DE102018128847A1 - Optoelektronische Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente (11, 12, 13), die jeweils zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt sind, und eine Steuereinheit (15) zum Steuern des Stromflusses durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13), wobei die Steuereinheit (15) zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) einen Strom durch das optoelektronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I_Offset entspricht, und wobei die Werte für η und I_Offset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugten Lichts abhängen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.
• Es gibt zwei verschiedene Ansätze, um ein Datenwort bzw. Bildinformation in einen Helligkeitswert einer RGB-Zelle umzusetzen, d. h., einer Zelle, die optoelektronische Halbleiterbauelemente zur Erzeugung von rotem, grünem bzw. blauem Licht enthält. Zum einen kann eine Pulsweitenmodulation (PWM), auch Pulsbreitenmodulation, Pulsdauermodulation oder Pulslängenmodulation genannt, eingesetzt werden und zum anderen kann eine Helligkeitsregelung über den Querstrom, mit dem das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauelement versorgt wird, bewirkt werden. Bei konventionellen Displays ist dies für viele Anwendungen ausreichend.
• Zunehmend entsteht die Anforderung, insbesondere beim Einsatz von Displays in Fahrzeugen, eine Dynamik von größer als 16 Bit umzusetzen. Mit herkömmlichen Techniken kann eine derartige Dynamik nur mit großem Aufwand verwirklicht werden.
• Weiterhin kann sich beim Dimmen mittels des Querstroms eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, d. h. bei einer Änderung der Helligkeit, ein nicht unerheblicher Farbfehler einstellen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte optoelektronische Leuchtvorrichtung insbesondere mit einem großen Dynamikbereich und/oder hoher Farbstabilität zu schaffen, die sich kostengünstig realisieren lässt. Ferner sollen ein Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung und ein Display mit einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung angegeben werden.
• Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine optoelektronische Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine optoelektronische Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 bzw. 14. Weiterhin wird eine Aufgabe der Erfindung durch ein Display mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente. Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente ist zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt. Die mehreren optoelektronischen Halbleiterbauelemente können verschiedene Farben erzeugen. Beispielsweise kann eine jeweilige Gruppe der optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine erste, zweite oder dritte Farbe, z. B. Rot, Grün oder Blau, erzeugen, wobei jede der Gruppen mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst.
• Weiterhin umfasst die optoelektronische Leuchtvorrichtung eine Steuereinheit zum Steuern des Stromflusses durch ein jeweiliges optoelektronisches Halbleiterbauelement. Der Stromfluss durch das optoelektronische Halbleiterbauelement bewirkt die Erzeugung von Licht. Die Steuereinheit ist derart ausgeführt, dass die Steuereinheit zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente einen bestimmten Strom zur Verfügung stellt bzw. erzeugt, der durch das optoelektronische Halbleiterbauelement fließt. Der dem betreffenden optoelektronischen Halbleiterbauelement zur Verfügung gestellte Strom entspricht dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung Popt und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement abfallenden Spannung ULED multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I_Offset . Folglich ist der Strom für ein jeweiliges optoelektronisches Halbleiterbauelement eine Funktion des Terms $\frac{1}{\eta }\frac{P_{opt}}{U_{LED}}+I_{offset}.$

  
• Die Werte für die Parameter η und I_offset hängen von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts ab. Beispielsweise können die Parameter η und I_offset für die Farben Rot, Grün und Blau jeweils unterschiedliche Werte annehmen. Die Werte für die Parameter η und I_offset können für jede der von den optoelektronischen Halbleiterbauelementen erzeugten Farbe vorgegeben sein und in der Steuereinheit, beispielsweise in einer Nachschlagetabelle, abgelegt sein.
• Die Werte der Parameter η und I_Offset für die jeweiligen Farben können durch Messungen bestimmt werden, beispielsweise indem für jede Farbe die optische Ausgangsleistung bei verschiedenen Strömen gemessen wird.
• Die Werte der Parameter η und I_Offset können herstellerseitig für verschiedene Farben bestimmt werden und in der Steuereinheit, insbesondere vor der Auslieferung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung an einen Kunden, gespeichert werden.
• Durch die optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt wird ein für jede Farbe unterschiedlicher Offsetstrom kompensiert. Dadurch kann eine größere Farbstabilität gewahrt werden, wenn die optoelektronischen Halbleiterbauelemente Licht unterschiedlicher Farben emittieren. Wenn beispielsweise die Helligkeit von drei optoelektronischen Halbleiterbauelementen mit unterschiedlichen Farben geändert werden soll, wird nicht der Strom durch jede der drei optoelektronischen Halbleiterbauelemente in gleicher Weise geändert, sondern es wird der Strom durch jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente entsprechend dem Term $\frac{1}{\eta }\frac{P_{opt}}{U_{LED}}+I_{offset}.$

  

  geändert. Dies gewährleistet, dass das Verhältnis der drei Farben, d. h. das Verhältnis der optischen Ausgangsleistungen Popt der drei optoelektronischen Halbleiterbauelemente, nach der Änderung der Helligkeit genauso groß ist wie vor der Änderung. Dadurch kann ein beim Dimmen auftretender Farbfehler reduziert oder vermieden werden.
• Im Detail wird dies weiter unten im Zusammenhang mit 2 erläutert.
• Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können beispielsweise als Licht emittierende Dioden (light emitting diode, LED), als organische Licht emittierende Dioden (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierende Transistoren oder als organische Licht emittierende Transistoren ausgebildet sein. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können in verschiedenen Ausführungsformen Teil einer integrierten Schaltung sein.
• Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente können insbesondere als optoelektronische Halbleiterchips realisiert sein.
• Neben den optoelektronischen Halbleiterbauelementen und der Steuereinheit kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung auch weitere Halbleiterbauelemente und/oder andere Komponenten enthalten.
• Die optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt kann beispielsweise eingesetzt werden in jeglicher Art von Displays, d. h. optischen Anzeigegeräten, insbesondere in automobilen Anwendungen, wie zum Beispiel in Displays im Armaturenbrett. Weiterhin kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung in anderen geeigneten Anwendungen eingesetzt werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optoelektronischen Halbleiterbauelemente µLEDs, d. h. Mikro-LEDs. pLEDs verfügen über ein nur sehr dünnes Substrat oder gar kein Substrat, was es ermöglicht, sie mit kleineren lateralen Ausdehnungen je µLED herzustellen.
• Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente kann ein jeweiliges Subpixel eines Pixels bilden. Beispielsweise kann ein jeweiliges Pixel drei Subpixel für die Farben Rot, Grün und Blau enthalten.
• Die Steuereinheit kann für jedes optoelektronische Halbleiterbauelement mindestens einen ersten Transistor zum Steuern des Stromflusses durch das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauelement aufweisen. Ferner kann die Steuereinheit pro optoelektronisches Halbleiterbauelement einen Kondensator zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors mit der Kondensatorspannung umfassen.
• Das jeweilige optoelektronische Halbleiterbauelement und der mindestens eine erste Transistor, insbesondere dessen stromführende Strecke, können in Reihe geschaltet sein. Mit Hilfe des mindestens einen ersten Transistors können der Stromfluss durch das optoelektronische Halbleiterbauelement und damit seine Leuchtstärke gesteuert werden. Ein erster Anschluss des Kondensators kann mit einem Steueranschluss des mindestens einen ersten Transistors verbunden sein. Der zweite Anschluss des Kondensators kann mit einem Bezugspotential, insbesondere einem Massepotential, verbunden sein oder mit dem Bezugspotential über einen entsprechenden Schalter bzw. Transistor verbindbar sein.
• Weiterhin kann die Steuereinheit mindestens einen zweiten Transistor zum Ankoppeln des Kondensators an eine Programmierleitung aufweisen. Der zweite Transistor kann zwischen die Programmierleitung und den ersten Anschluss des Kondensators geschaltet sein. Wenn der zweite Transistor so geschaltet ist, dass seine stromführende Strecke niederohmig ist, ist der Kondensator mit der Programmierleitung verbunden und kann programmiert, d. h., auf eine bestimmte Spannung aufgeladen werden.
• Der erste Transistor und/oder der zweite Transistor können Dünnschichttransistoren (englisch: thin-film transistor, TFT) sein.
• Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung ausgelegt. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung weist mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente auf. Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente erzeugt Licht mit einer bestimmten Farbe.
• Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrichtung sieht die Steuerung des Stromflusses durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente vor. Zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente wird ein Strom durch das betreffende optoelektronische Halbleiterbauelement erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung Popt und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement abfallenden Spannung ULED multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I_Offset entspricht. Die Werte für η und I_Offset hängen von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts ab.
• Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt aufweisen.
• Eine optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Licht, eine steuerbare Stromquelle und einen steuerbaren Schalter. In seinem eingeschalteten Zustand verbindet der Schalter die Stromquelle mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement derart, dass die Stromquelle das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement mit Strom versorgt. Falls der Schalter ausgeschaltet ist, ist die Strom- und damit Leistungsversorgung des optoelektronischen Halbleiterbauelements unterbrochen.
• Eine Steuereinheit ist ausgebildet, die Stromquelle und den Schalter derart zu steuern, dass Datenwörter in diskrete Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts umgesetzt werden. Die Steuereinheit kann einen Eingang aufweisen, in den die Datenwörter eingegeben werden können.
• Die Steuereinheit wählt in Abhängigkeit von einem eingegebenen Datenwort einen diskreten Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten bzw. Stromstufen aus und steuert die Stromquelle derart an, dass diese einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert bzw. der ausgewählten Stromstufe erzeugt. Ferner wählt die Steuereinheit die Pulsweite eines Impulses in Abhängigkeit von dem eingegebenen Datenwort aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten aus und steuert den Schalter mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb an. Der Impuls kann die verschiedenen diskreten Pulsweiten annehmen und ist folglich pulsweitenmoduliert (PWM).
• Das Signal, mit dem der Schalter angesteuert wird, kann zwei diskrete Werte annehmen, d. h. einen ersten Wert und einen zweiten Wert. Während der Dauer des Impulses nimmt das Signal den ersten Wert an, was bewirkt, dass der Schalter eingeschaltet bzw. geschlossen ist und das mindestens eine optoelektronische Bauelement mit elektrischer Leistung beaufschlagt, d. h. mit dem von der Stromquelle erzeugten Strom mit dem ausgewählten Stromwert. In dem Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen nimmt das Signal den zweiten Wert an, was zur Folge hat, dass der Schalter ausgeschaltet bzw. geöffnet ist, so dass das mindestens eine optoelektronische Bauelement nicht mit elektrischer Leistung beaufschlagt wird. Der von der Steuereinheit mit dem Impuls im Taktbetrieb angesteuerte Schalter kann auch als steuerbarer Taktgeber betrachtet werden.
• Durch die Kombination aus diskreten Stromstufen und einer PWM-Ansteuerung des Schalters kann eine Dynamik von ca. 24 Bit erreicht werden. Zur Fertigung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung können herkömmliche, kostengünstige Herstellungsverfahren eingesetzt werden. Es kann beispielsweise auf Elemente aus kristallinem Silizium verzichtet werden.
• Aufgrund des großen Dynamikbereichs eignet sich die optoelektronische Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt in besonderer Weise für den Einsatz in Displays, die in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel in Armaturenbrettern, eingesetzt werden. Der hohe Dynamikbereich ermöglicht eine gute Ablesbarkeit sowohl im Tagals auch im Nachtbetrieb.
• Das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement kann die oben im Zusammenhang mit der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement als µLED ausgebildet. Eine µLED kann mit einem PWM-Impuls, der eine Pulsweite von 1 µs oder weniger aufweist, angesteuert werden und eignet sich daher als Lichtemitter in besonderer Weise.
• Es kann vorgesehen sein, dass die diskreten Stromwerte nicht äquidistant sind, d. h., jeweils benachbarte Stromwerte weisen nicht stets den gleichen Abstand auf. Vielmehr können die Abstände zwischen benachbarten Stromwerten mit steigendem Stromwert größer werden. Dadurch kann eine nicht-lineare Übertragungsfunktion des Datenworts in einen Helligkeitswert erzeugt werden, die ähnlich der Übertragungsfunktion einer Gammakorrektur ist.
• Demnach kann eine hohe Dynamik erzielt werden, indem eine Quantisierung des von der Stromquelle erzeugten Stroms mit einer PWM-Modulation derart kombiniert wird, dass eine nicht-lineare Übertragungsfunktion abgebildet wird.
• Analog zu der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Anmeldung kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Anmeldung derart ausgestaltet sein, dass die Stromquelle mindestens einen ersten Transistor zum Erzeugen des Stroms mit dem ausgewählten Stromwert und einen Kondensator zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors mit der Kondensatorspannung aufweist. Außerdem kann die Stromquelle mindestens einen zweiten Transistor zum Ankoppeln des Kondensators an eine Programmierleitung enthalten.
• Weiterhin kann der Schalter mindestens einen dritten Transistor aufweisen, den die Steuereinheit mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in dem Taktbetrieb ansteuert.
• Gemäß einer Ausgestaltung weist die optoelektronische Leuchtvorrichtung mindestens einen vierten Transistor auf, der mit seiner stromführenden Strecke zwischen den Kondensator und ein Bezugspotential, insbesondere eine Massepotential, geschaltet ist. Diese Maßnahme ist insbesondere sinnvoll, wenn die optoelektronischen Halbleiterbauelemente in einer Matrix, insbesondere einem Array, aus Zeilen (bzw. Reihen) und Spalten angeordnet sind. Mehrere Zeilen können dann mit dem gleichen Programmiersignal angesteuert werden und es kann ein Zeitmultiplex-Verfahren durchgeführt werden, indem eine bestimmte Zeile mittels des mindestens einen vierten Transistors ausgewählt wird.
• Der erste, zweite, dritte und/oder vierte Transistor können Dünnschichttransistoren sein.
• Ein Verfahren gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung ausgelegt. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, das Licht erzeugt, eine steuerbare Stromquelle, die einen Strom erzeugt, und einen steuerbaren Schalter, der in einem eingeschalteten Zustand das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement mit dem von der Stromquelle erzeugten Strom versorgt.
• Die Stromquelle und der Schalter werden derart gesteuert, dass Datenwörter in diskrete Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement erzeugten Lichts umgesetzt werden. In Abhängigkeit von einem Datenwort wird ein diskreter Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Impulses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten ausgewählt. Die Stromquelle wird angesteuert, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen. Der Schalter wird mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb angesteuert.
• Das Verfahren zum Steuern der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt kann die oben beschriebenen Ausgestaltungen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt aufweisen.
• Ein Display gemäß einem fünften Aspekt der Anmeldung kann ein oder mehrere optoelektronische Leuchtvorrichtungen gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt aufweisen. Insbesondere kann das Display in Fahrzeugen eingesetzt werden.
• Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:
• 1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung;
• 2 ein Diagramm mit Übertragungsfunktionen für verschiedenfarbige LEDs;
• 3 einen RGB-Farbraum ohne Kompensation von Farbfehlern;
• 4 einen RGB-Farbraum mit kompensierten Farbfehlern;
• 5 einen Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung;
• 6 ein Diagramm mit einer nichtlinearen Übertragungsfunktion;
• 7 eine Darstellung eines PWM-Signals;
• 8 ein Diagramm mit einer nichtlinearen Übertragungsfunktion;
• 9 eine Darstellung des Inversen der Empfindlichkeit des Auges;
• 10 einen Schaltplan einer Schaltung zur Ansteuerung einer LED;
• 11 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Programmierung einer Zelle und eines PWM-Zyklus;
• 12 Darstellungen des Stroms und der Spannung über eine LED während einer ansteigenden Flanke eines PWM-Impulses;
• 13 eine Darstellung des Stroms durch eine LED während aufeinander folgender Zyklen; und
• 14 einen Schaltplan einer weiteren Schaltung zur Ansteuerung einer LED.
• In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen 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 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. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
• 1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung 10 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 kann mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt gesteuert werden. Ferner kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 in ein Display gemäß dem fünften Aspekt integriert sein.
• Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 enthält drei als pLEDs 11, 12 und 13 ausgestaltete optoelektronische Halbleiterbauelemente, wobei die µLED 11 rotes Licht, die µLED 12 grünes Licht und die µLED 13 blaues Licht erzeugt. Die pLEDs 11, 12, 13 können Subpixel eines Pixels bzw. einer RGB-Zelle eines Displays sein. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 kann weitere pLEDs enthalten, die beispielsweise weitere Pixel bilden können.
• Weiterhin enthält die optoelektronische Leuchtvorrichtung 10 eine Steuereinheit 15 zum Steuern des Stromflusses durch die pLEDs 11, 12, 13.
• 2 zeigt Übertragungsfunktionen für die pLEDs 11, 12, 13. In dem in 2 dargestellten Diagramm ist die optische Ausgangsleistung P_opt der jeweiligen µLED gegen den Strom ILED durch die µLED in Ampere aufgetragen. Die optische Ausgangsleistung ist normiert auf den Maximalwert und daher dimensionslos. Die in dem Diagramm dargestellten Übertragungsfunktionen beruhen auf Messwerten.
• 2 zeigt, dass die Übertragungsfunktionen von pLEDs mit unterschiedlichen Farben zum Teil große Abweichungen aufweisen. Insbesondere bei geringen Strömen ILED weichen die Übertragungsfunktionen für die unterschiedlichen Farben stark voneinander ab und können erhebliche Nichtlinearitäten, die durch parasitäre Effekte verursacht sein können, aufweisen.
• Der Verlauf der Übertragungsfunktionen der pLEDs 11, 12, 13 kann durch folgende Gleichungen (1) bis (3) dargestellt werden, wobei die Gleichungen (1), (2) und (3) die Übertragungsfunktionen für pLEDs mit den Farben Rot, Grün bzw. Blau angeben. $$P_{opt,rot}/U_{LED}={\eta }_{rot}\left(I_{LED,rot}-I_{offset,rot}\right)$$

  

  $$P_{opt,grün}/U_{LED}={\eta }_{grün}\left(I_{LED,grün}-I_{offset,grün}\right)$$

  

  $$P_{opt,blau}/U_{LED}={\eta }_{blau}\left(I_{LED,blau}-I_{offset,blau}\right)$$

  
• Für jede der µLEDs 11, 12, 13 ist folglich der Quotient aus der jeweiligen optischen Ausgangsleistung Popt und der über der jeweiligen µLED abfallenden Spannung ULED eine Funktion des Stroms ILED durch die jeweilige µLED. Ferner gehen in die Gleichungen (1) bis (3) die Parameter η und I_offset ein, die von der von der jeweiligen µLED emittierten Farbe abhängen.
• Die Parameter η und I_Offset für die jeweiligen Farben können durch Messungen bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise für jede der pLEDs 11, 12, 13 die optische Ausgangsleistung Popt bei verschiedenen Strömen ILED gemessen werden. Der Parameter I_offset hat die Einheit eines Stroms in Ampere. Die Einheit des Parameters η hängt von der Einheit ab, in der die optische Ausgangsleistung Popt angegeben wird. Falls die optische Ausgangsleistung Popt in W und die Spannung U_LED in V angegeben wird, ist der Parameter η dimensionslos. Falls die optische Ausgangsleistung Popt in einer anderen Einheit oder dimensionslos angegeben wird, muss die Einheit des Parameters η entsprechend angepasst werden, um die Gleichungen (1) bis (3) zu erfüllen.
• Aufgrund des Verlaufs der Übertragungsfunktionen nimmt die optische Ausgangsleistung Popt erst ab einem bestimmten Strom ILED mit der Skalierung η zu. Wird dies nicht berücksichtigt und beim Dimmen, d. h. beim Ändern der Helligkeit der pLEDs 11, 12, 13, lediglich der Strom ILED für alle drei Farben in gleicher Weise reduziert bzw. erhöht, ergibt sich ein nicht unerheblicher Farbfehler. Ein derartiger Farbfehler ist in 3 beispielhaft gezeigt. Dort ist ein RGB-Farbraum mit den Farbkoordinaten u` und v' dargestellt. Ferner sind die Farbwerte, die mit den drei pLEDs 11, 12, 13 erzielt werden, für verschiedene Ströme ILED dargestellt. Außerdem sind MacAdams-Ellipsen mit Werten für N von 3, 5 bzw. 7 in das Diagramm eingetragen.
• Wenn die Werte für die Parameter η und I_Offset für die Farben der pLEDs 11, 12, 13 bekannt sind und in der Steuereinheit 15 abgelegt sind bzw. die Steuereinheit 15 darauf zugreifen kann, kann die Helligkeit der pLEDs 11, 12, 13 so geändert werden, dass kein Farbfehler auftritt. Beispielsweise kann beim Dimmen der Strom ILED durch die pLEDs 11, 12, 13 so geändert werden, dass das Verhältnis der optischen Ausgangsleistungen Popt der pLEDs 11, 12, 13 gleich bleibt, d. h., die Quotienten P_opt,rot/P_opt,grün, P_opt,rot/P_opt,blau und P_opt,grün/P_opt,blau haben nach dem Dimmen die gleichen Werte oder zumindest ähnliche Werte wie vor dem Dimmen. Die entsprechenden Ströme ILED durch die pLEDs 11, 12, 13 lassen sich mit folgenden Gleichungen berechnen: $$I_{LED,rot}=\frac{1}{{\eta }_{rot}}\frac{P_{opt,rot}}{U_{LED}}+I_{offset,rot}$$

  

  $$I_{LED,grün}=\frac{1}{{\eta }_{grün}}\frac{P_{opt,grün}}{U_{LED}}+I_{offset,grün}$$

  

  $$I_{LED,blau}=\frac{1}{{\eta }_{blau}}\frac{P_{opt,blau}}{U_{LED}}+I_{offset,blau}$$

  
• Die Steuereinheit 15 kann zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung Popt einer jeweiligen µLED den Strom durch die betreffende µLED gemäß einer der Gleichungen (4) bis (6) einstellen.
• Sofern nur der Wirkanteil des Stromes ILED in die Skalierung für eine Helligkeitsänderung einbezogen wird, ergibt sich ein deutlicher geringerer Farbfehler, wie sich dem in 4 dargestellten RGB-Farbraum entnehmen lässt.
• 5 zeigt einen schematischen Schaltplan einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung 20 gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Anmeldung. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 kann mit einem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt gesteuert werden. Ferner kann die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 in ein Display gemäß dem fünften Aspekt integriert sein.
• Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 enthält ein als µLED 21 ausgestaltete optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Erzeugung von Licht. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 kann darüber hinaus weitere pLEDs enthalten.
• Ferner enthält die optoelektronische Leuchtvorrichtung 20 einen steuerbaren Schalter 22 sowie eine steuerbare Stromquelle 23. Der Schalter 22 und die Stromquelle 23 werden von einer Steuereinheit 24 gesteuert.
• Der Schalter 22 ist zwischen die µLED 21 und die Stromquelle 23 geschaltet, so dass der Schalter 22 die Stromquelle 23 in seinem eingeschalteten, d. h. geschlossenen Zustand mit der µLED 21 verbindet und die Stromquelle 23 die µLED 21 mit Strom versorgt. Wenn der Schalter 22 ausgeschaltet, d. h. geöffnet ist, ist die Strom- und damit Leistungsversorgung der µLED 21 unterbrochen.
• In einen Eingang der Steuereinheit 24 werden Datenwörter 30 eingegeben. Die Steuereinheit 24 steuert den Schalter 22 mittels eines Steuersignals 31 und die Stromquelle 23 mittels eines Steuersignals 32 derart an, dass ein in die Steuereinheit 24 eingegebenes Datenwort 30 in einen Helligkeitswert des von der µLED 21 erzeugten Lichts umgesetzt wird.
• Die Steuereinheit 24 wählt in Abhängigkeit von einem eingegebenen Datenwort 30 einen diskreten Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten bzw. Stromstufen aus und steuert die Stromquelle 23 derart an, dass diese einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert bzw. der ausgewählten Stromstufe erzeugt.
• In 6 sind beispielhaft insgesamt 10 verschiedene Stromverstärkungen gezeigt, die gegen ein linear skaliertes Bitmuster bzw. Datenwort aufgetragen sind. Jede Stromverstärkung markiert einen diskreten Stromwert bzw. eine diskrete Stromstufe und ist durch den Index n_cs gekennzeichnet sind, der Werte von 0 bis 9 annehmen kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel existieren folglich 10 verschiedene diskrete Stromwerte bzw. Stromstufe, die von der Stromquelle 23 erzeugt werden können.
• Die diskreten Stromwerte sind nicht äquidistant, d. h., jeweils benachbarte Stromwerte weisen nicht stets den gleichen Abstand auf. Die Abstände zwischen benachbarten Stromwerten werden mit steigendem Stromwert größer. Die in 6 dargestellten Stromverstärkungsstufen folgen einer konvexen Funktion. Die Übertragungsfunktion ist nichtlinear.
• Weiterhin wählt die Steuereinheit 24 die Pulsweite eines Impulses in Abhängigkeit von dem Datenwort 30 aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten aus und erzeugt als Steuersignal 31 ein PWM-Signal, mit dem der Schalter 22 angesteuert wird.
• Beispielhaft ist ein gegen die Zeit t aufgetragenes Steuersignal 31 in 7 dargestellt. Das Steuersignal 31 kann zwei diskrete Werte, d. h. einen ersten Wert 35 und einen zweiten Wert 36 annehmen. In dem Zeitraum, in dem das Steuersignal den ersten Wert 35 annimmt, wird ein rechteckförmiger Impuls mit einer Pulsweite t₁ erzeugt. Der Impuls wird periodisch mit einer Periodenlänge T wiederholt. Wenn das Steuersignal 31 den ersten Wert 35 annimmt, d. h. während der Dauer t₁ des Impulses, ist der Schalter 22 eingeschaltet, d. h. geschlossen. Ansonsten ist der Schalter 22 geöffnet.
• Grundidee der Ansteuerung der µLED 21 ist der Umstand, dass das menschliche Auge keinen linearen Zusammenhang zwischen Reizstärke und Wahrnehmung aufweist, wie sich durch die Stevenssche Potenzfunktion beschreiben lässt. Das menschliche Auge nimmt Helligkeitsunterschiede bei geringen Intensitäten deutlich feiner aufgelöst wahr als bei hohen Intensitäten. Bei herkömmlichen Displays wird dies durch Verzerrung des Signals durch die Gamma-Korrektur erreicht.
• Diesen Umstand nutzt die Erfindung aus, um eine Dynamik von beispielsweise 24 Bit mittels PWM und Stromsteuerung zu erreichen, die in Summe eine deutlich geringere lineare Auflösung aufweist. Aus 6 ist ersichtlich, dass die Kombination aus 8 Bit PWM je Stromstufe und 10 Stromstufen ausreicht, um die Dynamik von 24 Bit abzubilden. Beides ist technisch umsetzbar. Der Strom I_LED , der durch die Kombination aus der Stromquelle 23 und dem mittels des PWM-Signals angesteuerten Schalter 22 erzielt wird und der die µLED 21 speist, lässt sich mit folgender Gleichung berechnen: $$I_{Led}=[\begin{array}{cc}{I}_0{n}_{PWM}\left(2^{\left(n_{CS}-1+N_{PWM}\right)}\right)+I_{Basis}& für{n}_{CS}>0\\ I_0{n}_{PWM}& für{n}_{CS}=0\end{array}$$

  
• Der Strom I_Basis in Gleichung (7) berechnet sich folgendermaßen: $$I_{Basis}=[\begin{array}{cc}{I}_0{2}^{N_{PWM}}\left(1+{\displaystyle {\sum }_{k=0}^{n_{CS}-2}{2}^{2+k}}\right)& für{n}_{CS}>1\\ I_0{2}^{N_{PWM}}& für{n}_{CS}=1\\ 0& für{n}_{CS}=0\end{array}$$

  
• n_PWM ist der Laufindex der PWM und gibt die Weite bzw. Dauer t₁ des Impulses an. I₀ ist ein Basisstromwert und N_PWM ist die Bitbreite der PWM. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel läuft der Laufindex n_PWM von 0 bis 255 und N_PWM ist 8.
• Bei der Berechnung des Stroms ILED mittels der Gleichungen (7) und (8) bildet die Berechnung der von der Stromquelle 23 erzeugten diskreten Stromstufe eine äußere Schleife. n_CS ist der Laufindex der äußeren Schleife, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Werte von 0 bis 9 annimmt.
• Die innere Schleife zur Berechnung des Stroms ILED ist die PWM-Steuerung mit dem Laufindex n_PWM , der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für jede Stromstufe Werte von 0 bis 255 annimmt.
• Werden die Stromstufen aus 6 nicht in Kombination mit der PWM für ein Eingangsmuster von 0 bis 2560 aufgetragen, lässt sich die Darstellung von 8 erzeugen. Wird diese mit dem in 9 dargestellten Inversen der Empfindlichkeit des Auges verglichen, lässt sich feststellen, dass sich damit in einem Feld die Nichtlinearität des relativen Helligkeitsempfindens kompensieren lässt.
• Technisch umsetzen lässt sich dies durch die Verschaltung von binär gewichteten Stromquellen, die wiederum über eine Logik angesprochen werden. Bei einer Dünnschichttransistor (TFT)-Technik lässt sich dies wiederum in der entsprechend Ansteuerlogik (Source-Driver) abbilden.
• 10 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltung 50, mit der sich die in 1 und 5 dargestellten optoelektronischen Leuchtvorrichtungen 10 und 20 realisieren lassen. Die Schaltung 50 dient zur Ansteuerung einer µLED 51. Selbstverständlich können weitere pLEDs vorgesehen sein, die beispielsweise in Zeilen und Spalten angeordnet sind und mittels analog aufgebauten Schaltungen angesteuert werden.
• Die Schaltung 50 umfasst eine als 3T1C-Zelle ausgebildete steuerbare Stromquelle, die drei Transistoren 52, 53, 54 sowie einen Kondensator 55 aufweist. Ferner weist die Schaltung 50 einen als steuerbaren Schalter ausgebildeten Transistor 56 auf. Die Schaltung 50 kann daher auch als 4T1C-Zelle bezeichnet werden. Sämtliche Transistoren der Schaltung 50 sind Dünnschichttransistoren (TFTs).
• Die stromführenden Strecken, d. h. die Drain-Source-Strecken, der Transistoren 52, 53, 54 sind parallel geschaltet. Die µLED 51, die Drain-Source-Strecke des Transistors 56 und der Transistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 sind in Reihe geschaltet.
• In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anodenanschluss der µLED 51 mit einem Versorgungspotential VDD beaufschlagt.
• Der Gate-Anschluss des Transistors 56 wird von einem Signal S1 angesteuert.
• Ein erster Anschluss des Kondensators 55 ist mit den Gate-Anschlüssen der Transistoren 52, 53, 54 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Kondensators 55 liegt auf einem Massepotential GND.
• Weiterhin umfasst die Schaltung 50 Transistoren 57, 58. Die Transistoren 57, 58 sind jeweils mit einem Anschluss ihrer Drain-Source-Strecken zwischen die Transistoren 52, 53, 54 und den Transistor 56 geschaltet. Der andere Anschluss der Drain-Source-Strecke des Transistors 57 ist mit einer Programmierleitung verbunden und mit einem Signal Sense beaufschlagt. Der andere Anschluss der Drain-Source-Strecke des Transistors 58 ist mit dem ersten Anschluss des Kondensators 55 verbunden.
• Die Gate-Anschlüsse der Transistoren 57, 58 werden von einem Signal ProgEn angesteuert.
• Der eigentliche Stromtreiber besteht in der Schaltung 50 aus den Transistoren 52, 53, 54. Wenn im Zustand ProgEn = VDD und S1 = GND die Transistoren 57, 58 geöffnet sind, d. h. ihre Drain-Source-Strecken niederohmig sind, und der Transistor 56 geschlossen ist, d. h. seine Drain-Source-Strecken hochohmig ist, kann über den Transistor 57 ein Strom über die Programmierleitung eingeprägt werden, der, da der Transistor 56 geschlossen ist, den Kondensator 55 lädt bzw. programmiert und genau die Gate-Source-Spannung am Transistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 erzeugt, die notwendig ist, um den gewünschten Nennstrom zu treiben. Dies wird durch den Umstand gewährleistet, dass der Transistor 56 die Transistoren 52 bis 54 derart verschaltet, dass U_ds = U_gs - U_th entspricht (Diodenverschaltung).
• Wenn im Zustand ProgEn = GND und S1 = VDD die Transistoren 57, 58 geschlossen, d. h. hochohmig sind und der Transistor 56 geöffnet, d. h. niederohmig ist, fließt durch die µLED 51 der entsprechende Strom, der durch die Spannung des Kondensators 55 vorgegeben ist. Dieser kann über das den Transistor 56 ansteuernde Signal S1 Sinne einer PWM moduliert werden.
• In 11 sind die Signale S1 und ProgEn sowie der durch die µLED 51 fließende Strom ILED gegen die Zeit t aufgetragen. Zunächst wird in den Zustand ProgEn = VDD und S1 = GND geschaltet, um die Zelle bzw. den Kondensator 55 programmieren zu können. Anschließend wird der PWM-Zyklus durchgeführt, bei dem das PWM-Signal S1 mit einer vorgegebenen Pulsweite den Transistor 56 ansteuert, um einen gewünschten Strom ILED zu erzeugen.
• In 12 sind der Strom ILED und die Spannung ULED über die µLED 51 während einer ansteigenden Flanke eines PWM-Impulses dargestellt. Die maximale Anstiegszeit, d. h. die Zeit zwischen den beiden in 12 dargestellten gestrichelten Linien, beträgt ca. 10 ns. Diese Anstiegszeit ist bei den verwendeten IGZO (Indium-Gallium-Zink-Oxid)-Transistoren für die geforderte PWM von 8 Bit bei einer Zykluszeit von < 120 Hz hinreichend und erfüllt die Anforderung.
• 13 zeigt die Abnahme des Stroms ILED aufgrund des Schaltens des PWM-Transistors 51 während aufeinander folgender Zyklen. Der Strom ILED nimmt über die gezeigten 500 Zyklen, während denen der Kondensator 55 nicht neu geladen wird, nur geringfügig ab. Folglich kann die Auswirkung der Schaltimpulse im Lastpfad auf die Ladung des Kondensators 55 vernachlässigt werden.
• 14 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltung 60, die auf der in 10 dargestellten Schaltung 50 basiert.
• Die Schaltung 60 weist im Vergleich zur Schaltung 50 zusätzliche Transistoren 61, 62 auf, die als Dünnschichttransistoren ausgebildet sind.
• Der Transistor 61 ist mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den zweiten Anschluss des Kondensators 55 und das Massepotential GND geschaltet. Der Gate-Anschluss des Transistors 61 wird von einem Signal S2 angesteuert.
• Der Transistor 62 ist mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den Transistorverbund aus den Transistoren 52, 53, 54 und das Massepotential GND geschaltet. Der Gate-Anschluss des Transistors 62 wird genauso wie der Gate-Anschluss des Transistors 56 von dem Signal S1 angesteuert.
• Der wesentliche Unterschied gegenüber der Schaltung 50 ist, dass mit dem zusätzlichen Signal S2 und den Transistoren 61, 62 ein Multiplexen des Stromtreibers möglich ist. Die typischen Treiberbausteine eines TFT enthalten genauso viele Treiberstufen wie Zeilen. Aufgrund der geringen Größe aktueller TFT-Strukturen und deren Eigenschaften ist es möglich, durch geringe Modifikationen mehrere Zeilen mit einem Source-Treiber zu verbinden und in einem Zeit- Multiplex-Verfahren diese zu programmieren. Folglich kann zur Programmierung des Kondensators 55 der Transistor 61 mittels des Signals S2 geöffnet werden, d. h. seine Drain-Source-Strecken niederohmig geschaltet werden. Der Transistor 62 wird genauso wie der Transistor 56 mittels des Signals S1 angesteuert.
• Wird des Weiteren das Ansteuersignal des Transistors 62 durch ein separates Signal ersetzt, so besteht die Möglichkeit, die Werte für die oben beschriebenen Parameter η und I_Offset zu bestimmen. Dabei wird die µLED 51 über die Programmierleitung, d. h., die Leitung, in die das Signal Sense eingespeist wird, mit verschiedenen Strömen ILED beaufschlagt, wobei gleichzeitig die Transistoren 61, 62 deaktiviert sind. Aus dem Zusammenhang zwischen Querstrom, d. h. dem Strom ILED, und Spannungsabfall lassen sich damit für jede einzelne LED die notwendigen Korrekturterme der Übertragungsfunktion abschätzen bzw. berechnen.
• Bezugszeichenliste

10

optoelektronische Leuchtvorrichtung

11

µLED

12

µLED

13

µLED

15

Steuereinheit

20

optoelektronische Leuchtvorrichtung

21

µLED

22

Schalter

23

Stromquelle

24

Steuereinheit

30

Datenwort

31

Steuersignal

32

Steuersignal

35

erster Wert

36

zweiter Wert

50

Schaltung

51

µLED

52

Transistor

53

Transistor

54

Transistor

55

Kondensator

56

Transistor

57

Transistor

58

Transistor

60

Schaltung

61

Transistor

62

Transistor

Claims (15)

1. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10), mit: mehreren optoelektronischen Halbleiterbauelementen (11, 12, 13), wobei jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) zum Erzeugen von Licht einer bestimmten Farbe ausgelegt ist, und einer Steuereinheit (15) zum Steuern des Stromflusses durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13), wobei die Steuereinheit (15) derart ausgeführt ist, dass die Steuereinheit (15) zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) einen Strom durch das optoelektronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I_Offset entspricht, und wobei die Werte für η und I_Offset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugten Lichts abhängen.
2. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die optoelektronischen Halbleiterbauelemente pLEDs (11, 12, 13) sind.
3. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) ein jeweiliges Subpixel eines Pixels bildet.
4. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10, 50, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (15) mindestens einen ersten Transistor (52, 53, 54) zum Steuern des Stromflusses durch ein jeweiliges optoelektronisches Halbleiterbauelement (51) und einen Kondensator (55) zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors (52, 53, 54) mit der Kondensatorspannung aufweist.
5. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (10, 50, 60) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (15) mindestens einen zweiten Transistor (57, 58) zum Ankoppeln des Kondensators (55) an eine Programmierleitung aufweist.
6. Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung (10), wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (10) mehrere optoelektronische Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) aufweist und jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) Licht mit einer bestimmten Farbe erzeugt, wobei der Stromfluss durch die optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) gesteuert wird, und wobei zum Erzeugen einer gewünschten optischen Ausgangsleistung eines der optoelektronischen Halbleiterbauelemente (11, 12, 13) ein Strom durch das optoelektronische Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugt wird, welcher dem Quotienten aus der gewünschten optischen Ausgangsleistung und der über dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) abfallenden Spannung multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor 1/η und addiert mit einem vorgegebenen Stromwert I_Offset entspricht, und wobei die Werte für η und I_Offset von der Farbe des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (11, 12, 13) erzeugten Lichts abhängen.
7. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20), mit: mindestens einem optoelektronischen Halbleiterbauelement (21), das ausgebildet ist, Licht zu erzeugen, einer steuerbaren Stromquelle (23), die ausgebildet ist, einen Strom zu erzeugen, einem steuerbaren Schalter (22), der ausgebildet ist, das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement (21) in einem eingeschalteten Zustand mit dem von der Stromquelle (23) erzeugten Strom zu versorgen, und einer Steuereinheit (24), die ausgebildet ist, die Stromquelle (23) und den Schalter (22) derart zu steuern, dass in die Steuereinheit (24) eingegebene Datenwörter (30) in Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement (21) erzeugten Lichts umgesetzt werden, wobei die Steuereinheit (24) in Abhängigkeit von einem eingegebenen Datenwort einen diskreten Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Impulses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten auswählt und wobei die Steuereinheit (24) die Stromquelle (23) ansteuert, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen, und die Steuereinheit (24) ferner den Schalter (22) mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb ansteuert.
8. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) nach Anspruch 7, wobei die diskreten Stromwerte nicht äquidistant sind.
9. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement eine µLED (21) ist.
10. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Stromquelle (23) mindestens einen ersten Transistor (52, 53, 54) zum Erzeugen des Stroms mit dem ausgewählten Stromwert und einen Kondensator (55) zum Steuern des mindestens einen ersten Transistors (52, 53, 54) mit der Kondensatorspannung aufweist.
11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach Anspruch 10, wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) mindestens einen zweiten Transistor (57, 58) zum Ankoppeln des Kondensators (55) an eine Programmierleitung aufweist.
12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 50, 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Schalter (22) mindestens einen dritten Transistor (56) aufweist, den die Steuereinheit (24) mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in dem Taktbetrieb ansteuert.
13. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20, 60) mindestens einen vierten Transistor (61) aufweist, der zwischen den Kondensator (55) und ein Bezugspotential geschaltet ist.
14. Verfahren zum Steuern einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung (20), wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung (20) mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (21), das Licht erzeugt, eine steuerbare Stromquelle (23), die einen Strom erzeugt, und einen steuerbaren Schalter (22), der in einem eingeschalteten Zustand das mindestens eine optoelektronische Halbleiterbauelement (21) mit dem von der Stromquelle (23) erzeugten Strom versorgt, aufweist, wobei die Stromquelle (23) und der Schalter (22) derart gesteuert werden, dass Datenwörter (30) in Helligkeitswerte des von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauelement (21) erzeugten Lichts umgesetzt werden, wobei in Abhängigkeit von einem Datenwort (30) ein diskreter Stromwert aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Stromwerten und ferner die Pulsweite eines Impulses aus einer vorgegebenen Anzahl von diskreten Pulsweiten ausgewählt wird, und wobei die Stromquelle (23) angesteuert wird, einen Strom mit dem ausgewählten Stromwert zu erzeugen, und der Schalter (22) mit dem Impuls mit der ausgewählten Pulsweite in einem Taktbetrieb angesteuert wird.
15. Display mit einer oder mehreren optoelektronischen Leuchtvorrichtungen (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 13.

Images