramm sind eine vierte Farbe 44, eine fünfte Farbe 46 und eine sechste Farbe 48 eingetragen.
Die fünfte Farbe 46 liegt auf der dritten Geraden 36 und die sechste Farbe 48 liegt auf der zweiten Geraden 34.
Die fünfte Farbe 46 kann erzeugt werden mittels Mischens von Licht der ersten Farbe 22 und Licht der dritten Farbe 26. Die sechste Farbe 48 kann erzeugt werden mittels Mischen von Licht der zweiten Farbe 24 und Licht der dritten Farbe 26.
Mischt man Licht der ersten Farbe 22 mit Licht der sechsten Farbe 48, so kann abhängig von den Lichtstärken des entsprechenden Lichts eine Farbe des entsprechenden Mischlichts entlang eines ersten Farbverlaufs 40, der in dem Farbdiagramm eine Gerade bildet, eingestellt werden. Mischt man Licht der zweiten Farbe 24 mit Licht der fünften Farbe 46, so kann abhängig von den Lichtstärken des entsprechenden Lichts eine Farbe des entsprechenden Mischlichts entlang eines zweiten Farbverlaufs 42, der in dem Farbdiagramm eine Gerade bildet, eingestellt werden. Der erste Farbverlauf 40 und der zweite Farbverlauf 42 kreuzen sich in einem Schnittpunkt, wobei der Schnittpunkt repräsentativ für die vierte Farbe 44 ist.
Der in dem Farbdiagramm links von der vierten Farbe 44 liegende Abschnitt des ersten Farbverlaufs 40 und der in dem Farbdiagramm 44 rechts von der vierten Farbe 44 liegende Abschnitt des zweiten Farbverlaufs 42 bilden gemeinsam eine lineare Approximation an die Planckkurve 20.
3 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe 50. Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist ein erstes lichtemittierendes Bauelement 52, ein zweites lichtemittierendes Bauelement 54, ein drittes lichtemittierendes Bauelement 56 und ein Steuergerät 60 auf, wobei in den Figuren lediglich ein Teil des Steuergeräts 60 angedeutet ist.
Das erste lichtemittierende Bauelement 52 repräsentiert einen ersten optischen Kanal und emittiert im Betrieb Licht einer ersten Farbe, insbesondere der ersten Farbe 22. Das zweite lichtemittierende Bauelement 54 repräsentiert einen zweiten optischen Kanal und emittiert im Betrieb Licht einer zweiten Farbe, insbesondere der zweiten Farbe 24. Das dritte lichtemittierende Bauelement 56 repräsentiert einen dritten optischen Kanal und emittiert im Betrieb Licht einer dritten Farbe, insbesondere der dritten Farbe 26. Die lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 sind derart angeordnet, dass sich das von ihnen emittierte Licht zu einem Mischlicht mischt. Die lichtemittierende Baugruppe 50 emittiert das Mischlicht.
Das Steuergerät 60 weist einen ersten Steuerkanal 62, einen zweiten Steuerkanal 64 und ein Schaltelement 66 auf. Die Steuerkanäle 62, 64 können auch als Ausgangskanäle des Steuergeräts 60 bezeichnet werden. Der erste Steuerkanal 62 ist permanent mit dem ersten optischen Kanal, insbesondere mit dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 elektrisch verbunden. Der zweite Steuerkanal 64 ist permanent mit dem zweiten optischen Kanal, insbesondere mit dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 elektrisch verbunden. Das Schaltelement 66 kann wahlweise den dritten optischen Kanal, insbesondere das dritte lichtemittierende Bauelement 56, mit dem ersten Steuerkanal 62 oder mit dem zweiten Steuerkanal 64 elektrisch verbinden. Insbesondere ist in einem ersten Betriebsbereich, der in 3 dargestellt ist, der zweite Steuerkanal 64 mit dem dritten lichtemittierenden Bauelement 56 elektrisch verbunden.
Somit werden in dem ersten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement 54 und das dritte lichtemittierende Bauelement 56 gemeinsam betrieben, indem sie elektrisch parallel geschaltet werden. Daher liegt in dem ersten Betriebsbereich an dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 und dem dritten lichtemittierenden Bauelement 56 die gleiche Spannung an. Das erste lichtemittierende Bauelement 52 wird in dem ersten Betriebsbereich unabhängig von dem zweiten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement 54, 56 über den ersten Steuerkanal 62 betrieben. Daher kann in dem ersten Betriebsbereich an dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 eine andere Spannung angelegt werden als an dem zweiten und dritten lichtemittierenden Bauelement 54, 56.
Falls an dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 eine Spannung angelegt wird, die größer als eine Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 ist, und an dem zweiten und dritten lichtemittierenden Bauelement 54, 56 eine Spannung angelegt wird, die kleiner als eine Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 und kleiner als eine Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, emittiert ausschließlich das erste lichtemittierende Bauelement 52 Licht der ersten Farbe 22. Daher emittiert in diesem Fall auch die lichtemittierende Baugruppe 50 Licht der ersten Farbe 22, insbesondere warmweißes Licht.
Falls an dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 eine Spannung angelegt werden sollte, die kleiner als die Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 ist, und an dem zweiten und dritten lichtemittierenden Bauelement 54, 56 eine Spannung angelegt werden sollte, die größer als die Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 und größer als die Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, würden ausschließlich das zweite lichtemittierende Bauelement 54 Licht der zweiten Farbe 24 und das dritte lichtemittierende Bauelement 56 Licht der dritten Farbe 26 emittieren. Das Licht der zweiten Farbe 24 und das Licht der dritten Farbe 26 würden sich mischen und Licht der sechsten Farbe 48 bilden. Daher würde in diesem Fall die lichtemittierende Baugruppe 50 Licht der sechsten Farbe 22 emittieren.
Falls an dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 eine Spannung angelegt wird, die größer als die Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 ist, und an dem zweiten und dritten lichtemittierenden Bauelement 54, 56 eine Spannung angelegt wird, die größer als die Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 und größer als die Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, emittieren alle drei lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 Licht. Eine Farbe des dadurch erzeugten Mischlichts kann abhängig von einem Verhältnis der aufgrund der angelegten Spannungen durch die Steuerkanäle 62, 64 und die entsprechenden lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 fließenden Ströme entlang des ersten Farbverlaufs 40 eingestellt werden.
Auf diese Weise wird in dem ersten Betriebsbereich die Farbe des Mischlichts ausgehend von der ersten Farbe 22 entlang des ersten Farbverlaufs 40 bis zu der vierten Farbe 44 eingestellt. Beim Erreichen der vierten Farbe 44 wird auf einen zweiten Betriebsbereich umgeschaltet.
4 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe, insbesondere der mit Bezug zu 3 erläuterten lichtemittierenden Baugruppe 50 in dem zweiten Betriebsbereich, in dem das Schaltelement 66 das dritte lichtemittierende Bauelement 56 mit dem ersten Steuerkanal 62 elektrisch verbindet. Somit werden in dem zweiten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement 52 und das dritte lichtemittierende Bauelement 56 über den ersten Steuerkanal 62 gemeinsam betrieben, indem sie elektrisch parallel geschaltet werden. Daher liegt in dem zweiten Betriebsbereich an dem ersten lichtemittierenden Bauelement 52 und dem dritten lichtemittierenden Bauelement 56 die gleiche Spannung an. Das zweite lichtemittierende Bauelement 54 wird in dem zweiten Betriebsbereich unabhängig von dem ersten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement 52, 56 über den zweiten Steuerkanal 64 betrieben. Daher kann in dem zweiten Betriebsbereich an dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 eine andere Spannung angelegt werden als an dem ersten und dritten lichtemittierenden Bauelement 52, 56.
Falls an dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 eine Spannung angelegt wird, die größer als eine Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 ist, und an dem ersten und dritten lichtemittierenden Bauelement 52, 56 eine Spannung angelegt wird, die kleiner als eine Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 und kleiner als eine Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, emittiert ausschließlich das zweite lichtemittierende Bauelement 54 Licht der zweiten Farbe 24. Daher emittiert in diesem Fall auch die lichtemittierende Baugruppe 50 Licht der zweiten Farbe 24, insbesondere kaltweißes Licht.
Falls an dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 eine Spannung angelegt werden sollte, die kleiner als die Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 ist, und an dem ersten und dritten lichtemittierenden Bauelement 52, 56 eine Spannung angelegt werden sollte, die größer als die Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 und größer als die Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, würden ausschließlich das erste lichtemittierende Bauelement 52 Licht der ersten Farbe 22 und das dritte lichtemittierende Bauelement 56 Licht der dritten Farbe 26 emittieren. Das Licht der ersten Farbe 22 und das Licht der dritten Farbe 26 würden sich mischen und Licht der fünften Farbe 46 bilden. Daher würde in diesem Fall die lichtemittierende Baugruppe 50 Licht der fünften Farbe 46 emittieren.
Falls an dem zweiten lichtemittierenden Bauelement 54 eine Spannung angelegt wird, die größer als die Schwellenspannung des zweiten lichtemittierenden Bauelements 54 ist, und an dem ersten und dritten lichtemittierenden Bauelement 52, 56 eine Spannung angelegt wird, die größer als die Schwellenspannung des ersten lichtemittierenden Bauelements 52 und größer als die Schwellenspannung des dritten lichtemittierenden Bauelements 56 ist, emittieren alle drei lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 Licht. Eine Farbe des dadurch erzeugten Mischlichts kann abhängig von einem Verhältnis der aufgrund der angelegten Spannungen durch die Steuerkanäle 62, 64 und die entsprechenden lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 fließenden Ströme entlang des zweiten Farbverlaufs 42 eingestellt werden.
Auf diese Weise wird in dem zweiten Betriebsbereich die Farbe des Mischlichts ausgehend von der vierten Farbe 44 entlang des zweiten Farbverlaufs 42 bis zu der zweiten Farbe 24 eingestellt.
Somit werden die drei optischen Kanäle der lichtemittierenden Baugruppe 50 mittels lediglich zweier Steuerkanäle 62, 64 betrieben. Die Farbe des mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50 emittierten Lichts kann entlang eines Farbverlaufs eingestellt werden, der in dem Farbdiagramm links von der vierten Farbe 44 dem ersten Farbverlauf 42 entspricht und der in dem Farbdiagramm rechts von der vierten Farbe 44 dem zweiten Farbverlauf 42 entspricht. Diese beiden Abschnitte der Farbverläufe 40, 42 sind jeweils linear, so dass insgesamt über die beiden Betriebsbereiche eine lineare Approximation des Farbverlaufs des emittierten Lichts an die Planckkurve 20 erfolgt. Somit kann mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50 Licht erzeugt werden, dessen Farbverlauf an die Planckkurve 20 angenähert ist, und zwar mittels eines Steuergeräts 60 mit lediglich zwei Steuerkanälen 62, 64.
Bei dem mit Bezug zu den 3 und 4 erläuterten Ausführungsbeispiel der lichtemittierenden Baugruppe 50 weist jeder der optischen Kanäle lediglich ein lichtemittierendes Bauelement auf. Dieses Ausführungsbeispiel wurde gewählt und beschrieben, damit das grundlegende Prinzip der dieser Anmeldung zu Grunde liegenden Idee auf einfache Weise erläutert und veranschaulicht werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch sinnvoll sein, dass einer, zwei oder alle drei optischen Kanäle jeweils mehr als ein lichtemittierendes Bauelement, beispielsweise jeweils zwei, drei oder mehr lichtemittierende Bauelemente aufweisen, wobei alle lichtemittierenden Bauelemente eines der optischen Kanäle Licht der gleichen Farbe emittieren. Das Anordnen mehrerer lichtemittierender Bauelemente pro optischen Kanal kann beispielsweise optische Gründe haben. Beispielsweise kann zum Erzielen eines gewünschten Lichtflusses, einer gewünschten Lichtstärke, einer gewünschten Chromatizität und/oder einer gewünschten Helligkeit eines der optischen Kanäle der entsprechende optische Kanal mit mehreren lichtemittierenden Bauelementen ausgestattet sein. Ferner kann zum Erzielen einer gewünschten Chromatizität die Farbe des von den Lichtquellen emittierten Lichts berücksichtigt werden. Beispielsweise können im Falle des grünen lichtemittierenden optischen Kanals relativ wenig dritte lichtemittierende Bauelemente verwendet werden, wenn diese gesättigtes grünes und/oder tiefgrünes Licht emittieren, verglichen mit der Verwendung von dritten lichtemittierenden Bauelementen, die normalgrünes oder hellgrünes Licht emittieren. Alternativ oder zusätzlich können einer oder mehrere der optischen Kanäle mehrere lichtemittierende Bauelemente aufweisen, damit eine Ansteuerung der optischen Kanäle mittels des Steuergeräts 60 besonders einfach und/oder vorteilhaft möglich ist. Beispielsweise kann über die Anzahl der lichtemittierenden Bauelemente in einem optischen Kanal die Last des entsprechenden optischen Kanals eingestellt werden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, da dann die Lasten zweier optischer Kanäle so vorgegeben werden können, dass sie gleich oder zumindest näherungsweise gleich sind. Beim Umschalten zwischen dem ersten Betriebsbereich und dem zweiten Betriebsbereich kann dann eine Spannungsänderung der über die Steuerkanäle 62, 64 angelegten Spannungen besonders gering gehalten werden. Dies kann dazu beitragen, dass das Steuergerät 60 einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann.
Die 5 bis 16 veranschaulichen ein Beispiel zum Simulieren der Funktion einer lichtemittierenden Baugruppe, beispielsweise der im Vorhergehenden erläuterten lichtemittierenden Baugruppe 50. Die Simulation kann einerseits dazu dienen, geeignete lichtemittierende Bauelemente 52, 54, 56 und/oder eine geeignete Anzahl von lichtemittierenden Bauelementen 52, 54, 56 zu finden, damit die im Vorhergehenden erläuterte lineare Approximation des Farbverlaufs des Lichts der lichtemittierenden Baugruppe 50 an die Planckkurve 20 möglich ist. Darüber hinaus können die 5 bis 16 als Beweis dafür dienen, dass mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50, insbesondere mittels Ansteuerns dreier optischer Kanäle mittels zweier Steuerkanäle 62, 64, die lineare Approximation des Farbverlaufs des emittierten Lichts an die Planckkurve 20 möglich ist.
5 zeigt eine Simulation eines Lichtfluss-Strom-Diagramms, in dem ein Lichtfluss PHI ersten Lichts, das mittels des ersten optischen Kanals erzeugt wird und das warmweiß ist, in Abhängigkeit von einem Strom I, der über den ersten optischen Kanal fließt, angetragen ist.
6 zeigt eine Simulation eines Chromatizität-Strom-Diagramms, in dem eine Chromatizität des ersten Lichts in Abhängigkeit von dem Strom I angetragen ist, wobei die in dem Chromatizität-Strom-Diagramm obere Gerade einen Verlauf der c_X-Farbkoordinaten zeigt und die untere Gerade einen Verlauf der c_Y-Farbkoordinaten zeigt.
7 zeigt eine Simulation eines Lichtfluss-Strom-Diagramms, in dem ein Lichtfluss PHI zweiten Lichts, das mittels des zweiten optischen Kanals erzeugt wird und das kaltweiß ist, in Abhängigkeit von einem Strom I, der über den zweiten optischen Kanal fließt, angetragen ist.
8 zeigt ein Beispiel eines Chromatizität-Strom-Diagramms, in dem eine Chromatizität des zweiten Lichts in Abhängigkeit von dem Strom I angetragen ist, wobei die in dem Chromatizität-Strom-Diagramm obere Gerade einen Verlauf der c_Y-Farbkoordinaten zeigt und die untere Gerade einen Verlauf der c_X-Farbkoordinaten zeigt.
9 zeigt eine Simulation eines Lichtfluss-Strom-Diagramms, in dem ein Lichtfluss PHI dritten Lichts, das mittels des dritten optischen Kanals erzeugt wird und das grün ist, in Abhängigkeit von einem Strom I, der über den dritten optischen Kanal fließt, angetragen ist.
10 zeigt ein Beispiel eines Chromatizität-Strom-Diagramms, in dem eine Chromatizität des dritten Lichts in Abhängigkeit von dem Strom I angetragen ist, wobei die in dem Chromatizität-Strom-Diagramm obere Gerade einen Verlauf der c_X-Farbkoordinaten zeigt und die untere Gerade einen Verlauf der c_Y-Farbkoordinaten zeigt.
Den in den 5 bis 10 gezeigten Diagrammen können mathematische Funktionen zugeordnet werden. Mit diesen Funktionen ist es möglich, den Lichtfluss und die Chromatizität der einzelnen optischen Kanäle in Abhängigkeit des Vorwärtsstroms, der durch den entsprechenden optischen Kanal fließt, darzustellen. Die nachfolgenden Tabellen zeigen simulierte Werte dreier optischer Kanäle, wobei der erste optische Kanal 30 warmweißes Licht emittierende LEDs, der zweite optische Kanal 20 kaltweißes Licht emittierende LEDs und der dritte optische Kanal 10 grünes Licht emittierende LEDs aufweist. Die jeweiligen Anzahlen der LEDs wurden so gewählt, dass es möglich ist, den dritten optischen Kanal mit dem ersten optischen Kanal oder dem zweiten optischen Kanal elektrisch parallel zu schalten. Darüber hinaus wird angenommen, dass die LEDs des ersten optischen Kanals in drei zueinander parallelen Zweigen mit jeweils zehn in Reihe geschalteten LEDs angeordnet sind und dass die LEDs des zweiten optischen Kanals in zwei parallelen Zweigen mit jeweils zehn LEDs angeordnet sind.
11 zeigt ein Beispiel für eine erste Tabelle, in der die Farbkoordinaten, die Lichtflüsse, die Ströme I und die Anzahl der LEDs für den ersten optischen Kanal, der warmweißes WW Licht emittiert, für den zweiten optischen Kanal, der kaltweißes CW Licht emittiert, und für den dritten optischen Kanal, der grünes G Licht emittiert, eingetragen sind, wobei die über die optischen Kanäle fließenden Ströme alle gleich groß sind, insbesondere gleich 80 mA sind. Des Weiteren zeigt 11 welche Farbkoordinaten, welcher Lichtfluss und welche CCT-Werte sich für das entsprechende Mischlicht ergeben.
12 zeigt ein Beispiel für eine zweite Tabelle, in der die Farbkoordinaten, die Lichtflüsse, die Ströme I und die Anzahl der LEDs für den ersten optischen Kanal, der warmweißes WW Licht emittiert, für den zweiten optischen Kanal, der kaltweißes CW Licht emittiert, und für den dritten optischen Kanal, der grünes G Licht emittiert, eingetragen sind, wobei die über den ersten optischen Kanal und den dritten optischen Kanal fließenden Ströme gleich groß sind, insbesondere gleich 120 mA sind, und der über den zweiten optischen Kanal fließende Strom nahezu null, insbesondere gleich 1 mA ist. Diese Situation könnte beispielsweise gegeben sein, wenn der zweite und der dritte optische Kanal gemeinsam betrieben werden und der erste optische Kanal unabhängig von dem ersten und dem dritten optischen Kanal betrieben wird. Des Weiteren zeigt 11 welche Farbkoordinaten, welcher Lichtfluss und welche CCT-Werte sich für das entsprechende Mischlicht ergeben würden. Insbesondere hätte das entsprechende Mischlicht die sechste Farbe 48.
13 zeigt ein Beispiel für eine dritte Tabelle, in der die Farbkoordinaten, die Lichtflüsse, die Ströme I und die Anzahl der LEDs für den ersten optischen Kanal, der warmweißes WW Licht emittiert, für den zweiten optischen Kanal, der kaltweißes CW Licht emittiert, und für den dritten optischen Kanal, der grünes G Licht emittiert, eingetragen sind, wobei die über den zweiten optischen Kanal und den dritten optischen Kanal fließenden Ströme gleich groß sind, insbesondere gleich 120 mA sind, und der über den ersten optischen Kanal fließende Strom nahezu null, insbesondere gleich 1 mA ist. Diese Situation könnte beispielsweise gegeben sein, wenn der zweite und der dritte optische Kanal gemeinsam betrieben werden und der erste optische Kanal unabhängig von dem zweiten und dem dritten optischen Kanal betrieben wird. Des Weiteren zeigt 11 welche Farbkoordinaten, welcher Lichtfluss und welche CCT-Werte sich für das entsprechende Mischlicht ergeben. Insbesondere hätte das entsprechende Mischlicht die fünfte Farbe 46.
14 zeigt ein Beispiel für eine vierte Tabelle, in der die Farbkoordinaten, die Lichtflüsse, die Ströme I und die Anzahl der LEDs für den ersten optischen Kanal, der warmweißes WW Licht emittiert, für den zweiten optischen Kanal, der kaltweißes CW Licht emittiert, und für den dritten optischen Kanal, der grünes G Licht emittiert, eingetragen sind. Die über die optischen Kanäle fließenden Ströme zwischen 10 mA und 150 mA werden dabei so variiert, dass der im Vorhergehenden erläuterte Farbverlauf des von der lichtemittierenden Baugruppe 50 emittierten Lichts erzielt wird, wobei der gesamte Farbverlauf bei der zweiten Farbe 24 startet und sich entlang des zweiten Farbverlaufs 42 über die vierte Farbe 44 entlang des ersten Farbverlaufs 40 hin zu der ersten Farbe 22 erstreckt und wobei bei der vierten Farbe 44 von dem zweiten Betriebsbereich auf den ersten Betriebsbereich umgeschaltet wird.
15 zeigt ein Beispiel eines Farbdiagramms, in dem die Farben eingetragen sind, deren Farbkoordinaten und CCT-Werte sich bei der Simulation ergeben und in der vierten Tabelle dargestellt sind. Insbesondere zeigt 15, dass der Farbverlauf des mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50 emittierten Lichts die lineare Approximation an die Planckkurve 20 darstellt.
16 zeigt ein Beispiel eines Lichtfluss-Farbtemperatur-Diagramms, in dem ein Lichtfluss des mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50 emittierten Lichts in Abhängigkeit von dessen Farbtemperatur angetragen ist. Aus 16 geht hervor, dass es mittels der lichtemittierenden Baugruppe 50 möglich ist, über einen sehr weiten Farbtemperaturbereich, insbesondere von warmweiß bis kaltweiß, Licht mit einem nahezu konstanten Lichtfluss bereitzustellen.
17 zeigt einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer lichtemittierenden Baugruppe, insbesondere der lichtemittierenden Baugruppe 50, die der im Vorhergehenden erläuterten Simulation zu Grunde gelegt ist.
Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist dreißig erste lichtemittierende Bauelemente 52 auf, die in drei Gruppen angeordnet sind, wobei die Gruppen zueinander elektrisch parallel geschaltet sind und wobei innerhalb der Gruppen die ersten lichtemittierenden Bauelemente 52 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist zwanzig zweite lichtemittierende Bauelemente 54 auf, die in zwei Gruppen unterteilt sind, wobei die Gruppen zueinander elektrisch parallel geschaltet sind und wobei innerhalb der Gruppen die zweiten lichtemittierenden Bauelemente 54 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist zehn dritte lichtemittierende Bauelemente 56 auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist einen ersten Transistor 70 auf, der als NPN-Transistor ausgebildet ist und dessen Basis mit den zweiten lichtemittierenden Bauelementen 54 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist einen zweiten Transistor 72 auf, der als NPN-Transistor ausgebildet ist und dessen Emitter mit dem Emitter des ersten Transistors 70 elektrisch verbunden ist und dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors 70 elektrisch verbunden ist. Die lichtemittierende Baugruppe 50 weist auf einen dritten Transistor 74, der als n-Kanal-Isolierschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet ist und dessen Gate elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Transistors 72 verbunden ist, und einen vierten Transistor 76, der als p-Kanal-Isolierschicht-Feldeffekttransistor ausgebildet ist und dessen Gate elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Transistors 72 verbunden ist. Die lichtemittierende Baugruppe weist eine Diode 78 auf, die elektrisch zwischen der Source des vierten Transistors 76 und den zweiten lichtemittierenden Bauelementen 54 angeordnet ist. Eine Drain des vierten Transistors 76 ist einerseits mit einer Source des dritten Transistors 74 und andererseits mit den dritten lichtemittierenden Bauelementen 56 elektrisch verbunden. Eine erste Stromquelle 80 korrespondiert zu dem ersten Steuerkanal 62 und ist elektrisch mit den ersten lichtemittierenden Bauelementen 52 verbunden. Eine zweite Stromquelle 82 korrespondiert zu dem zweiten Steuerkanal 64 und ist elektrisch mit der Diode 78 und den zweiten lichtemittierenden Bauelementen 54 verbunden. Ein Messwiderstand 84 ist mit den zweiten lichtemittierenden Bauelementen 54 elektrisch in Reihe geschaltet. Der Messwiderstand 54 hat einen Widerstandswert von beispielsweise 4,4 Ohm.
In dem ersten Betriebsbereich ist der Wert des Stroms, der in die lichtemittierende Baugruppe 50 mittels der zweiten Stromquelle 82 eingebracht wird, gering. Daher ist die Spannung über den Messwiderstand 84 gering, beispielsweise kleiner als 600 mV. Daher ist der erste Transistor 70 ausgeschaltet und der zweite Transistor 72 angeschaltet. Das bedeutet, dass die Gate-Spannung des dritten Transistors 74 (n-Kanal) und des vierten Transistors 76 (p-Kanal) gering ist und folglich der vierte Transistor 76 angeschaltet ist und der dritte Transistor 74 ausgeschaltet ist. Dadurch sind die zweiten lichtemittierenden Bauelemente 54 und die dritten lichtemittierenden Bauelemente 56 parallel geschaltet und der optische Kanal mit den ersten lichtemittierenden Bauelementen 52 ist separiert.
In dem zweiten Betriebsbereich nimmt der Wert des Stroms, der mittels der zweiten Stromquelle 80 eingebracht wird, zu und die Spannung über den Messwiderstand 84 erreicht früher oder später einen vorgegebenen Schwellenwert, beispielsweise 600 mV oder mehr. Dadurch wird der erste Transistor 70 angeschaltet und der zweite Transistor 72 ausgeschaltet. Ein Ergebnis davon ist, dass die Gate-Spannung des dritten Transistors 74 und des vierten Transistors 76 hoch ist. Dies bewirkt, dass der vierte Transistor 76 abschaltet und der dritte Transistor 74 einschaltet. Im Ergebnis werden die dritten lichtemittierenden Bauelemente 56 mit den ersten lichtemittierenden Bauelementen 52 parallel geschaltet und die zweiten lichtemittierenden Bauelemente 54 werden separiert.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die lichtemittierende Baugruppe 50 mehr oder weniger lichtemittierende Bauelemente 52, 54, 56 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die optischen Kanäle, insbesondere die lichtemittierenden Bauelemente 52, 54, 56 und/oder die entsprechenden Gruppen von lichtemittierenden Bauelementen 52, 54, 56, in den Fällen, in denen sie gemeinsam betrieben werden, elektrisch in Reihe geschaltet sein, anstatt elektrisch parallel geschaltet zu sein. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die dritten lichtemittierenden Bauelemente 56 Licht eines stark gesättigten Grüns, in anderen Worten tiefgrünes Licht, emittieren, da dann die Anzahl von benötigten dritten lichtemittierenden Bauelementen 56 und damit eine Spannung zum Betreiben der dritten lichtemittierenden Bauelemente 56 relativ gering gehalten werden können, was beim Umschalten von dem ersten Betriebsbereich in den zweiten Betriebsbereich und andersherum zu einer lediglich geringen Änderung einer anzulegenden Steuerspannung beiträgt. Ferner kann der Messwiderstand 84 einen anderen Widerstandswert haben.
Bezugszeichenliste

Planckkurve	20
erste Farbe	22
zweite Farbe	24
dritte Farbe	26
erste Gerade	32
zweite Gerade	34
dritte Gerade	36
erster Farbverlauf	40
zweiter Farbverlauf	42
vierte Farbe	44
fünfte Farbe	46
sechste Farbe	48
lichtemittierende Baugruppe	50
erstes lichtemittierendes Bauelement	52
zweites lichtemittierendes Bauelement	54
drittes lichtemittierendes Bauelement	56
Steuergerät	60
erster Steuerkanal	62
zweiter Steuerkanal	64
Schaltelement	66
erster Transistor	70
zweiter Transistor	72
dritter Transistor	74
vierter Transistor	76
fünfter Transistor	78
erste Stromquelle	80
zweite Stromquelle	82
Messwiderstand	84
warmweiß	WW
kaltweiß	CW
grün	G

Claims

Lichtemittierende Baugruppe (50), mit einem ersten lichtemittierenden Bauelement (52), das Licht einer ersten Farbe (22) emittiert, einem zweiten lichtemittierenden Bauelement (54), das Licht einer zweiten Farbe (24) emittiert, die von der ersten Farbe (22) verschieden ist, mindestens einem dritten lichtemittierenden Bauelement (56), das Licht einer dritten Farbe (26) emittiert, die von der ersten Farbe (22) und der zweiten Farbe (24) verschieden ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) so angeordnet sind, dass sich das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zu einem Mischlicht mischen, und einem Steuergerät (60), das zum Betreiben der drei lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) einen ersten Steuerkanal (62) und einen zweiten Steuerkanal (64) hat und das so ausgebildet ist, dass in einem ersten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement (52) über den ersten Steuerkanal (62) angesteuert wird und das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement (54, 56) über den zweiten Steuerkanal (64) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem ersten Betriebsbereich das Mischlicht von der ersten Farbe (22) bis zu einer vorgegebenen vierten Farbe (44) kontinuierlich verstellbar ist und dass in einem zweiten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement (54) über den zweiten Steuerkanal (64) angesteuert wird und das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement (52, 56) über den ersten Steuerkanal (62) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem zweiten Betriebsbereich das Mischlicht von der vierten Farbe (44) bis zu der zweiten Farbe (24) kontinuierlich verstellbar ist.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach Anspruch 1, bei der die erste Farbe (22) warmweiß (WW) ist, die zweite Farbe (24) kaltweiß (CW) ist und/oder die dritte Farbe (26) grün (G) ist.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Farbtemperatur der vierten Farbe (44) kleiner als eine Farbtemperatur der ersten Farbe (22) und größer als eine Farbtemperatur der zweiten Farbe (24) ist.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Steuergerät (60) so ausgebildet ist, dass die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56), die über denselben Steuerkanal (62, 64) angesteuert werden, elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Steuergerät (60) so ausgebildet ist, dass das erzeugte Mischlicht von der ersten Farbe (22) zu der vierten Farbe (44) kontinuierlich verstellt wird, indem in dem ersten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über den ersten Steuerkanal (62) fließt, zu einem Strom, der über den zweiten Steuerkanal (64) fließt, kontinuierlich verringert wird, und/oder dass das erzeugte Mischlicht von der vierten Farbe (44) zu der zweiten Farbe (24) kontinuierlich verstellt wird, indem in dem zweiten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über den zweiten Steuerkanal (64) fließt, zu einem Strom, der über den ersten Steuerkanal (62) fließt, kontinuierlich erhöht wird.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) und das Steuergerät (60) so ausgebildet sind, dass in einem Farbdiagramm ein Farbverlauf (40, 42) des Mischlichts von der ersten Farbe (22) zu der vierten Farbe (44) und von der vierten Farbe (44) bis zu der zweiten Farbe (24) jeweils eine Gerade ist.
Lichtemittierende Baugruppe (50) nach Anspruch 6, bei der die Geraden in dem Farbdiagramm eine lineare Approximation an die Planckkurve (20) darstellen.
Verfahren zum Betreiben einer lichtemittierenden Baugruppe (50), bei dem ein erstes lichtemittierendes Bauelement (52) so angesteuert wird, dass es Licht einer ersten Farbe (22) emittiert, ein zweites lichtemittierendes Bauelement (54) so angesteuert wird, dass es Licht einer zweiten Farbe (24) emittiert, die von der ersten Farbe (22) verschieden ist, mindestens ein drittes lichtemittierendes Bauelement (56) so angesteuert wird, dass es Licht einer dritten Farbe (26) emittiert, die von der ersten Farbe (22) und der zweiten Farbe (24) verschieden ist, wobei die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56) so angeordnet sind, dass sich das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zu einem Mischlicht mischen, und in einem ersten Betriebsbereich das erste lichtemittierende Bauelement (52) unabhängig von dem zweiten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement (54, 56) angesteuert wird und das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement (54, 56) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem ersten Betriebsbereich das Mischlicht von der ersten Farbe (22) bis zu einer vorgegebenen vierten Farbe (44) kontinuierlich verstellbar ist und in einem zweiten Betriebsbereich das zweite lichtemittierende Bauelement (54) unabhängig von dem ersten und dem dritten lichtemittierenden Bauelement (52, 56) angesteuert wird und das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement (52, 56) gemeinsam angesteuert werden, wobei in dem zweiten Betriebsbereich das Mischlicht von der vierten Farbe (44) bis zu der zweiten Farbe (24) kontinuierlich verstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die erste Farbe (22) warmweiß (WW) ist, die zweite Farbe (24) kaltweiß (CW) ist und/oder die dritte Farbe (26) grün (G) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem eine Farbtemperatur der vierten Farbe (44) kleiner als eine Farbtemperatur der ersten Farbe (22) und größer als eine Farbtemperatur der zweiten Farbe (24) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die lichtemittierenden Bauelemente (52, 54, 56), die gemeinsam angesteuert werden, elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das erzeugte Mischlicht von der ersten Farbe (22) zu der vierten Farbe (44) kontinuierlich verstellt wird, indem in dem ersten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über das erste lichtemittierende Bauelement (52) fließt, zu einem Strom, der über das zweite und das dritte lichtemittierende Bauelement (54, 56) fließt, kontinuierlich verringert wird, und/oder das erzeugte Mischlicht von der vierten Farbe (44) zu der zweiten Farbe (24) kontinuierlich verstellt wird, indem in dem zweiten Betriebsbereich ein Verhältnis eines Stroms, der über das zweite lichtemittierende Bauelement (54) fließt, zu einem Strom, der über das erste und das dritte lichtemittierende Bauelement (52, 56) fließt, kontinuierlich erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem in einem Farbdiagramm ein Farbverlauf (40, 42) des Mischlichts von der ersten Farbe (22) zu der vierten Farbe (44) und von der vierten Farbe (44) zu der zweiten Farbe (24) jeweils eine Gerade ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Geraden in dem Farbdiagramm eine lineare Approximation an die Planckkurve (20) in dem Farbdiagramm darstellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem das Farbdiagramm die CIE-Normfarbtafel ist.