DE202005015058U1

DE202005015058U1 - Schaltung zur Helligkeitsmessung von Lichtquellen

Info

Publication number: DE202005015058U1
Application number: DE202005015058U
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2015-09-24
Also published as: WO2007033966A1; TW200716955A; KR101457021B1; KR20080050624A; EP1927270A1; CN101278601B; CN101278601A

Abstract

Schaltungsanordnung zur Helligkeitsmessung zumindest einer Lichtquelle mit einem in seiner Verstärkung fest eingestellten Operationsverstärker (2), wobei zumindest ein Photodetektor (3, 4) mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist und ein Strompfad (5) zur Stromeinspeisung an den Operationsverstärker (2) mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Helligkeitsmessung von Lichtquellen.
Stand der Technik
In vielerlei Hinsicht ist es bei Lichtquellen, beispielsweise mit ein oder mehreren LEDs (Light Emitting Diode) oder sonstigen elektrischen Lampen, erforderlich und erwünscht, deren Helligkeit im Betrieb zu ermitteln. Diese Informationen werden dann verwendet, um optimale Betriebsbedingungen der Lichtquellen einstellen zu können und einen effektiven und effizienten Betrieb gewährleisten zu können. Derartige Helligkeitsmessungen sind beispielsweise wichtig, um Farbortkorrekturen durchführen zu können. Eine Farbortverschiebung des emittierten Lichts von Lichtquellen wird durch Alterung und den Einfluss der Betriebstemperatur verursacht und es ist erforderlich, eine derartige Farbortverschiebung aktiv zu messen und diese auszuregeln. Nur dadurch kann über eine lange Betriebsdauer der Lichtquelle das erforderliche Farbspektrum durch das emittierte Licht der Lichtquelle bereitgestellt werden.
Da die Helligkeit der Lichtquellen oftmals über einen sehr großen Bereich variiert, ist es erforderlich, dass Schaltungsanordnungen bereitgestellt werden, welche einen derartigen großen Bereich einer Helligkeit messen und erfassen können. Bei bisher bekannten Schaltungsanordnungen zum Messen der Helligkeit von Lichtquellen wird eine Verstärkungsumschaltung mit einem digitalen einstellbaren Widerstand realisiert. Eine derartige Ausgestaltung mit einem digitalen Potentiometer ist jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv. Des Weiteren ist bekannt, Schaltungsanordnungen als integrierte Schaltungen auszubilden, mit denen eine Verstärkung digital verändert werden kann.
Die bekannten Schaltungsanordnungen ermöglichen jedoch lediglich einen sehr begrenzten Bereich einer Helligkeit erfassen zu können, wodurch eine Farbortkorrektur lediglich suboptimal erfolgen kann.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine Helligkeitsmessung von Lichtquellen in aufwandsarmer und zuverlässiger Weise über einen sehr großen Helligkeitsbereich einer Lichtquelle erfolgen kann.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Helligkeitsmessung von Lichtquellen umfasst einen Operationsverstärker, wobei der Operationsverstärker in wesentlicher Weise in seiner Verstärkung fest eingestellt ist. Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung zumindest einen Photodetektor auf, welcher mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden ist und zur Detektion des Lichts der Lichtquelle ausgebildet und angeordnet ist. Als weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung weist die Schaltungsanordnung einen Strompfad auf, welcher zur Stromeinspeisung an den Operationsverstärker ausgebildet ist und mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden ist. Indem sowohl der erste Eingang des Operationsverstärkers mit festem Verstärkungsfaktor als auch ein zusätzlicher Strompfad und zumindest ein Photodetektor zur Helligkeitserfassung einer Lichtquelle mit einem gemeinsamen Schaltungsknoten verbunden sind, kann erreicht werden, dass eine Helligkeitsmessung von von zumindest einer Lichtquelle emittiertem Licht zuverlässig über einen sehr großen Helligkeitsbereich genau erfasst werden kann. Darüber hinaus kann auch ermöglicht werden, dass die Erfassung der Helligkeit möglichst aufwandsarm und kostengünstig durchgeführt werden kann.
In bevorzugter Weise ist der erste Eingang des Operationsverstärkers als negativer Eingang ausgebildet. Zur festen Einstellung der Verstärkung des Operationsverstärkers ist in bevorzugter Weise ein Widerstand mit dem ersten Eingang und einem Ausgang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung ist dabei derart, dass dieser Widerstand quasi parallel zum Operationsverstärker geschaltet ist.
Die Spannungsversorgung des zumindest einen Photodetektors ist in vorteilhafter Weise durch eine negative Versorgungsspannung gegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Photodetektoren in die Schaltungsanordnung geschaltet sind, wobei die zumindest zwei Photodetektoren in einer Parallelschaltung geschaltet sind, wobei diese Parallelschaltung mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden ist. Dadurch kann erreicht werden, dass eine größere Fläche erfasst werden kann und somit auch die Helligkeit eines größeren Bereichs gemessen werden kann.
Die Photodetektoren können als Halbleitersensoren ausgebildet sein, welche bevorzugterweise in Sperrrichtung betrieben werden. Der Strompfad ist bevorzugt mit einem D/A-Wandler verbunden. Die Lichtquelle kann als LED oder als elektrische Lampe ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 zur Helligkeitsmessung von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) gezeigt. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst einen Operationsverstärker 2, welcher einen festen Verstärkungsfaktor aufweist. Der Operationsverstärker 2 weist einen ersten Eingang auf, welcher im Ausführungsbeispiel durch den negativen Eingang gekennzeichnet ist. Dieser negative Eingang des Operationsverstärkers 2 ist mit einem Schaltungsknoten verbunden, mit dem auch eine Parallelschaltung von Photodetektoren verbunden ist. Die Photodetektoren sind im Ausführungsbeispiel als Halbleitersensoren 3 und 4 ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen zusätzlichen Strompfad 5, welcher ebenfalls mit dem Schaltungsknoten und somit mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 elektrisch verbunden ist. Die Photodetektoren sind im Ausführungsbeispiel als Halbleitersensoren 3 und 4 ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen zusätzlichen Strompfad 5, welcher ebenfalls mit dem Schaltungsknoten und somit mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 elektrisch verbunden ist. In diesen Strompfad 5 ist ein Widerstand 5a geschaltet, wobei der über den Strompfad 5 zusätzlich an den Operationsverstärker 2 eingespeiste Strom I_SHIFT von einem nicht dargestellten D/A-Wandler bereitgestellt wird. Durch diesen zusätzlichen Strompfad 5 und den dadurch an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 übertragenen elektrischen Strom I_SHIFT kann erreicht werden, dass die Helligkeit eines sehr großen Bereichs des von der Lichtquelle emittierten Lichts gemessen bzw. erfasst werden kann. Der D/A-Wandler kann sehr exakt eingestellt werden.
Wie des Weiteren aus 1 zu erkennen ist, ist ein zweiter Eingang des Operationsverstärkers, welcher der positive Eingang ist, mir Massepotential verbunden.
Des Weiteren ist aus 1 zu erkennen, dass die Halbleitersensoren 3 und 4 in Sperrrichtung betrieben werden und mit einer negativen Versorgungsspannung, welche im Ausführungsbeispiel etwa –5V beträgt, versorgt werden. Wie durch die Pfeile in der Nähe der Halbleitersensoren 3 und 4 angedeutet ist, kann damit eine entsprechende Erfassung der Helligkeit des Lichts einer Lichtquelle durchgeführt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Halbeitersensor 3 oder 4 oder auch mehr als die zwei gezeigten Halbleitersensoren 3 und 4 in einer Parallelschaltung angeordnet sind. Je mehr derartige Halbleitersensoren in die Schaltungsanordnung 1 geschaltet sind, umso größer ist die Fläche, die diese Halbleitersensoren erfassen können.
Die feste Verstärkung bzw. der feste Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 2 wird im Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass ein Widerstand 6 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 sowie mit einem Ausgang des Operationsverstärkers 2 elektrisch verbunden ist.
Darüber hinaus ist in der Schaltungsanordnung 1 ein weiterer Signalpfad enthalten, in dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 7 und einem Kondensator 8 enthalten ist. Dieser weitere Signalpfad ist parallel zum Widerstand 6 geschaltet. Am Ausgang des Operationsverstärkers 2 liegt dann ein die Helligkeit der Lichtquelle charakterisierendes Spannungssignal U_PHOTO an.

Claims

Schaltungsanordnung zur Helligkeitsmessung zumindest einer Lichtquelle mit einem in seiner Verstärkung fest eingestellten Operationsverstärker (2), wobei zumindest ein Photodetektor (3, 4) mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist und ein Strompfad (5) zur Stromeinspeisung an den Operationsverstärker (2) mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang des Operationsverstärkers (2) als negativer Eingang ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur festen Einstellung der Verstärkung des Operationsverstärkers (2) ein Widerstand (6) mit dem ersten Eingang und mit einem Ausgang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung des zumindest einen Photodetektors (3, 4) durch eine negative Versorgungsspannung erfolgt.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Photodetektoren (3, 4) in einer Parallelschaltung geschaltet sind und die Parallelschaltung mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren als Halbleitersensoren (3, 4) ausgebildet sind, welche in Sperrrichtung betrieben werden.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompfad mit einem D/A-Wandler verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle als LED oder als elektrische Lampe ausgebildet ist.