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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Leuchtdioden(LED – Light-Emitting Diode)-Lichtquellen und insbesondere eine Lichtquelle auf LED-Basis mit dekorativer und Beleuchtungsfunktion.
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HINTERGRUND
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Bekannte Lichtquellen auf LED-Basis sind zur Bereitstellung von entweder farbigem dekorativem Licht oder einer konstanten Weißlichtbeleuchtung implementiert worden. Bei einer dekorativen Anwendung können derartige Quellen mehrere LEDs enthalten, die Lichtausgaben in verschiedenen Farben, wie z. B. rot, grün oder blau, je nach Materialzusammensetzung der LED, bereitstellen. Ebenso ist es bekannt, eine Anordnung herzustellen, die eine Farbe erzeugt, die sich von der Ausgabefarbe der LED unterscheidet, indem die LED-Lichtausgabe mit einer Peakwellenlänge (das „primäre Licht”) in Licht mit einer anderen Peakwellenlänge (das „sekundäre Licht”) mittels Lumineszenz/Fluoreszenz konvertiert wird.
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Der Lumineszenz/Fluoreszenz-Prozess beinhaltet das Absorbieren des primären Lichts durch ein wellenlängenkonvertierendes Material wie Leuchtstoff oder eine Mischung aus Leuchtstoffen, wodurch das Leuchtstoffmaterial angeregt wird, das das sekundäre Licht abgibt. Die Peakwellenlänge des sekundären Lichts hängt von der Art von Leuchtstoffmaterial ab, das zur Bereitstellung von sekundärem Licht mit einer bestimmten Peakwellenlänge ausgewählt werden kann. Dieser Prozess kann allgemein als „Wellenlängenkonvertierung” bezeichnet werden, und eine LED in Kombination mit einem wellenlängenkonvertierenden Material, wie einem Leuchtstoff, zur Erzeugung von sekundärem Licht, kann als eine „wellenlängenkonvertierte LED” bezeichnet werden. Der Begriff „LED-Quelle”, wie er im vorliegenden Fall verwendet wird, bezieht sich sowohl auf eine wellenlängenkonvertierte LED als auch auf eine LED, die Licht mit einer zugeordneten Peakwellenlänge/Farbe abgibt.
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Bekannte dekorative Lichtquellen können mehrere LED-Quellen, die verschieden farbige Lichtausgaben abgeben, integrieren. Durch Auswahl und Positionieren der LEDs, kann eine dekorative Lichtquelle, die eine mehrfarbige Lichtausgabe bereitstellt, hergestellt werden. Derartige dekorative Lichtquellen werden in Bereichen verwendet, in denen eine Allgemeinbeleuchtung von der Lichtquelle nicht erforderlich ist.
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Für eine Allgemeinbeleuchtung stellt man bekanntlich eine getrennte LED-Lichtquelle bereit, die eine „weiße” Lichtausgabe bereitstellt. Derartige Lichtquellen können mehrere LED-Quellen integrieren, die Licht mit verschiedenen Farben abgeben, die sich zu einem Licht vereinen, das einem Beobachter weiß erscheint. Oft ist es wünschenswert, Weißlicht mit einem relativ hohen Farbwiedergabeindex (CRI – Color Rendering Index) zu erzeugen. Der Farbwiedergabeindex einer Lichtquelle stellt ein objektives Maß der Fähigkeit des von der Quelle erzeugten Lichts dar, eine breite Palette von Farben genau zu beleuchten. Der Farbwiedergabeindex reicht von im Wesentlichen null für monochrome Quellen zu 100 für Glühquellen.
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Zusätzlich kann die Chromatizität einer jeweiligen Lichtquelle als der „Farbpunkt” der Quelle bezeichnet werden. Für eine Weißlichtquelle kann man die Chromatizität als der „Weißpunkt” der Quelle bezeichnet werden. Der Weißpunkt einer Weißlichtquelle kann entlang einem Farbort von Chromatizitätspunkten fallen, der der Farbe von Licht entspricht, das von einem Schwarzkörperstrahler abgegeben wird, der auf eine gegebene Temperatur in Kelvin (K) aufgeheizt wird. Demnach kann durch eine korrelierte Farbtemperatur (CCT – Correlated Color Temperature) der Lichtquelle, welche die Temperatur ist, bei der ein aufgeheizter Schwarzkörperstrahler der Farbe oder dem Farbton der Weißlichtquelle entspricht, ein Weißpunkt identifiziert werden. Weißlicht hat in der Regel eine CCT von ungefähr 2600 bis 8000 K. Weißlicht mit einer CCT von 4000 hat eine gelbliche Farbe. Weißlicht mit einer CCT von 8000 K ist eher bläulich und kann als „kaltweiß” bezeichnet werden. „Warmweiß” wird zur Beschreibung von Weißlicht mit einer CCT von ungefähr 2600 K bis 4000 K verwendet, das eher rötlich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es soll auf die folgende ausführliche Beschreibung Bezug genommen werden, die zusammen mit den folgenden Figuren gelesen werden sollte, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile darstellen:
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung und deren Betrieb;
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Lichtquellensystems im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung, die eine Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung im Querschnitt zeigt;
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3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung;
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Lichtquellensystem im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
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5 zeigt ein Blockflussdiagramm, das den Betrieb gemäß einem Verfahren im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung enthält im Allgemeinen mehrere Leuchtdioden(LED – Light-Emitting Diode)-Quellen, die zur Abgabe von Licht mit verschiedenen Farben konfiguriert sind. Ein Steuergerät ist dazu konfiguriert, die LED-Quellen zum Erzeugen eines wechselnden Musters von Lichtfarben zu bestromen, zum Beispiel in einem Mosaikmuster, das zur Bereitstellung eines dekorativen Effekts für einen Beobachter sichtbar ist. Das wechselnde Muster von Farben wird durch wechselnde Muster von Lichtausgaben von den LED-Quellen bereitgestellt, die sich in einer Entfernung von der Lichtquelle zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs vereinen.
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1 zeigt schematisch eine Lichtquelle 100 im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung und deren Betrieb. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 100 an einer Decke 102 befestigt. Die Lichtquelle 100 kann jedoch an einer jeden Struktur, bei der sowohl ein dekorativer Effekt als auch eine Allgemeinbeleuchtung bereitgestellt werden soll, befestigt sein.
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Wie gezeigt kann die Lichtquelle 100 dazu konfiguriert sein, Licht wie durch Pfeile 104 angegeben von mehreren LED-Quellen in einem wechselnden Muster abzugeben, um eine wechselnde mehrfarbige Ausgabe zu erzeugen, die für einen Beobachter 105, der wie durch Pfeil 106 angezeigt die Außenfläche der Lichtquelle ansieht, sichtbar ist. Das wechselnde Muster kann durch selektives Verdunkeln oder Bestromen einer oder mehrerer Gruppen der LED-Quellen und Bestromen einer oder mehrerer anderer Gruppen der LED-Quellen nach einer vorbestimmten oder zufälligen Zeitabfolge erreicht werden.
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Zeitgleich mit der Erzeugung einer wechselnden mehrfarbigen Ausgabe, die an der Außenseite der Quelle sichtbar ist, durch die Lichtquelle 100, kombinieren sich die von den LEDs abgegebenen Lichtausgaben in einer Entfernung von der Lichtquelle 100 zur Erzeugung von Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs 108, die von einem Beobachter wie durch Pfeil 110 angezeigt wahrgenommen wird. Die Entfernung, an der sich die Lichtausgaben der LED-Quellen zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung kombinieren, kann je nach Anzahl und Anordnung der LED-Quellen und den Abmessungen und der Geometrie der Lichtquelle 100 schwanken, und kann abhängig von der Anwendung eingestellt werden. Bei einer Ausführungsform, bei der eine Lichtquelle 100 als eine flache Platte konfiguriert ist, die zum Beispiel an einer Decke 102 befestigt werden soll, können sich die Lichtausgaben der LED-Quellen zur Bereitstellung von Weißlichtbeleuchtung bei einer Entfernung von ungefähr 2 Fuß von der Lichtquelle kombinieren.
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Wie der Begriff „Weißlicht” hier verwendet wird, bezieht er sich auf eine jegliche Kombination aus zwei oder mehr LED-Quellenlichtausgaben, die eine CCT im Bereich von 2600–8000 K aufweist. Im Allgemeinen kann die Weißlichtbeleuchtung, die durch die kombinierten Lichtausgaben der LED-Quellen erzeugt wurde, stetige Qualitätsparameter, zum Beispiel in einem erwünschten Bereich, aufweisen. Beispielsweise kann die von einer Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Weißlichtbeleuchtung eine CCT, ein CRI, CIE-x- und y-Koordinaten (CIE – Commission International de l'Eclairage, Internationale Beleuchtungskommission) und/oder eine Lichtleistung innerhalb eines erwünschten Bereichs aufweisen, so dass mit der selektiven Verdunklung und Bestromung der LED-Quellen Kombinationen der bestromten LEDs relativ stetige CCT, CRI, CIE-x- und -y-Koordinaten und/oder eine relativ stetige Lichtleistung erzeugen.
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Beispielsweise kann/können die CCT, der CRI, CIE-x- und -y-Koordinaten und/oder die Lichtleistung der Weißlichtbeleuchtung, die durch verschiedene bestromte Kombinationen der LED-Quellen erzeugt wird, innerhalb einer erwünschten Toleranz variieren, zum Beispiel um ungefähr ±10%, während verschiedene LED-Quellen, oder Gruppen von LED-Quellen, selektiv verdunkelt und bestromt werden, um eine wechselnde mehrfarbige Ausgabe an der Oberfläche der Lichtquelle zu erzeugen. Solch eine stetige Weißlichtbeleuchtung kann durch Aufrechterhalten eines spezifischen Lumen-zu-Farbe-Verhältnisses (zum Beispiel innerhalb eines Bereichs) in dem Ausgabelicht von den LED-Quellen erreicht werden, während die Quellen selektiv verdunkelt und bestromt werden. Wie der Begriff „Lumen-zu-Farbe-Verhältnis” hier verwendet wird, bezieht er sich auf das Verhältnis der Anzahl von Lumen, die bei jeder von mehreren Farben durch mehrere unterschiedlich farbige LED-Quellen geliefert wird. Das spezifische Lumen-zu-Farbe-Verhältnis kann so ausgewählt werden, dass es zu einer Weißlichtbeleuchtung mit der erwünschten CCT, dem erwünschten CRI, den erwünschten CIE-x- und -y-Koordinaten und/oder den erwünschten Lichtleistungswerten oder -bereichen führt, wenn sich die Ausgaben der LEDs, die das Lumen-zu-Farbe-Verhältnis erzeugen, auf einer Zielbeleuchtungsfläche kombinieren.
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Mit Bezug auf 2 wird eine Ausführungsform eines Lichtquellensystems 200 im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung gezeigt, die eine im Querschnitt gezeigte Lichtquelle 100 im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung enthält. Das gezeigte Lichtquellensystem enthält ein Steuergerät 202 und die Lichtquelle 100. Die Lichtquelle 100 enthält ein Gehäuse 204, ein Substrat 206, LED-Quellen 208, die auf dem Substrat 206 angeordnet sind, und einen Diffusor 210. Wie gezeigt können mehrere LED-Quellen 208 verschiedener Farben an dem Substrat 206, zum Beispiel einer Leiterplatte, zur Verbindung mit dem Steuergerät 202 zum selektiven Bestromen der LED-Quellen 208 als Reaktion auf eine Eingabe in das Steuergerät 202 von einer Stromquelle befestigt sein. Das Substrat 206 und die LED-Quellen 208 können in dem Gehäuse 204 durch den Diffusor 210 umschlossen sein, der an das Gehäuse 204 gekoppelt ist.
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Leuchtflächen 212 der LED-Quellen 208 können in gegenüberliegender Beziehung mit der Innenfläche 214 des Diffusors 210 stehen. Von den LED-Quellen 208 abgegebenes Licht tritt durch den Diffusor 210 und ist für einen Beobachter an der Außenfläche 216 des Diffusors 210 sichtbar. Der Diffusor 210 kann eine jegliche bekannte Diffusorkonfiguration aufweisen und die mehrfarbige Lichtausgabe von den LED-Quellen 208 zerstreuen, so dass ein dekoratives Erscheinungsbild an der Außenfläche 216 des Diffusors 210 bereitgestellt wird.
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Die Entfernung der LED-Quellen von der Innenfläche 214 des Diffusors 210 kann dazu ausgewählt werden, für einen Beobachter ein erwünschtes Erscheinungsbild an der Außenfläche 216 bereitzustellen. Die Entfernung kann dazu ausgewählt werden, das Blenden durch die Ausgaben der LED-Quellen 208 zu schwachen und/oder ein Farbmischen benachbarter LED-Quellen 208 zu ermöglichen. Liegt der Diffusor 210 zum Beispiel relativ nahe an den LED-Quellen 208, kann ein Paar aus einer roten und gelben LED-Quelle, die nahe beieinander liegen, als zwei diskrete Farbabschnitte an der Außenfläche des Diffusors erscheinen. Liegt der Diffusor 210 jedoch relativ fern von den LED-Quellen, kann die rote und gelbe LED-Quelle, die nahe beieinander liegen, sich unter Ausbildung eines einzelnen orangefarbenen Abschnitts vermischen, wodurch eine neue Farbe erzeugt wird, die nicht als Ausgabe einer der diskreten LED-Quellen 208 bereitgestellt wird. Weiße LED-Quellen können auch mit farbigen LED-Quellen vermischt werden, um durch selektives Positionieren des Diffusors 210 relativ zu den LED-Quellen pastellfarbene Farben zu erzeugen.
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3 zeigt eine Ausführungsform einer Lichtquelle 100a im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt können unterschiedlich farbige LED-Quellen 208 in einem Muster auf einem Substrat 206 positioniert werden, das zur Erzeugung eines dekorativen Effekts ausgewählt wird. Wie der Begriff „farbig” hier im Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle 208 oder des von ihr ausgegebenen Lichts verwendet wird, bezieht er sich auf einen Bereich von Peakwellenlängen, der dem von der LED-Quelle abgegebenen Licht zugeordnet ist. Unterschiedlich farbige LED-Quellen geben somit Licht mit Peakwellenlängen in verschiedenen Wellenlängenbereichen, die verschiedenen Farben zugeordnet sind, ab. Eine Verwendung einer spezifischen Farbe wie „rot”, „grün”, „blau”, „orange”, „gelb” etc. zur Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts bezeichnet einen spezifischen Bereich von Peakwellenlängen, der der spezifischen Farbe zugeordnet ist. Insbesondere bedeutet der Begriff „blau” in Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts, dass die LED Licht mit einer Peakwellenlänge von zwischen 420 nm und 490 nm abgibt. Der Begriff „grün” in Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts bedeutet, dass die LED Licht mit einer Peakwellenlänge von zwischen 495 nm und 570 nm abgibt. Der Begriff „rot” in Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts bedeutet, dass die LED Licht mit einer Peakwellenlänge von zwischen 610 nm und 630 nm abgibt. Der Begriff „gelb” in Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts bedeutet, dass die LED Licht mit einer Peakwellenlänge von zwischen 570 nm und 590 nm abgibt. Der Begriff „orange” in Zusammenhang mit einer Beschreibung einer LED-Quelle oder des von der LED-Quelle abgegebenen Lichts bedeutet, dass die LED Licht mit einer Peakwellenlänge von zwischen 590 nm und 620 nm abgibt.
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Die LED-Quellen 208 können in Gruppen angeordnet sein, wobei jede Gruppe dazu konfiguriert ist, ein spezifisches Lumen-zu-Farbe-Verhältnis bereitzustellen, dass nominal das gleiche ist wie das Lumen-zu-Farbe-Verhältnis der anderen Gruppen. Die Gruppen von LED-Quellen 208 können in elektrische Gruppen aufgeteilt werden, das heißt sie können durch die gleiche Stromquelle bestromt werden, so dass sie Licht zur gleichen Zeit abgeben, und sind nicht notwendigerweise, obwohl möglicherweise, in Gruppen räumlich aufgeteilt. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die LED-Quellen 208 innerhalb jeder Gruppe von LED-Quellen 208 nicht nebeneinander auf dem Substrat 206 positioniert, sondern stattdessen über die Fläche des Substrats 206 verteilt, so dass, wenn ausgewählte Gruppen verdunkelt werden, die bestromten Gruppen von LED-Quellen 208 Licht von verschiedenen Gebieten des Substrats 206 abgeben. Die räumliche Anordnung jeder Gruppe und/oder der LEDs innerhalb jeder Gruppe kann damit auf Basis eines erwünschten dekorativen Designs ausgewählt werden, das der Lichtquelle zugeordnet ist, zum Beispiel in einem Mosaikmuster. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die räumliche Anordnung jeder Gruppe und/oder der LEDs innerhalb jeder Gruppe dazu ausgewählt werden, eine Informations- oder Marketingnachricht anzuzeigen.
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Wenn die LED-Quellen 208 in Gruppen angeordnet sind, die dazu konfiguriert sind, nominal das gleiche Lumen-zu-Farbe-Verhältnis bereitzustellen, können eine oder mehrere der Gruppen von LED-Quellen 208 selektiv verdunkelt werden, das heißt nach einer vorbestimmten oder zufälligen Abfolge, um eine wechselnde mehrfarbige Ausgabe zu erzeugen, aber das Lumen-zu-Farbe-Verhältnis bleibt relativ stetig, da jede Gruppe, die bestromt bleibt, nominal das gleiche Lumen-zu-Farbe-Verhältnis erzeugt. Wie der Begriff „nominal” hier in Bezug auf eine Menge verwendet wird, bedeutet er eine zweckbestimmte oder theoretische Menge, die sich von der eigentlichen Menge unterscheiden kann. Das Lumen-zu-Farbe-Verhältnis in einer derartigen Ausführungsform wäre nicht durch die spezifischen Orte der bestromten LED-Quellen 208 oder die Ratenänderung bei der Verdunklung der LED-Quellen betroffen. Obwohl Ausführungsformen hier in Verbindung damit beschrieben sind, dass das Lumen-zu-Farbe-Verhältnis verschiedener separater Gruppen von LED-Quellen nominal gleich ist, sind Variationen in dem Lumen-zu-Farbe-Verhältnis zwischen den Gruppen möglich, solange die kombinierten Lichtausgaben der bestromten LED-Quellen eine Weißlichtbeleuchtung erzeugen. Bei einer Ausführungsform kann zum Beispiel das oder die Lumen-zu-Farbe-Verhältnis(se) der separaten Gruppen von LED-Quellen dazu ausgewählt werden, eine Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs mit erwünschten oder ausgewählten CCT, CRI und/oder CIE-x- und -y-Koordinaten innerhalb eines Bereichs von ±10% während der wechselnden mehrfarbigen Ausgabe, die von den LED-Quellen erzeugt wird, zu erreichen.
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Eine jede bekannte LED-Quelle, einschließlich LEDs mit spezifischer Farbe, wellenlängenkonvertierte LEDs oder Kombinationen davon, kann als LED-Quelle 208 in einer Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. In einem spezifischen Beispiel kann es sich bei den LED-Quellen 208 um die LED-Module BACKLIGHTTM handeln, die im Handel von Osram Sylvania in Danvers, Massachusetts, erhältlich sind. Mehrere Gruppen derartiger LED-Quellen, einschließlich roter, gelber, grüner und blauer Quellen, können sich zu einem Lumen-zu-Farbe-Verhältnis von 12 grün, 3 blau, 6 gelb, 1 orange, 1 rot und 4 weiß kombinieren, um in dem Zielbereich eine Weißlichtbeleuchtung mit einer CCT von ungefähr 3400, einem CRI von ungefähr 86 und einer Gesamtlumenleistung von 530 Lumen zu erzeugen. Wenn die Gruppen selektiv verdunkelt werden, behalten die Gruppen, die bestromt bleiben, das gleiche spezifische nominale Lumen-zu-Farbe-Verhältnis bei, um in einer Entfernung von der Lichtquelle eine stetige Weißlichtbeleuchtung zu erzeugen.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines Lichtquellensystems 200a im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung, die eine Lichtquelle 100b mit Gruppen 402, 404, 406, 408, 410, 412 von LED-Quellen 208 enthält, die auf einem Substrat 206 angeordnet sind und dazu konfiguriert sind, durch ein Steuergerät 202a selektiv verdunkelt und bestromt zu werden. Das gezeigte Ausführungsbeispiel enthält sechs Gruppen 402, 404, 406, 408, 410, 412 von LED-Quellen 208 mit nominal gleichem Lumen-zu-Farbe-Verhältnis. Das Steuergerät 202a kann eine Eingangsleistung von einer Stromquelle 414, zum Beispiel Netzwechselspannung bei 120 V, erhalten und separate Steuersignale GRUPPE 1 STEUERUNG, GRUPPE 2 STEUERUNG, GRUPPE 3 STEUERUNG an drei 402, 404, 406 der Gruppen von LED-Quellen 208 zum Verdunkeln und Bestromen der LEDs innerhalb der Gruppen 402, 404, 406 gemäß einer vorbestimmten oder zufälligen Zeitabfolge bereitstellen. Die anderen drei Gruppen 408, 410, 412 können an eine konstante AUSGANGSSPANNUNG gekoppelt sein, so dass die LED-Quellen innerhalb der Gruppen 408, 410, 412 konstant bestromt werden. Die konstante AUSGANGSSPANNUNG kann wie gezeigt durch das Steuergerät 202A, bereitgestellt werden. Alternativ dazu kann die konstante AUSGANGSSPANNUNG von einer Stromversorgung 416 bereitgestellt werden, die von der Stromquelle 414 versorgt wird und die an die Gruppen 408, 410, 412 ausgegebene AUSGANGSSPANNUNG bereitstellt.
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Wie der Begriff „gekoppelt” hier verwendet wird, bezieht er sich auf eine jegliche Verbindung, Kopplung, Verknüpfung oder dergleichen, durch die von einem Systemelement getragene Signale an das „gekoppelte” Element weitergegeben werden. Derartige „gekoppelte” Einrichtungen, oder Signale und Einrichtungen, sind nicht unbedingt direkt miteinander verbunden und können durch Zwischenkomponenten oder -einrichtungen getrennt sein, die solche Signale manipulieren oder modifizieren. Ebenso sind die Begriffe „verbunden” oder „gekoppelt”, wie sie hier in Bezug auf physische Verbindungen oder Kopplungen verwendet werden, relative Begriffe und benötigen keine direkte physische Verbindung.
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Das Steuergerät 202a kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC – Application Specific Integrated Circuit) oder einen programmierbaren Prozessor enthalten, die oder der zur Bereitstellung von Steuersignalen an die Gruppen 402, 404, 406, 408, 410, 412 der LED-Quellen 208 konfiguriert ist, zum Beispiel gemäß programmierter Anweisungen, die in einem konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Das Steuergerät 202a kann zusammen mit der Lichtquelle 100b angeordnet sein, zum Beispiel in dem Gehäuse, oder entfernt davon, zum Beispiel in einem separaten Raum. Außerdem können die Steuersignale mittels festverdrahteter Verbindungen oder mittels bekannter drahtloser Technik in die Lichtquelle gekoppelt werden.
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Bei einer Ausführungsform kann das Steuergerät 202a ein digitales Steuergerät sein, wie ein OPTOTRONIC® OT RGBTM Sequencer, der von Osram Sylvania in Danvers, Massachusetts, im Handel erhältlich ist und bei dem es sich um einen dreikanäligen pulsbreitenmodulierten (PWM – Pulse Width Modulation) Sequencer handelt. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das Steuergerät 202a PWM-Steuersignale an seinem R-, G- und B-Ausgang erzeugen, die als die Steuersignale GRUPPE 1 STEUERUNG, GRUPPE 2 STEUERUNG, GRUPPE 3 STEUERUNG bereitgestellt werden. Die R-, G- und 3-Ausgaben werden gemäß einer voreingestellten Abfolgecharakteristik bereitgestellt und auf eine angelegte Eingangsspannung von 10–24 V moduliert. Die Geschwindigkeit/Zeitsteuerung der Abfolge kann durch Bereitstellen einer Eingabe an dem 1–10 V Steuereingang des Steuergeräts gesteuert werden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform bleibt die Hälfte 408, 410, 412 der LED-Quellengruppen, die jeweils das gleiche nominale Lumen-zu-Farbe-Verhältnis aufweisen, durch die konstante AUSGANGSSPANNUNG während des Betriebs bestromt (das heißt ohne Verdunklung). Somit liegt eine Hälfte des Farbmusters in der gezeigten Ausführungsform fest und wird kontinuierlich bei voller Leistung betrieben, um ein feststehendes Farbmuster anzuzeigen. Die andere Hälfte 402, 404, 406 der LED-Quellengruppe hat das gleiche nominale Lumen-zu-Farbe-Verhältnis wie die Gruppen 408, 410, 412 und werden durch die Steuersignale GRUPPE 1 STEUERUNG, GRUPPE 2 STEUERUNG, GRUPPE 3 STEUERUNG von dem Steuergerät 202a gesteuert, um die LED-Quellengruppen 408, 410, 412 in einer Zeitabfolge zu verdunkeln, um ein wechselndes/sich bewegendes Farbmuster, das für einen Beobachter sichtbar ist, zu erzeugen. Das Steuergerät 202a kann jede LED-Quellengruppe 408, 410, 412 dazu veranlassen, sich, zum Beispiel jeweils eine Gruppe oder jeweils mehrere Gruppen, in vordefinierten oder zufälligen Zeitintervallen langsam oder schnell zu verdunkeln, während die Lichtausgabe und das nominale Lumen-zu-Farbe-Verhältnis beibehalten wird, das zur Bereitstellung von Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs notwendig ist.
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Obgleich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Hälfte der LED-Quellengruppen zur Bereitstellung einer konstanten Ausgabe während des Betriebs bestromt ist und die andere Hälfte dazu konfiguriert ist, durch das Steuergerät verdunkelt zu werden, kann eine beliebige Kombination aus verdunkelten und bestromten Gruppen realisiert werden. Bei einer Ausführungsform können alle der LED-Quellengruppen 402, 404, 406, 408, 410, 412 zur Verdunklung durch das Steuergerät 202a gesteuert werden. Bei einer derartigen Konfiguration kann eine beliebige Minimumanzahl von Gruppen, die ein nominales Lumen-zu-Farbe-Verhältnis beibehalten, zusammen mit den anderen Gruppen zu allen Zeiten bestromt werden, um die Weißlichtbeleuchtung des Zielbereichs bereitzustellen.
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5 zeigt ein Blockflussdiagramm beispielhafter Betriebsvorgänge gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Teilkombinationen der in 5 abgebildeten Betriebsvorgänge und/oder hier beschriebene zusätzliche Betriebsvorgänge enthalten können. Somit können die hier dargestellten Ansprüche auf alle oder einen Teil der in einer oder mehreren Figuren abgebildeten Komponenten und/oder Betriebsvorgänge gerichtet sein. Zusätzlich müssen, sofern nicht anders angegeben, die in 5 abgebildeten oder hier an anderer Stelle beschriebenen Betriebsvorgänge nicht unbedingt in der dargestellten Reihenfolge stattfinden.
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Wie gezeigt umfasst ein Verfahren 500 im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung das Bereitstellen 502 mehrerer Leuchtdioden(LED)-Quellen. Die LED-Quellen enthalten mindestens eine LED-Quelle, die dazu konfiguriert ist, eine zugeordnete Lichtausgabe mit einer zugeordneten Farbe von mehreren Farben abzugeben. Die LED-Quellen werden selektiv bestromt 504 zum Erzeugen eines wechselnden Musters der zugeordneten Lichtausgaben und eines entsprechenden wechselnden Musters von Licht, das mit den mehreren Farben abgegeben wird und für einen Beobachter sichtbar ist. Das wechselnde Muster zugeordneter Lichtausgaben enthält wechselnde Kombinationen der zugeordneten Lichtausgaben, die sich in einer Entfernung von der Lichtquelle zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs vermischen.
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Ausführungsformen der hier beschriebenen Verfahren könne mittels eines Prozessors und/oder einer anderen programmierbaren Einrichtung realisiert werden. Dazu können die hier beschriebenen Verfahren auf einem konkreten computerlesbaren Medium realisiert werden, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren die Verfahren durchführen. Somit kann ein Steuergerät zum Beispiel ein (nicht gezeigtes) Speichermedium zum Speichern von Anweisungen (zum Beispiel in Firmware oder Software) zur Durchführung der hier beschriebenen Betriebsvorgänge enthalten. Das Speichermedium kann eine beliebige Art eines konkreten Mediums enthalten, zum Beispiel eine jede Art von Speicherplatte wie Floppy Disks, Optische Datenspeicher, Compact-Discs mit Nur-Lese-Speicher (CD-ROMS), wiederbeschreibbare Compact-Discs (CD-RWs) und magnetooptische Speicherplatten, Halbleitereinrichtungen wie Nur-Lese-Speicher (ROMS), Direktzugriffsspeicher (RAMs) wie dynamische und statische RAMs, löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EPROMs), elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROMs), Flashspeicher, magnetische oder optische Karten oder eine andere Art von Medien, die sich zum Speichern elektronischer Anweisungen eignen.
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Somit ist eine Lichtquelle vorgesehen, die im Allgemeinen mehrere Leuchtdioden(LED)-Quellen enthält, die Licht mit verschiedenen Farben abgeben. Ein Steuergerät bestromt die LED-Quellen zum Erzeugen eines wechselnden Musters der Lichtfarben, zum Beispiel in einem Mosaikmuster, das für einen Beobachter sichtbar ist, um einen dekorativen Effekt bereitzustellen. Das wechselnde Muster von Farben wird durch wechselnde Muster von Lichtausgaben von den LED-Quellen erzeugt, die sich in einer Entfernung von der Lichtquelle kombinieren, um eine Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs zu erzeugen. Die Ausgaben der LED-Quelle und die Weißlichtbeleuchtung können ein moduliertes Erscheinungsbild aufweisen, um den Umgebungsbedingungen angepasst zu werden. Eine Lichtquelle im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung kann bei der Erzeugung von farbigen dynamischen Effekten nützlich sein, die bei Beobachtung der Lichtquelle sichtbar sind, während gleichzeitig ein im Wesentlichen konstanter Pegel einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs beibehalten wird. Die LED-Quellen können in der Lichtquelle so positioniert werden, dass sie einen dekorativen Effekt bereitstellen, und/oder die LED-Quelle kann ein Muster aufweisen, um eine Informations- oder Marketingnachricht anzuzeigen.
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein Lichtquellensystem bereitgestellt, das mehrere Leuchtdioden(LED)-Quellen und ein Steuergerät enthält. Die mehreren LED-Quellen enthalten mindestens eine LED-Quelle, die zur Abgabe einer zugeordneten Lichtausgabe mit einer zugeordneten Farbe von jeweils mehreren Farben konfiguriert ist. Das Steuergerät ist zum selektiven Bestromen der LED-Quellen zum Erzeugen eines wechselnden Musters der zugeordneten Lichtausgaben und eines entsprechenden wechselnden Musters von Licht konfiguriert, das mit den mehreren Farben abgegeben wird und für einen Beobachter sichtbar ist. Das wechselnde Muster der zugeordneten Lichtausgaben enthält wechselnde Kombinationen der zugeordneten Lichtausgaben, die dazu konfiguriert sind, sich in einer Entfernung von der Lichtquelle zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs zu kombinieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist eine Lichtquelle vorgesehen, die mehrere Leuchtdioden(LED)-Quellen enthält, die mindestens eine LED-Quelle enthält, die dazu konfiguriert ist, eine zugeordnete Lichtausgabe mit einer zugeordneten Farbe von jeweils mehreren Farben abzugeben. Die LED-Quellen sind in separaten Gruppen konfiguriert. Jede der separaten Gruppen enthält zugeordnete LED-Quellen der mehreren LED-Quellen, die dazu gekoppelt sind, gleichzeitig bestromt oder verdunkelt zu werden, um ein wechselndes Muster der zugeordneten Lichtausgaben und ein entsprechendes wechselndes Muster von Licht zu erzeugen, das mit den mehreren Farben abgegeben wird und für einen Beobachter sichtbar ist. Das wechselnde Muster zugeordneter Lichtausgaben enthält wechselnde Kombinationen der zugeordneten Lichtausgaben, die dazu konfiguriert sind, sich in einer Entfernung von der Lichtquelle zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs zu kombinieren.
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Nach einem anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Bereitstellen von dekorativer und Weißlichtbeleuchtung vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen mehrerer Leuchtdioden(LED)-Quellen, wobei die mehreren LED-Quellen mindestens eine LED-Quelle enthält, die dazu konfiguriert ist, eine zugeordnete Lichtausgabe mit einer zugeordneten Farbe von jeweils mehreren Farben abzugeben; und ein selektives Bestromen der LED-Quellen zum Erzeugen eines wechselnden Musters der zugeordneten Lichtausgaben und eines entsprechenden wechselnden Musters von Licht, das mit den mehreren Farben abgegeben wird und für einen Beobachter sichtbar ist, wobei das wechselnde Muster zugeordneter Lichtausgaben wechselnde Kombinationen der zugeordneten Lichtausgaben enthält, die sich in einer Entfernung von der Lichtquelle zur Erzeugung einer Weißlichtbeleuchtung eines Zielbereichs kombinieren.
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Wenngleich die Grundlagen der Erfindung hier beschrieben worden sind, ist es einem Fachmann durchaus verständlich, dass diese Beschreibung nur beispielhaft und nicht als Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung erfolgt. Zusätzlich zu den hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen sind auch andere Ausführungsformen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Modifikationen und Substitutionen durch einen Durchschnittsfachmann liegen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der nur von den folgenden Ansprüchen eingeschränkt wird.
