EP1886538B1 - Scheinwerfer für film- und videoaufnahmen - Google Patents

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EP1886538B1
EP1886538B1 EP06753169A EP06753169A EP1886538B1 EP 1886538 B1 EP1886538 B1 EP 1886538B1 EP 06753169 A EP06753169 A EP 06753169A EP 06753169 A EP06753169 A EP 06753169A EP 1886538 B1 EP1886538 B1 EP 1886538B1
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EP
European Patent Office
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led
color
spotlight
monochrome
leds
Prior art date
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EP06753169A
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English (en)
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EP1886538A2 (de
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Regine KRÄMER
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Arnold and Richter KG
Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Arnold and Richter KG
Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Arnold and Richter KG, Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG filed Critical Arnold and Richter KG
Publication of EP1886538A2 publication Critical patent/EP1886538A2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/80—Light emitting diode

Definitions

  • the invention relates to a headlamp for film and video recordings arranged on a light-emitting surface light-emitting diodes and a method for adjusting the color characteristic emitted by the headlamp.
  • LEDs light emitting diodes
  • Typical film footage for movies such as "Cinema Color Negative Film” is optimized for daylight with a color temperature of 5600 K or for incandescent light with a color temperature of 3200 K and achieve excellent color rendering properties with these light sources for illuminating a set. If other artificial light sources are used to illuminate a set during filming, they must firstly be adapted to the optimum color temperature of 3200 K or 5600 K and, on the other hand, have a very good color rendering quality. As a rule, the best color rendering level with a color rendering index of CRI ⁇ 90 ... 100 is required.
  • an LED-based light source for the production of white light that makes use of the principle of three-color mixing.
  • a mixture of the three primary colors red-green-blue (RGB) is performed, wherein in a housing at least one blue light-emitting LED, which is referred to as a transmission LED and directly used light primarily in the wavelength range of 470 to 490th nm, as well as another LED, which works with conversion and is accordingly called a conversion LED, which emits light primarily in the wavelength range of at most 465 nm.
  • RGB red-green-blue
  • Both LEDs or one of a plurality of LED types constructed surface (array) is preceded by a common conversion surface of a potting or a glass plate with one or more phosphors, so that the phosphors completely convert the light of the conversion LED, the light of Transmittance LED but let pass through unhindered.
  • a method and apparatus for emitting and modulating light having a predetermined spectrum of light is known.
  • the known lighting device has a plurality of groups of light-emitting devices, each of which emits a predetermined spectrum of light and a control device controls the energy supply to the individual light-emitting devices so that the total resulting radiation has the predetermined light spectrum.
  • a control device controls the energy supply to the individual light-emitting devices so that the total resulting radiation has the predetermined light spectrum.
  • a disadvantage of these methods are also not optimal color reproduction in film and video recordings and the lack of ability to set a predetermined color temperature and a precise color location.
  • the individual LEDs or groups of LEDs and the color temperature set in each case it is to be expected that there will be considerable color deviations from Planck's curve, which can only be corrected by presetting corrective filters.
  • the light output is not optimal in a warm white setting the combination of daylight white and warm white LEDs, as this relatively high conversion losses occur due to the secondary emission of the phosphor.
  • Another disadvantage of this method is that to set a warm or daylight white color temperature, a large part of the LEDs of the other color temperature can not be used or only strongly dimmed and thus the utilization factor for the typically during film shooting color temperatures to 3200 K and 5600 K. only about 50%.
  • Object of the present invention is to provide a headlamp for film and video recordings arranged on a light-emitting surface light-emitting diodes, which ensures a very good color reproduction and homogeneous color mixing emitted by different colored LEDs radiation whose color properties for both film as well are optimized for video recordings and do not allow a color cast against recordings with other light sources, such as halogen bulbs or daylight, and allows any adjustment of the color temperature or a color location with very good utilization of the LEDs used.
  • a headlamp of the type mentioned whose light-emitting surface has at least three LEDs that emit different LED colors and provide luminous flux components for color mixing, of which at least one LED consists of a fluorescent LED, and one with the LEDs at least in groups controlling device for adjusting the output of the LEDs luminous flux component per color.
  • the solution according to the invention provides an LED headlamp for film and video recordings, in which a very good color reproduction is achieved by a suitable combination of differently colored LEDs and whose color properties are optimized both for film and for video recordings without a color cast with respect to recordings other sources of light, such as incandescent or daylight.
  • the compilation and arrangement of the LEDs thereby enables a largely homogeneous color mixing of the radiation emitted by the different colored LEDs and by accurately controlling the different LED colors or groups of LED colors, the color temperature between about 2500 K and 7000 K converted or arbitrarily set or a deviating from the Planckian curve color location within the gamut of the LEDs used are arbitrarily set.
  • the solution according to the invention is based on the consideration of using a suitable for film and video recordings LED headlamps at least three different colored LEDs, one of which is designed as a LED LED and either a white, especially daylight, neutral or Warm white color or a yellow and / or green color emitted.
  • a yellow and / or green color emitting phosphor LED is also referred to below as “yellow-green phosphor LED” and preferably combined with at least one LED color "blue” emitting LED.
  • the combinations of a plurality of monochrome LEDs and a white phosphor LED or a yellow-green phosphor LED are preferably combined to form an LED module, and the light-emitting surface of the headlight is assembled from an array of LED modules.
  • the phosphor layer of the phosphor LED covers not only the phosphor LED, but also the adjacent to the chip of the phosphor LED chips of the color LEDs of the green to red wavelength range.
  • the chip of the phosphor LED is arranged, for example, in the middle of an LED module.
  • the phosphor layer covers a larger area compared to the size of the phosphor LED.
  • the blue color LED is preferably not integrated under the phosphor layer of the yellow-green or white phosphor LED.
  • the blue color LED is excluded from this integration because otherwise its radiation would excite the phosphor of the yellow-green or white phosphor LED to secondary emissions, so that the blue color LED's radiation is no longer independent of the yellow-green radiation or white fluorescent LED could be adjusted.
  • the radiation of the green to red color LEDs does not stimulate the yellow-green phosphor of the yellow-green or white phosphor LED and can pass this without spectral change.
  • This embodiment of the solution according to the invention makes it possible to accommodate the chips in a confined space, since the chips of the color LEDs can be placed very close to the chip of the fluorescent LED. On the other hand, however, miniaturization and the associated higher luminance of the individual LED modules ensure that a better quality of beam shaping and color homogenization is achieved by the optical elements following the radiation source.
  • Another advantage is that some of the radiation emitted by the color LEDs is scattered by the phosphor layer of the phosphor LEDs, and thus the entire surface of the phosphor layer in the colors of the color LEDs lights, whereby the homogenization of the color mixture is further improved ,
  • each LED color for example, yellow-green, blue, or red
  • each LED color consists of one or more LED chips to provide the optimum luminous flux component for color mixing.
  • the number of LED chips actually used in each LED module or in the array of LED modules for the light-emitting surface of the headlamp per color is based on the power and luminous efficacy of the monochrome LEDs and phosphor LEDs used.
  • the number of LEDs required for each color is selected such that the brightness ratios listed below are set at full luminous flux output, while by reducing the partial luminous flux, in particular by dimming individual ones Color LEDs with a minimum of required LEDs the relevant color temperature range of about 2700 K to 6000 K with optimal color reproduction and at the same time can be set to almost constant brightness.
  • a homogeneous color mixing of the different LEDs is achieved in that the different colored LEDs are spatially very closely arranged by chip-on-board technology in small modules, each module as the smallest and complete unit all required LED Colors and the number of LEDs used per color based on the chip size and the required partial luminous flux. Accordingly, for example, an LED module, a daylight white, warm white or yellow-green fluorescent LED and four each contain blue, green, amber and red color LED chips.
  • the LED modules each have at least five different LEDs, of which one LED as a yellow-green or white phosphor LED, an LED as a monochrome cyan or blue color LED, an LED as a monochrome green color LED and two LEDs are designed as different monochrome color LEDs with a red, orange, yellow-orange or yellow LED color.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm - 535nm, a monochrome amber color LED with a peak wavelength of 610nm - 640nm and a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm - 535nm, a monochrome yellow color LED with a peak wavelength of 580nm - 610nm and a monochrome amber color LED with a peak wavelength of 610nm - 640nm up.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm - 535nm, a monochrome yellow color LED with a peak wavelength of 580nm - 610nm, a monochrome amber color LED with a peak wavelength of 610nm - 640nm and a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm, up.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm to 535nm, a monochrome yellow color LED with a peak wavelength of 580nm - 610nm and a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a Peak wavelength of 505nm - 535nm, a monochrome yellow color LED with a peak wavelength of 580nm - 610nm, a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm and a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm, up.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505 - 535nm, a monochrome amber colored color LED with a peak wavelength of 610 - 640 nm and a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630 - 660nm.
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm - 535nm, a monochrome amber colored color LED with a peak wavelength of 610mn - 640nm, a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm and a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm, up.
  • a monochrome cyan color LED with a peak wavelength of 480 nm-515 nm, preferably 485 nm-515 nm
  • a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm - 535nm
  • a monochrome amber colored color LED with a peak
  • the LED modules have a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm, a monochrome green color LED with a peak wavelength from 505nm to 535nm, a monochrome yellow color LED with a peak wavelength of 580nm - 610nm and a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm.
  • the LED modules each have less than five different LEDs, namely a yellow-green or white phosphor LED, a monochrome blue color LED with a peak wavelength of 430nm - 480nm, preferably 450nm - 480nm , and a monochrome red color LED with a peak wavelength of 630nm - 660nm.
  • the blue color LED may never be, the red color LED can optionally be arranged below the phosphor layer of the fluorescent LED.
  • LEDs can be present in one LED module for each color.
  • multiple phosphor LEDs may be included in one LED module.
  • the luminous flux component emitted by the individual color LEDs of an LED module is determined and the radiation intensity of the LEDs is adjusted continuously or at intervals in order to compensate for changing environmental conditions and aging effects of the modules.
  • a control or regulating device provided for this purpose contains at least one measuring device, which is arranged between the LED board and the front side of the headlamp, preferably regulated at a constant temperature, which detects the radiation intensity of the LEDs and serves as color measuring device, RGB sensor, V ( ⁇ ). Sensor or light sensor is formed. Conceivable and advantageous in this context may also be to use an external measuring device, which is arranged outside the area between the LED board and the front of the headlamp.
  • the measuring device is formed by at least five light sensors of different spectral sensitivity in the visible wavelength range between 380 nm and 780 nm.
  • the at least five light sensors can be optimized in narrow bandwidth by means of optical filters, such as dichroic filters, in their spectral sensitivity to the radiation emitted by the LEDs and aligned for the determination of the radiation components of the monochrome LEDs in their spectral sensitivity to the maxima of the monochrome LEDs, the spectral sensitivity of the light sensor for determining the radiation fraction of the white or the yellow-green phosphor LED has its maximum either in the range 530 ... 610 nm or in the range 650 ... 750 nm.
  • the maximum of the spectral sensitivity of the light sensor can be used to determine the radiation component of the white or the yellow-green phosphor LED alternatively in the wavelength range 430 ... 490 nm.
  • Advantage of this arrangement is that from the signals of the sensors directly and simultaneously the luminous flux components of all involved LED colors can be determined and, if necessary, the intensity of the LEDs can be corrected to track eg thermally induced brightness or color changes. In the case of deviations from the predetermined target color location, the color location can then be readjusted immediately, constantly and without any disturbance to the user or to the camera. A warning to the user can thus be omitted, and a determination of the luminous flux components in a separate step is not required.
  • a representative portion of each LED color is coupled into the photosensitive surface of the measuring device, in particular one in front of an array of e.g. Side-mounted LED light guide plate mixes the light, homogenized and let emerge evenly upwards. Through a small opening in the outer circumferential mirroring of the light guide plate, a representative portion of each LED color is coupled into the measuring device.
  • a monitor LED module arranged at a thermally representative point of the array of LED modules is used to illuminate the measuring receiver and a part of the radiation emitted by the LEDs is coupled into the measuring device by means of a light guide.
  • a monitor LED module which is likewise arranged at a thermally representative point of the array of LED modules is used for the indirect illumination of the measuring receiver.
  • the monitor LED module illuminates a diffuser plate mounted over the monitor LED module, which is mirrored up to eliminate incident ambient light for the measurement.
  • the sensor is located directly next to the monitor LED module and detects the reflected light from the diffuser plate.
  • the sensor can be housed either in an example annular tube whose aperture is matched to the size and spacing of the diffuser plate.
  • the diffuser plate is located together with the sensor within a mounted over the monitor LED module measuring capsule, which is preferably light-tight and inside white or mirrored.
  • the spectral sensitivity of color sensors used in the measuring device can be adjusted by means of interference filters, wherein the aperture of the color sensors should typically be limited to a small aperture smaller than 10 ° in order to minimize color errors due to obliquely incident light.
  • the measurement of the individual LED colors can be triggered manually and indicate a visual and / or acoustic signal device, the deviation of the current setting of a predetermined target value.
  • the desired color temperature, the desired color location, a color correction that emulates pre-set color correction filters, and / or a light color that emulates color filters or a light source are input by means of a user interface.
  • the headlamp is designed so that in a dimming mode, the color temperature is automatically adjusted and tracked depending on the brightness of the headlamp.
  • the dimming of an incandescent lamp whose color temperature changes with the brightness can thus be simulated by simultaneously adjusting the color temperature when the brightness of the spotlight changes, so that a brightness-color temperature profile corresponding to the dimming characteristic of an incandescent lamp is obtained.
  • the headlight so that any selected by a user light color and / or light source can be adjusted.
  • the light source to be reproduced may be, in particular, a fluorescent lamp.
  • a user can then specify the light color 842 of a fluorescent lamp with a color temperature of 4200 K and a color rendering index CRI greater than 80 and reproduce it by the headlight in such a way that color casts are minimized during film and video recordings. This can be useful in particular when using the headlight for shooting in buildings equipped with fluorescent lamps, for example, as a report light and facilitates the handling and usability of the headlight for a user.
  • the luminous flux component emitted by the individual LEDs of an LED module is set with the following method steps.
  • a method for adjusting the output of a headlight optimal color characteristic is characterized in that after switching on the headlamp, the maximum available radiation content of the LED colors and during operation of the headlamp from time to time, the current RGB or intensity values LED colors are measured and the radiation intensity of the LED colors is readjusted taking into account the current RGB or intensity values determined for each LED color in order to compensate for temperature and aging effects.
  • the current color location is preferably calculated from the current RGB or intensity values of the total radiation of the LED colors (R, G, A, B, Ye) and, in the case of deviations from the target color location, the current RGB or intensity values of the individual LED colors (R, G, A, B, Ye).
  • the radiation intensity of the LED colors (R, G, A, B, Ye) is then readjusted taking into account the actual RGB or intensity values determined for each LED color (R, G, A, B, Ye).
  • the measurement of the current RGB or intensity values of the LED colors during operation can be effected by briefly activating the individual LED colors and measuring the RGB or intensity values.
  • the total radiation is first measured and then each individual LED color is turned off in turn and the RGB or intensity value of the remaining LED colors is measured, and the RGB or intensity values of the respectively switched-off LED color are determined by subtraction.
  • the triggering of the measurement and subsequent control of the LED intensity ratios can also take place in fixed, short intervals in configurations in which the radiation of a monitor LED module is detected by a measuring device associated with this module, if only the LED colors of the Monitor LED module is briefly switched on and off and the contribution of the monitor LED module to the overall brightness is less than 1%. In this case occur through the measurement and control cycles No disturbing brightness or color variations during movie or video recording.
  • the radiation components of the LED colors are determined by measuring the total radiation of all LED colors with light sensors of different spectral sensitivity. The prerequisite for this is that the number of light sensors corresponds to the number of LED colors used.
  • Advantage of this variant is that no additional, the lighting operation disturbing operation for detecting the radiation components is required, but the radiation components can be determined continuously during operation of the headlamp.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of the light-emitting surface or LED board 1 of a headlamp, which contains an array of LED modules 3 in rows and columns, which are individually or in groups with a control device 2, for example, the individual LED Modules 3 or groups of LED modules supplied electrical power varies. This can be done by varying the current supplied to the LED modules by means of pulse width modulation (frequency> 10 kHz to avoid exposure fluctuations in high speed recordings) or by changing the DC current intensity by changing resistance values or the like.
  • pulse width modulation frequency> 10 kHz to avoid exposure fluctuations in high speed recordings
  • DC current intensity by changing resistance values or the like.
  • a measuring device 7 with a photosensitive surface is provided, into which a representative portion of each LED color is coupled.
  • the measuring device 7 is connected for example via a thin optical fiber with a mirrored up white diffuser plate, which is arranged on a monitor LED module at a thermally representative point of the LED modules.
  • the diffuser plate receives radiation from each LED color and couples it into the light guide.
  • a schematic section through a corresponding arrangement of a light guide 8 or alternative arrangements of the sensor without the use of a light guide are in the Fig. 9a, 9b as well as the Fig. 17a to 21 b shown.
  • a measurement of the emitted overall color of the LED modules 3 takes place either continuously or at predetermined time intervals in order to continuously take into account a change in environmental parameters such as the ambient temperature and aging-related changes in the LED modules 3. If deviations from the set target color location are detected, the individual intensities of the LED colors of the LED modules can be measured either at predetermined time intervals or triggered manually and the color readjusted.
  • Fig. 2 and 4 is a schematic plan view of various LED modules 3 and 3 'and in the Fig. 3 and 5 a section through the LED modules 3 and 3 'according to Fig. 2 and 4 along the line III-III or VV shown.
  • LED module 3 contains centrally a chip 40 of a yellow-green or white phosphor LED 4, around which a plurality of color LEDs 61 to 64 are arranged, of which six color LEDs 62 to 64 of the Welr LED lendorfn green to red around the chip 40 of the yellow-green or white fluorescent LED 4 are grouped. You can do this, but do not have to be directly adjacent to the chip 40.
  • the phosphor layer 41 of the yellow-green or white phosphor LED 4 covers both the chip 40 of the yellow-green or white phosphor LED 4 and the color LEDs 62 to 64.
  • the phosphor layer 41 can not stimulate secondary emissions and thus the radiation of the blue or cyan color LED 61 regardless of the radiation of the phosphor LED 4 and the radiation of the colored LEDs 62 to 64 are set can.
  • the phosphor LED 4 consists of a blue LED chip 40, which is covered by the phosphor layer 41.
  • the blue radiation emitted by the LED chip 40 excites the phosphor to longer wavelength (e.g., yellow-green) secondary emission.
  • the overall color of the phosphor LED 4 is the mixed color of the blue light component which passes unchanged through the phosphor and the color of the light converted to longer wavelength radiation.
  • the color location (standard color value components x, y) of the light emitted by the phosphor LED 4 can be varied depending on the choice of the phosphor material and its layer thickness and is located in the standard color chart on the connecting line between the two color locations of the blue primary radiation and the secondary radiation of the phosphor ,
  • the phosphor material for example, phosphorus or a phosphor mixture having a yellow or yellow-green coloration can be used.
  • the color location and the color temperature of the phosphor LED 4 can vary depending on the layer thickness of the applied phosphor layer 41 phosphorus or the phosphor mixture of yellow, yellow-green, warm white on neutral white to daylight white with a color temperature of 50000K.
  • a phosphor LED 4 with a color point and a color temperature between yellow and daylight white can be produced and used for the headlight.
  • a luminous material LED is referred to herein generally as yellow-green or white luminous LED 4.
  • the spectral radiation components of the light emitted by the green, yellow, amber and / or red LEDs 62-64 lie above the excitation spectrum of the phosphor and are therefore not absorbed by the phosphor and are absorbed by the phosphor converted longer-wavelength radiation. The radiation of these LEDs is thus not spectrally changed by the phosphor. Only in the case of green LEDs is a small proportion of the short-wave spectrum converted by the phosphor into longer-wave (yellow-green) radiation. Since the converted content is favorable to the spectral light sensitivity curve of the human eye, this effect slightly increases the luminous efficacy of the green LEDs, with no negative effects such as deterioration of color reproduction. Green color LEDs can thus also be arranged under the phosphor layer.
  • the color LEDs 62-64 are thus under the phosphor layer, they are not fluorescent LEDs but rather color LEDs because of their quasi-unchanged, narrow-band LED spectrum.
  • the radiation emitted by the blue or cyan LEDs 61 still falls in their spectral composition into the excitation spectrum of yellow-green phosphors. Therefore, these color LEDs can not be arranged under the phosphor layer, since their radiation would be changed too much spectrally by the phosphor.
  • a negligible luminous flux component exiting from the chip later may possibly strike the phosphor layer and be converted into longer-wave, yellow-green radiation (cf. Fig. 6 ).
  • this effect is connected for the same reasons as for the green LED with no disadvantages for efficiency or color quality of the total radiation.
  • the chip 40 of a yellow-green or white phosphor LED 4 is also arranged centrally and surrounded by a plurality of color LEDs 61-64.
  • the further color LEDs 62-64 are not covered by the phosphor layer 41 of the phosphor LED; this extends alone over the chip 40.
  • the individual LEDs can be embedded in microreflectors, also called "cups" or “cavities", which are preferably silvered, in order to reduce light losses through absorption to minimize.
  • four differently colored color LEDs 61-64 in the Figures 2 and 4 is only an example to understand; It is also possible to use a different number of different LEDs and / or to arrange them in a different way be.
  • four blue color LEDs, four green color LEDs, two amber color LEDs and six red color LEDs are provided in order to arrange a central phosphor LED of an edge length of, for example, 1 mm.
  • the green, amber and red color LEDs are distributed as uniformly as possible around the central phosphor LED, for example by arranging two concentric circles around the phosphor LED.
  • Other colors can be used, but always the blue or cyan LED 61 is disposed outside the phosphor layer of the phosphor LED.
  • Fig. 6 shows the wavelength spectrums for blue color LEDs 61 (B), green color LEDs 62 (G), amber or amber color LEDs 63 (A) and red color LEDs 64 (R) and for a yellow-green phosphor.
  • the aforementioned LED colors are used in combination with a yellow-green phosphor LED whose peak wavelengths according to Fig. 6 at the following wavelengths ⁇ are: Color LED Peak wavelength ⁇ (nm) blue 461 green 522 ambergris 631 red 646 Fluorescent LED Yellow-green 563
  • the two exemplary embodiments are two LED combinations for the "Tungsten” and “Daylight” settings, the optimized LED combinations comprising the above-mentioned LED colors blue, green, amber, red and a yellow-green phosphor LED contain.
  • Tungsten and Daylight LED module for film and video is composed of the following luminous flux components of the LED colors listed above and their peak wavelengths. This LED combination ensures a high luminous flux utilization factor of ⁇ 85% for the tungsten or daylight settings.
  • the color rendering index CRI From the color temperature, the color rendering index CRI, the spectral radiation distribution of the light source, the spectral sensitivity functions of "Tungsten” or “daylight” sensitized color negative and color positive films in conjunction with a xenon lamp as a projection light source, an empirical evaluation variable of the mixed light capability is determined, both embodiments as very suitable for film and video recordings.
  • Fig. 25 shows the wavelength spectrums for blue color LEDs 61 (B), green color LEDs 62 (G), yellow color LEDs (Ye) and red color LEDs 64 (R) of an LED module, and for a daylight white phosphor LED 4 (DL) and a warm white fluorescent LED 4 (WW), which can be combined in a further embodiment in an LED module, wherein either a daylight white or a warm white fluorescent LED with the color LEDs arranged together in an LED module becomes.
  • the above-mentioned LED colors are used in combination with a daylight white (DL) phosphor LED and a warm white (WW) phosphor LED, respectively, whose peak wavelengths are as shown in FIG Fig. 25 at the following wavelengths ⁇ (for the phosphor LEDs, instead of the peak wavelengths, the most similar color temperatures are given to the phosphor LEDs): Peak wavelength ⁇ (nm) Color LED blue 461 green 522 yellow 594 red 646 Fluorescent LED Most similar color temperature (Kelvin) Daylight white 5370 Warm white 3170
  • the optimized LED combinations the above-mentioned LED colors blue, green, yellow, red and a daylight white or a warm white Fluorescent LED included.
  • An LED module optimized for film and video recordings for the "warm white” and “daylight” settings is then composed of the following luminous flux components of the LED colors specified above and their peak wavelengths:
  • Luminous flux portions LED color warm white daylight white BLUE 0% 1.3% Daylight white 45% 83% GREEN 23% 10% YELLOW 19% 1.7% RED 14% 4% total 100% 100%
  • Luminous flux portions LED color warm white daylight white BLUE 1.2% 4.2% GREEN 21% 23% YELLOW 12.3% 5.8% RED 10.5% 3% warm white 55% 64% total 100% 100%
  • Fig. 25 Wavelength spectra shown in combination in an LED module has the advantage that results in a large gamut, within which the color location of the LED modules can be adjusted.
  • Fig. 26 illustrating the Gamut Ga1 of an LED module with a combination of blue, green, yellow and red color LEDs and a warm white or daylight white fluorescent LED, and the Gamut Ga2 of a LED module with a combination of blue, green, amber, and orange red color LEDs and a warm white or daylight white fluorescent LED shows.
  • gamut Ga1 completely encompasses the Planckian curve P also for the setting of very low color temperatures below 2000 K and, in addition, enables the production of white light with very good color rendering properties with very good mixed light capability.
  • the fact that the entire Planckian curve P can be reproduced by means of the headlamp can eg be used for the emulation of the dimming characteristic of an incandescent lamp ("Tungsten") whose color temperature is as in Fig. 27 shown depends on the brightness (luminance) and, in particular at low brightness assumes low values below 2000K.
  • an LED module with a combination of blue, green, yellow and red color LED and a warm white or daylight white or yellow-green fluorescent LED, and taking advantage of the large gamut Ga1, the low color temperature corresponding to the dimmed brightness of the imitation bulb to be adjusted.
  • the headlight in such a way that any light color and / or light source selected by a user can be adjusted.
  • a user can then specify the light color 842 of a fluorescent lamp with a color temperature of 4200 K and a color rendering index CRI greater than 80 and reproduce it by the headlight in such a way that optimum mixed light capability is achieved in film and video recordings, thus and video recordings are minimized to be used, for example, as an easy-to-use report light in buildings.
  • Fig. 22 shows the wavelength spectrums used for a further embodiment for blue color LEDs 61 (B), red color LEDs 64 (R) and for a yellow-green phosphor LED (Y) of an LED module and the Fig. 23 and 24 Wavelength spectra for two optimized LED combinations.
  • the aforementioned LED colors are used in combination with a yellow-green phosphor LED whose peak wavelengths according to Fig. 22 at the following wavelengths ⁇ are: Color LED Peak wavelength ⁇ (nm) blue 464 red 646 Fluorescent LED Yellow-green 562
  • the optimized LED combinations include the aforementioned LED colors blue, red and a yellow-green fluorescent LED.
  • An LED module optimized for film and video recordings for the "warm white” and “daylight white” settings consists of the following luminous flux components of the LED colors specified above and their peak wavelengths: LED color Warm white daylight blue 02.09% 08.01% red 09.07% 01.08% Yellow-green 89.2% 90.1% total 100.0% 100.0%
  • FIGS. 22 to 24 has the advantage of a simple training, since it consists of only 3 LED colors (yellow-green fluorescent LED, blue and red). With low compromises for the daylight-white setting in the color rendering index (87 instead of 90 or greater) and only good rather than very good mixed light capability, it represents a very simple and thus more cost-effective system as a triple combination.
  • Fig. 17a to 21b show LED headlights with possible positioning of the light sensor (light sensor, V ( ⁇ ) sensor, RGB sensor or colorimeter).
  • the light sensor light sensor, V ( ⁇ ) sensor, RGB sensor or colorimeter.
  • Beam shaping takes place, for example, by means of microoptical elements such as microoptically structured plates for softlight headlamps or lenses for spotlight headlamps, optionally in conjunction with microreflectors in which the LEDs are embedded.
  • microoptical elements such as microoptically structured plates for softlight headlamps or lenses for spotlight headlamps, optionally in conjunction with microreflectors in which the LEDs are embedded.
  • headlamp may be that the color is measured online with a colorimeter and readjusted to compensate for thermal and aging effects.
  • a control device provided for this purpose contains at least one preferably constant temperature controlled measuring device 7, which receives light from a white diffuser plate 9, which is arranged between the light-emitting surface and the front or rear of the headlamp, and for example from the LEDs of one or two monitor LED modules, which are located at a thermally representative place, is illuminated.
  • the diffuser plate 9 is mirrored up. The incident on the diffuser plate 9 light is then forwarded to the measuring device 7, which may be formed, for example, as a colorimeter, RGB sensor, V ( ⁇ ) sensor or light sensor.
  • the diffuser plate 9 is arranged on the underside of a pane 10. It has a reflective coating 91 both upwards and to the side the reflective coating 91 is switched off for ambient light for a measurement.
  • the diffuser plate 9 is coupled to a light guide 8 ', which is connected to the measuring device 7, which in the illustrated embodiment is arranged in an edge region of the LED board 1.
  • the pane 10 is preferably formed as a transparent disk or as a diffuser and may have a microstructure for beam shaping of the light emitted by the LED modules 3.
  • the diffuser plate 9 is made of PTFE, for example.
  • the light emitted by the monitor LED module 3 "illuminates the diffuser plate 9 and is directed by the latter to the measuring device 7 by means of the light guide 8.
  • the reflective coating 91 prevents incident ambient light from being taken into account during the measurement.
  • FIG. 18a, 18b two monitor LED modules 3 "are provided.
  • the measuring device 7 is located between these monitor LED modules 3" on the LED board 1.
  • the diffuser plate 9 is in turn on the underside of a cover or lens 10 and has adjacent to the disc 10, a reflective coating 91.
  • that of the monitor LED modules 3 " radiated light from the diffuser plate 9 is reflected and detected directly by the measuring device 7.
  • the height of such a housing is designed so that the aperture of the measuring device or the sensor 7 is matched to the diffuser plate 9 and laterally incident light is shaded.
  • the measuring device 7 (preferably designed as a sensor chip) is arranged next to a monitor LED module 3 "on the LED board 1.
  • the measuring device 7 is illuminated directly by light reflected by the diffuser plate 9. In this embodiment, no scattering or cover disk is present.
  • the diffuser plate 9 is located in a measuring window capsule 11, which is preferably designed to be light-tight and, for example, white or mirrored on the inside The diffuser plate in turn has a mirror layer on the side facing away from the sensor 7.
  • the measuring window capsule 11 is above the monitor LED module 3 "and the measuring device 7 placed on the LED board 1.
  • FIGS. 20a, 20b is a monitor LED module 3 "on a thermally representative place on the back of the LED board 1.
  • the measuring device 7 is located in this embodiment in a measuring window capsule 11 ', which is located above the monitor LED module 3" ,
  • the monitor LED module 3 directly illuminates the measuring device 7.
  • the measuring window capsule 11 ' is preferably light-tight and, for this purpose, white, black or mirrored in.
  • An advantage of this embodiment is that it is invisible to the user in that the light of the monitor LED module 3 "does not contribute to the useful radiation of the headlight.
  • the monitor LED module can therefore be interconnected independently of the other LED modules and at any time a measurement of the current LED luminous flux components are carried out without this disturbing Hellen fluctuations could occur during ongoing film or video recordings.
  • FIGS. 21a, 21b is the measuring device 7 also on the back of the LED board 1.
  • the measuring device 7 is analogous to FIGS. 19a, 19b illuminated by the light reflected by a diffuser plate 9 in a measuring window capsule 11 '.
  • the measuring device 7 is located next to the monitor LED module 3 "on the underside of the LED board 1 and within the measuring window capsule 11 '.
  • the LEDs 5 are designed as side-emitting LEDs.
  • an arrangement with five groups is provided consisting of side-emitting LEDs, wherein an LED group of white phosphor LEDs and four LED groups consist of color LEDs.
  • Each of the five groups consists of side-emitting LEDs of a specific color.
  • the luminous flux components of the five colors of the side-emitting LEDs are each driven in groups in order to set the desired color or color temperature can.
  • 17 side-emitting LEDs are provided, which are divided into five colors as follows: 17 cyan color LEDs with a peak at 501 nm, 32 green color LEDs with a peak at 522 nm, 103 daylight white Fluorescent LEDs, 24 yellow color LEDs with a peak at 593 nm and 11 red color LEDs with a peak at 635 nm.
  • the light emerging from the side-emitting LEDs 5 is coupled into a light guide plate 12, which generates a light mixture and thus a uniformly luminous and color-homogeneous surface by multiple reflections.
  • the light guide plate 12 has downwardly a reflective coating or a highly reflective optical layer 13. Also lateral Veraptiers 14 are provided to prevent light loss by laterally exiting light. Upwards, the light guide plate 12 can be formed either clear or with an optical microstructure for targeted beam steering (not shown).
  • the holes 15 for the LEDs 5 are introduced, which are not carried out continuously.
  • the holes 15 have bevels 151 on their upper side, which cause an upwardly emerging radiation component of the LEDs 5 also coupled laterally into the light guide plate 12 and thus the homogeneity is further improved.
  • a small opening 16 is introduced, in which the sensor chip 7 is arranged. This thus captures the intensity of all LEDs.
  • the sensor 7 in each embodiment per LED color receives a constant proportion of luminous flux, which is directly proportional to the total luminous flux component of the LED color of the headlamp.
  • a constant proportion of luminous flux which is directly proportional to the total luminous flux component of the LED color of the headlamp.
  • the measurement of the individual LED colors can be triggered manually and indicate a visual and / or acoustic signal device, the deviation of the current setting of a predetermined target value.
  • the desired color temperature and / or the desired color location and / or an emulation of preset color correction filters is input by means of a user interface.
  • the color correction may also be made and performed in the form of an input of 'plus / minus green' for color shifts along the Juddian line or input of a CTO or CTB value for color shifts along the Planckian curve.
  • CTO Color Temperature Orange
  • CTB Color Temperature Blue
  • FIGS. 10a to 10c shown flowchart of a program for color adjustment and control of an LED headlight starts after the start 100 with an initialization 101 for intensity measurement of the LED colors, which after one of the following, in the Fig. 11 to 13 shown flowcharts performed and, for example, according to the flowchart according to Fig. 11 individually and in each case to 100% be measured.
  • the program step 102 the calibration factors kX, kY, kZ are read in from an EEPROM memory, and subsequently the user is asked in step 103 to input the desired color temperature Tsoll.
  • the desired brightness components for the settings "tungsten” and “daylight” are read from the EEPROM memory and subsequently the desired brightness components of the LED colors for the target color location with the coordinates xsoll, ysoll as a function of the desired Color temperature Tsoll calculated in program step 105.
  • the target color location with the coordinates x and y is first determined as a function of the target color temperature Tset, and then a linear interpolation of the basic mixtures for "tungsten” and “daylight” is performed on the target color location determined by the coordinates x and y.
  • step 107 a decision is made as to whether a color correction with filters is to be emulated and, if confirmed in step 108, the target brightness components of the LED colors determined for the new target color location xset, yset are calculated.
  • step 109 for calculating the correction factors k.sub.X, k.sub.Y and k.sub.Z for the set color mixture and subsequently, in step 110, the characteristic curves for each LED color are read.
  • step 111 After calculating the target drive signals of the xsoll, ysoll LED colors from the target brightness values and the characteristics for each LED color (step 111) taking into account the maximum brightnesses measured at initialization for each maximum brightness output LED color ( Block 112), the LEDs are activated in program step 113 with desired drive signals, and in step 114 the color values R0, G0, B0 of the total radiation are measured.
  • step 116 it is decided whether the chromaticity distance between x0, y0 on the one hand and xsoll, ysoll is greater than a predetermined threshold. If this is the case (YES), the program jumps to step 121 and issues a warning "color deviation". If this is not the case, then in step 117 the values Rt, Gt and Bt are measured and from this in program step 118 standard color values Xt, Yt and Zt as well as standard color value portions xt and yt are calculated.
  • step 120 it is decided in step 120 whether the chromaticity distance between the standard chromaticity coordinates for the coordinates x0 and y0 of the color locus on the one hand and the standard chromaticity coordinates xt, yt greater is a predetermined threshold. If this is the case (YES), then the warning "color deviation" also occurs in step 121. If this is not the case (NO), the program jumps back to step 117 and, after measuring the values Rt, Gt and Bt, goes through the loop described above.
  • step 122 After issuing the warning "color deviation", a decision is made in program step 122 about a color correction which, if affirmative in step 123, results in an intensity measurement of the LED colors individually, subtractive or grouped in accordance with the Fig. 11 to 13 shown flow charts leads. In the case of a negative, the program jumps back to step 117 and, after measuring the values Rt, Gt and Bt again, goes through the loop described above.
  • Fig. 11 shows a flowchart for a single intensity measurement of the LEDs.
  • the LED colors are activated individually in program step 201 and their RGB or intensity values Ri, Gi and Bi are measured in program step 202.
  • the subsequent decision block 203 it is decided whether all predetermined LED colors have been measured. If this is answered in the negative, the program jumps back to program step 201. After all LED colors have been activated and measured, the program is ended with program step 204.
  • FIG. 12 shown flowchart for alternative grouped intensity measurement of the color LEDs is after the program start in the initial step 300 and an initialization of the intensity measurement of each color LEDs to 100% in program step 301 (Ri_100, Gi_100, Bi_100) a group activation with two or three LED Colors performed simultaneously in program step 302. This is followed in program step 303 by a measurement of the RGB values of the mixed radiation Rm, Gm and Bm of the LED group.
  • program step 305 a decision is made as to whether all the LED colors have been measured in groups and either the program has been terminated with END 306 or returned to program step 302.
  • FIGS. 22 to 24 is the method for color measurement and possible control steps much easier to implement with only three colors, since it clearly after an initial measurement at program start in the operation of the headlamp from the RGB signal of the total radiation, analogous to the Fig. 12 described group activation of up to 3 colors at the same time, which could determine luminous flux components of the 3 LED colors.
  • a "warning" to the user would thus be omitted since the "flashing" of the individual LED colors triggered manually or automatically in order to determine their luminous flux components could be circumvented. Instead, the color location could be readjusted immediately, constantly and without any disturbance to the user or the camera.
  • Fig. 13 shows a flow chart for a subtractive intensity measurement of the LEDs.
  • the RGB values of the total radiation Rg, Gg and Bg of the RGB values are measured in program step 402.
  • This loop is passed through decision block 406 until it is determined that all LED colors have been measured so that the program end is reached in program step 407.
  • Fig. 14 shows a flowchart for determining the program step 109 of the program for color adjustment and control of an LED headlamp according to Fig. 10a to 10c used color correction factors for a calibration.
  • Fig. 15 shows a flow chart for determining characteristics for the brightness in response to the drive signal for calibration of the LED modules.
  • Fig. 16 shows a flowchart for emulation of color filters for color correction of the LED modules as used in the program step 108 of the program for color adjustment and control of an LED headlight.
  • program step 701 a user input of the color correction takes place after selecting one or more color filters (eg, 1 ⁇ 2 minus green). This is followed in program step 702 by a reading in of the spectral transmission (s) ⁇ 1 ( ⁇ )... ⁇ n ( ⁇ ) of the selected filter or filters from one
  • the subroutines described and described above represent only a selection of possible programs for carrying out the method according to the invention when using a constructed according to the invention headlamp for film and video recordings.
  • the described calculation steps for determining the color locus from a user input in which the color temperature or Color correction or filter emulation is specified and then from this the required brightness components of the LED colors are determined, once outside the headlight or its control device are performed and stored in the form of tables in the memory of the headlamp or its control device.
  • the tables may contain the required brightness levels of the LED colors depending on the color location or the color temperature.
  • these can Tables are calculated and stored in memory for color rendering optimized settings as well as for brightness optimized settings.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Film- und Videoaufnahmen mit auf einer lichtabgebenden Fläche angeordneten lichtemittierenden Dioden sowie ein Verfahren zum Einstellen der von dem Scheinwerfer abgegebenen Farbcharakteristik.
  • Es sind Beleuchtungsscheinwerfer mit lichtemittierenden Dioden (LEDs) bekannt, die beispielsweise als Kameraaufsatzlicht für Film- und Videokameras eingesetzt werden. Da die hierfür eingesetzten LEDs entweder die Farbtemperatur "tageslichtweiß" oder "warmweiß" aufweisen, ist eine stufenlose bzw. exakte Ein- oder Umschaltung von einer warmweißen auf eine tageslichtweiße Farbtemperatur nicht möglich und bei beiden Varianten die Farbwiedergabe bei Film- und Videoaufnahmen unbefriedigend.
  • Typische Filmmaterialien für Filmaufnahmen wie "Cinema Color Negativ Film" sind für Tageslicht mit einer Farbtemperatur von 5600 K oder für Glühlampenlicht mit einer Farbtemperatur von 3200 K optimiert und erreichen mit diesen Lichtquellen zur Beleuchtung eines Sets hervorragende Farbwiedergabeeigenschaften. Werden bei Filmaufnahmen andere künstliche Lichtquellen zur Beleuchtung eines Sets eingesetzt, so müssen diese zum einen an die optimale Farbtemperatur von 3200 K bzw. 5600 K angepasst sein und zum anderen eine sehr gute Farbwiedergabequalität aufweisen. In der Regel wird hierfür die beste Farbwiedergabestufe mit einem Farbwiedergabeindex von CRI ≥ 90 ... 100 gefordert.
  • Wie beim Einsatz von Leuchtstofflampen für die Beleuchtung bei Film- oder Videoaufnahmen kann es jedoch bei künstlichen Lichtquellen mit einem nicht kontinuierlichen Spektralverlauf vorkommen, dass diese Lichtquellen zwar die geforderten Werte für Farbtemperatur und Farbwiedergabe erreichen, aber dennoch bei der Verwendung für Filmaufnahmen gegenüber Glühlampen- bzw. HMI-Lampen oder Tageslicht einen erheblichen Farbstich aufweisen. Man spricht in diesem Fall von einer ungenügenden Mischlichtfähigkeit. Dieser Effekt kann auch bei einem Einsatz verschiedenfarbiger LEDs in einem LED-Scheinwerfer auftreten. So wurde bei einem Test mit einer auf eine Farbtemperatur von 5600 K und einem Farbwiedergabeindex von CRI = 96 optimierten LED-Kombination bei Filmaufnahmen ein massiver Rotstich im Vergleich zu HMI-Lampen festgestellt. Auch Versuche mit tageslichtweißen LEDs ergaben keine zufriedenstellenden Ergebnisse bezüglich der Mischlichtfähigkeit.
  • Aus der DE 102 33 050 A1 ist eine Lichtquelle auf LED-Basis für die Erzeugung von weißem Licht bekannt, die von dem Prinzip der Dreifarbenmischung Gebrauch macht. Zur Erzeugung des weißen Lichts wird eine Mischung der drei Grundfarben Rot-Grün-Blau (RGB) durchgeführt, wobei in einem Gehäuse zumindest eine blaues Licht emittierende LED, die als Transmissions-LED bezeichnet wird und direkt verwendetes Licht primär im Wellenlängenbereich von 470 bis 490 nm emittiert, sowie eine andere, mit Konversion arbeitende und dementsprechend als Konversions-LED bezeichnete LED kombiniert werden, die Licht primär im Wellenlängenbereich von höchstens 465 nm emittiert. Beiden LEDs bzw. einer aus einer Vielzahl beider LED-Arten aufgebauten Fläche (Array) wird eine gemeinsame Umwandlungsfläche aus einem Verguss oder einer Glasplatte mit einem oder mehreren Leuchtstoffen vorgeschaltet, so dass die Leuchtstoffe das Licht der Konversions-LED vollständig konvertieren, das Licht der Transmissions-LED aber ungehindert hindurch treten lassen.
  • Auch mit dieser Lichtquelle kann keine optimale Farbwiedergabe für Film- und Videoaufnahmen gewährleistet werden, da insbesondere die Gefahr einer Überbetonung oder Unterdrückung von Farbanteiten und damit eine Verfälschung der Farben eines mit der Lichtquelle angestrahlten Objekts besteht. Aus diesem Grund wird eine derartige Lichtquelle überwiegend im Entertainment-Bereich eingesetzt. Zudem wird der Leuchtstoff bei der bekannten Lichtquelle durch kurzwellige Strahlung von max. 465 nm angeregt, wodurch Nachteile bezüglich Effizienz sowie Lebensdauer der Leuchtstoff-LEDs zu erwarten sind.
  • Aus der US 2004/0105261 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgabe und Modulation von Licht mit einem vorgegebenen Lichtspektrum bekannt. Die bekannte lichttechnische Einrichtung weist mehrere Gruppen lichtemittierender Vorrichtungen auf, von denen jede Gruppe ein vorgegebenes Lichtspektrum abgibt und eine Steuereinrichtung die Energiezufuhr zu den einzelnen lichtabgebenden Vorrichtungen so steuert, dass die insgesamt resultierende Strahlung das vorgegebene Lichtspektrum aufweist. Dabei können durch eine Kombination tageslichtweißer und warmweißer LEDs und Änderung der Intensitäten beliebige Farbtemperaturen zwischen den warmweißen und tageslichtweißen LEDs eingestellt werden.
  • Nachteilig bei diesen Verfahren sind die ebenfalls nicht optimale Farbwiedergabe bei Film- und Videoaufnahmen und die fehlende Möglichkeit, eine vorgegebene Farbtemperatur und einen exakten Farbort einzustellen. Je nach Auswahl der einzelnen LEDs oder Gruppen von LEDs und der jeweils eingestellten Farbtemperatur ist dabei mit zum Teil erheblichen Farbabweichungen vom Planck'schen Kurvenzug zu rechnen, die nur durch das Vorsetzen von Korrekturfiltern korrigiert werden können. Darüber hinaus ist die Lichtausbeute bei einer warmweißen Einstellung der Kombination tageslichtweißer und warmweißer LEDs nicht optimal, da hierbei durch die Sekundäremission des Leuchtstoffs relativ hohe Umwandlungsverluste auftreten. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass zur Einstellung einer warm- oder tageslichtweißen Farbtemperatur ein Großteil der LEDs der jeweils anderen Farbtemperatur nicht oder nur stark gedimmt genutzt werden kann und somit der Ausnutzungsgrad für die bei Filmaufnahmen typischerweise benötigen Farbtemperaturen um 3200 K bzw. 5600 K nur ca. 50 % beträgt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Film- und Videoaufnahmen mit auf einer lichtabgebenden Fläche angeordneten lichtemittierenden Dioden zu schaffen, der eine sehr gute Farbwiedergabe und eine homogene Farbmischung der von verschiedenfarbigen LEDs abgegebenen Strahlung gewährleistet, dessen Farbeigenschaften sowohl für Film- als auch für Videoaufnahmen optimiert sind und keinen Farbstich gegenüber Aufnahmen mit anderen Lichtquellen, wie Halogenglühlampen oder Tageslicht, zulässt und eine beliebige Einstellung der Farbtemperatur oder eines Farbortes bei sehr guter Ausnutzung der eingesetzten LEDs ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art gelöst, dessen lichtabgebende Fläche mindestens drei LEDs aufweist, die unterschiedliche LED-Farben emittieren und Lichtstromanteile für eine Farbmischung bereitstellen, von denen mindestens eine LED aus einer Leuchtstoff-LED besteht, sowie mit einer die LEDs zumindest gruppenweise ansteuernden Einrichtung zur Einstellung des von den LEDs abgegebenen Lichtstromanteils pro Farbe.
  • Die erfindungsgemäße Lösung stellt einen LED-Scheinwerfer für Film- und Videoaufnahmen bereit, bei dem durch eine geeignete Kombination verschiedenfarbiger LEDs eine sehr gute Farbwiedergabe erreicht wird und dessen Farbeigenschaften sowohl für Film- als auch für Videoaufnahmen optimiert sind, ohne dass ein Farbstich gegenüber Aufnahmen mit anderen Lichtquellen, wie Halogenglühlampen oder Tageslicht auftritt. Die Zusammenstellung und Anordnung der LEDs ermöglicht dabei eine weitestgehend homogene Farbmischung der von den verschiedenfarbigen LEDs abgegebenen Strahlung und durch exaktes Ansteuern der verschieden LED-Farben oder Gruppen von LED-Farben kann die Farbtemperatur zwischen ca. 2500 K und 7000 K umgestellt bzw. beliebig eingestellt werden oder ein vom Planck'schen Kurvenzug abweichender Farbort innerhalb des Gamuts der eingesetzten LEDs beliebig eingestellt werden. Bei Einstellung einer warmweißen oder tageslichtweißen Farbtemperatur von 3200 K oder 5600 K wird ein sehr hoher Ausnutzungsgrad von ≥ 85 % bezogen auf den Gesamtlichtstrom der eingesetzten LEDs erreicht.
  • Für die erfindungsgemäße Lösung wurde von der Erkenntnis ausgegangen, dass es für eine hochqualitative Beleuchtung für Filmaufnahmen nicht genügt, eine künstliche Lichtquelle nur auf die Farbtemperatur und den Farbwiedergabeindex zu optimieren. Es muss zusätzlich sichergestellt sein, dass die Spektralverteilung im Hinblick auf die spektrale Empfindlichkeit der eingesetzten Filmmaterialien zu keinen unerwünschten Farbstichen im Vergleich zu Glühlampen- bzw. HMI-Lampen führt. So muss unter anderem ein Übereintreffen der Maxima der Filmempfindlichkeitskurven mit spektralen Emissionspeaks der Lichtquelle vermieden bzw. geschickt kompensiert werden.
  • Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Überlegung zu Grunde, für einen speziell für Film- und Videoaufnahmen geeigneten LED-Scheinwerfer mindestens drei verschiedenfarbige LEDs zu verwenden, von denen eine LED als Leuchtstoff-LED ausgebildet ist und entweder eine weiße, insbesondere tageslicht-, neutral- oder warmweiße Farbe oder eine gelbe und/oder grüne Farbe emittiert. Eine gelbe und/oder grüne Farbe emittierende Leuchtstoff-LED wird im Folgenden auch "gelb-grüne Leuchtstoff-LED" genannt und bevorzugt mit mindestens einer die LED-Farbe "blau" emittierenden LED kombiniert.
  • Die nachstehend beschriebenen Lösungen zeigen geeignete LED-Kombinationen auf, mit denen es gelingt, bei passender Farbtemperatur und ausgezeichneter Farbwiedergabe gleichzeitig eine volle Mischlichtfähigkeit bei einer Verwendung für Film- und Videoaufnahmen zu gewährleisten.
  • Daraus ergibt sich die Kombination einer weißen Leuchtstoff-LED oder einer gelb-grünen Leuchtstoff-LED mit mindestens drei monochromen LEDs, von denen bei Verwendung einer gelb-grünen oder warmweißen Leuchtstoff-LED mindestens eine monochrome LED die LED-Farbe "blau" aufweist.
  • Vorzugsweise werden die Kombinationen aus mehreren monochromen LEDs und einer weißen Leuchtstoff-LED bzw. einer gelb-grünen Leuchtstoff-LED zu einem LED-Modul zusammengefasst und die lichtabgebende Fläche des Scheinwerfers aus einem Array von LED-Modulen zusammengestellt.
  • Eine Möglichkeit zur Miniaturisierung und Verbesserung der Farbhomogenität der einzelnen LED-Module besteht darin, die räumliche Trennung von Leuchtstoff-LEDs und Farb-LEDs zumindest teilweise aufzuheben. Dementsprechend überdeckt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Leuchtstoffschicht der Leuchtstoff-LED nicht nur die Leuchtstoff-LED, sondern darüber hinaus die an den Chip der Leuchtstoff-LED angrenzenden Chips der Farb-LEDs des grünen bis roten Wellenlängenbereichs. Dabei ist der Chip der Leuchtstoff-LED beispielsweise in der Mitte eines LED-Moduls angeordnet. Die Leuchtstoffschicht bedeckt eine im Vergleich zur Größe der Leuchtstoff-LED größere Fläche.
  • Allerdings wird bevorzugt die blaue Farb-LED nicht unter die Leuchtstoffschicht der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED integriert. Die blaue Farb-LED wird von dieser Integration ausgenommen, da ihre Strahlung ansonsten den Leuchtstoff der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED zu Sekundäremissionen anregen würde, so dass die Strahlung der blauen Farb-LED nicht mehr unabhängig von der Strahlung der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED eingestellt werden könnte.
  • Demgegenüber regt die Strahlung der grünen bis roten Farb-LEDs den gelb-grünen Leuchtstoff der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED nicht an und kann diesen ohne spektrale Änderung passieren.
  • Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht zum einen die Unterbringung der Chips auf engstem Raum, da die Chips der Farb-LEDs sehr nahe an den Chip der Leuchstoff-LED platziert werden können. Zum anderen aber wird mit der Miniaturisierung und der damit verbundenen höheren Leuchtdichte der einzelnen LED-Module erreicht, dass durch die der Strahlungsquelle nachfolgenden optischen Elemente eine bessere Qualität der Strahlformung und Farbhomogenisierung erreicht wird.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Teil der von den Farb-LEDs emittierten Strahlung von der Leuchtstoffschicht der Leuchtstoff-LEDs gestreut wird und somit die gesamte Fläche der Leuchtstoffschicht in den Farben der Farb-LEDs leuchtet, wodurch die Homogenisierung der Farbmischung zusätzlich verbessert wird.
  • Bei der Zusammenfassung der Farb-LEDs und der Leuchtstoff-LEDs zu einem LED-Modul besteht jede LED-Farbe, beispielsweise gelb-grün, blau oder rot aus einem oder mehreren LED-Chips, um die für die Farbmischung optimalen Lichtstromanteile bereitzustellen. Die Anzahl der in jedem LED-Modul bzw. in dem Array von LED-Modulen für die lichtabgebende Fläche des Scheinwerfers je Farbe tatsächlich eingesetzten LED-Chips orientiert sich an der Leistung und Lichtausbeute der eingesetzten monochromen LEDs und Leuchtstoff-LEDs. Da sich diese durch die Entwicklung neuer LEDs im Laufe der Zeit ändern kann, wird die Anzahl der für jede Farbe erforderlichen LEDs in der Weise ausgewählt, dass sich bei voller Lichtstromabgabe die nachstehend aufgeführten Helligkeitsverhältnisse einstellen, während durch Verringern des Teillichtstroms insbesondere durch ein Dimmen einzelner Farb-LEDs mit einem Minimum benötigter LEDs der relevante Farbtemperaturbereich von ca. 2700 K bis 6000 K mit optimaler Farbwiedergabe und gleichzeitig nahezu konstanter Helligkeit eingestellt werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung wird eine homogene Farbmischung der verschiedenen LEDs dadurch erreicht, dass die verschiedenfarbigen LEDs räumlich sehr eng durch Chip-On-Board-Technologie in kleinen Modulen angeordnet werden, wobei jedes Modul als kleinste und vollständige Einheit alle benötigten LED-Farben enthält und sich die Anzahl der je Farbe eingesetzten LEDs an der Chipgröße sowie dem erforderlichen Teillichtstrom orientiert. Dementsprechend kann beispielsweise ein LED-Modul eine tageslichtweiße, warmweiße oder gelb-grüne Leuchtstoff-LED sowie jeweils vier blaue, grüne, amberfarbene und rote Farb-LED-Chips enthalten.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module jeweils mindestens fünf unterschiedliche LEDs auf, von denen eine LED als eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine LED als eine monochrom cyanfarbene oder blaue Farb-LED, eine LED als eine monochrom grüne Farb-LED und zwei LEDs als verschiedene monochrome Farb-LEDs mit einer roten, orangen, gelb-orangen oder gelben LED-Farbe ausgebildet sind.
  • In einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm, bevorzugt 450nm - 480nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom amberfarbenen Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640nm und eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm auf.
  • In einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und eine monochrom amberfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640 nm auf.
  • In einer dritten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm, eine monochrom amberfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640 nm und eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm, bevorzugt 450nm - 480nm, auf.
  • In einer vierten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm auf.
  • In einer fünften Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515 nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm, eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm und eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm, bevorzugt 450nm - 480nm, auf.
  • In einer sechsten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505 - 535nm, eine monochrom amberfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 610 - 640 nm und eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630 - 660nm auf.
  • In einer siebenten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom cyanfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm, bevorzugt 485nm - 515nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom amberfarbene Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 610mn - 640 nm, eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm und eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm, bevorzugt 450nm - 480nm, auf.
  • In einer achten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm, bevorzugt 450nm - 480nm, eine monochrom grüne Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm, eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm auf.
  • In einer neunten Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die LED-Module jeweils weniger als fünf unterschiedliche LEDs auf, nämlich eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED, eine monochrom blaue Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480 nm, bevorzugt 450nm - 480nm, und eine monochrom rote Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660 nm auf. Die blaue Farb-LED darf dabei nie, die rote Farb-LED kann optional unter der Leuchtstoffschicht der Leuchtstoff-LED angeordnet sein.
  • In sämtlichen Varianten können natürlich für jede Farbe mehrere Farb-LEDs in einem LED-Modul vorhanden sein. Auch können mehrere Leuchtstoff-LEDs in einem LED-Modul vorhanden sein.
  • Zum Einstellen der für Film- und Videoaufnahmen optimalen Farbcharakteristik wird der von den einzelnen Farb-LEDs eines LED-Moduls abgegebene Lichtstromanteil bestimmt und die Strahlungsintensität der LEDs kontinuierlich oder in Intervallen nachgeführt, um sich ändernde Umgebungsbedingungen und Alterungseffekte der Module zu kompensieren. Eine zu diesem Zweck vorgesehene Steuer- oder Regeleinrichtung enthält mindestens eine zwischen der LED-Platine und der Frontseite des Scheinwerfers angeordnete, vorzugsweise auf eine konstante Temperatur geregelte Messeinrichtung, die die Strahlungsintensität der LEDs erfasst und als Farbmessgerät, RGB-Sensor, V(λ)-Sensor oder Lichtsensor ausgebildet ist. Denkbar und vorteilhaft kann in diesem Zusammenhang auch sein, eine externe Messeinrichtung zu verwenden, die außerhalb des Bereichs zwischen LED-Platine und der Frontseite des Scheinwerfers angeordnet ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Messeinrichtung durch mindestens fünf Lichtsensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 380nm und 780 nm ausgebildet. Die mindestens fünf Lichtsensoren können hierbei mittels optischer Filter, z.B. dichroitische Filter, in ihrer spektralen Empfindlichkeit schmalbandig auf die von den LEDs emittierte Strahlung optimiert und für die Bestimmung der Strahlungsanteile der monochromen LEDs in ihrer spektralen Empfindlichkeit auf die Maxima der monochromen LEDs ausgerichtet sein, wobei die spektrale Empfindlichkeit des Lichtsensors zur Bestimmung des Strahlungsanteils der weißen bzw. der gelb-grünen Leuchtstoff-LED ihr Maximum entweder im Bereich 530...610 nm oder aber im Bereich 650...750 nm aufweist. Im Falle einer LED-Kombination ohne monochrome blaue LEDs kann das Maximum der spektralen Empfindlichkeit des Lichtsensors zur Bestimmung des Strahlungsanteils der weißen bzw. der gelb-grünen Leuchtstoff-LED alternativ im Wellenlängenbereich 430...490 nm liegen. Vorteil dieser Anordnung ist, dass aus den Signalen der Sensoren unmittelbar und gleichzeitig die Lichtstromanteile aller beteiligten LED-Farben bestimmt werden können und erforderlichenfalls die Intensität der LEDs korrigiert werden kann, um z.B. thermisch bedingte Helligkeits- oder Farbänderungen nachzuführen. Im Falle von Abweichungen zum vorgegebenen Zielfarbort kann der Farbort dann sofort, ständig und ohne jegliche Störung für den Benutzer bzw. für die Kamera nachgeregelt werden. Eine Warnung an den Benutzer kann somit entfallen, und eine Bestimmung der Lichtstromanteile in einem separaten Arbeitsschritt ist nicht erforderlich.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein repräsentativer Anteil jeder LED-Farbe in die lichtempfindliche Fläche der Messeinrichtung eingekoppelt, wobei insbesondere eine vor einem Array von z.B. side-emitting LEDs angebrachte Lichtleitplatte das Licht mischt, homogenisiert und gleichmäßig nach oben austreten lässt. Durch eine kleine Öffnung in der außen umlaufenden Verspiegelung der Lichtleitplatte wird ein repräsentativer Anteil jeder LED-Farbe in die Messeinrichtung eingekoppelt.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird ein an einer thermisch repräsentativen Stelle des Arrays von LED-Modulen angeordnetes Monitor-LED-Modul zur Beleuchtung des Messempfängers eingesetzt und ein Teil der von den LEDs abgegebenen Strahlung mittels eines Lichtleiters in die Messeinrichtung eingekoppelt.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform wird ein ebenfalls an einer thermisch repräsentativen Stelle des Arrays von LED-Modulen angeordnetes Monitor-LED-Modul zur indirekten Beleuchtung des Messempfängers eingesetzt. Das Monitor-LED-Modul beleuchtet hierbei ein über dem Monitor-LED-Modul angebrachtes Diffusorplättchen, welches nach oben verspiegelt ist, um einfallendes Umgebungslicht für die Messung zu eliminieren. Der Sensor befindet sich direkt neben dem Monitor-LED-Modul und erfasst das vom Diffusorplättchen reflektierte Licht. Um die Erfassung von seitlich auf den Sensor einfallenden Umgebungslichtes zu vermeiden, kann der Sensor entweder in einem z.B. ringförmigem Tubus untergebracht sein, dessen Apertur auf Größe und Abstand des Diffusorplättchens abgestimmt ist. Oder das Diffusorplättchen befindet sich zusammen mit dem Sensor innerhalb einer über dem Monitor-LED-Modul aufgesetzten Messkapsel, welche vorzugsweise lichtdicht und innen weiß oder verspiegelt ist.
  • Weiterhin kann die spektrale Empfindlichkeit von in der Messeinrichtung verwendeten Farbsensoren mittels Interferenzfiltern angepasst werden, wobei die Apertur der Farbsensoren typischerweise auf eine kleine Apertur kleiner als 10° begrenzt werden sollte, um Farbfehler durch schräg einfallendes Licht zu minimieren.
  • Die Messung der einzelnen LED-Farben kann manuell ausgelöst werden und eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung die Abweichung der aktuellen Einstellung von einem vorgegebenen Sollwert angeben.
  • Vorzugsweise werden die gewünschte Farbtemperatur, der gewünschte Farbort, eine Farbkorrektur, die vorgesetzte Farbkorrekturfilter emuliert, und/oder eine Lichtfarbe, die Farbfilter oder eine Lichtquelle emuliert, mittels eines User-Interface eingegeben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Scheinwerfer so ausgebildet, dass in einem Dimmmodus die Farbtemperatur in Abhängigkeit von der Helligkeit des Scheinwerfers automatisch angepasst und nachgeführt wird. Beispielsweise kann so das Dimmen einer Glühlampe, deren Farbtemperatur sich mit der Helligkeit ändert, nachgebildet werden, indem bei Änderung der Helligkeit des Scheinwerfers gleichzeitig auch die Farbtemperatur angepasst wird, so dass ein der Dimmcharakteristik einer Glühlampe entsprechender Helligkeits-Farbtemperatur-Verlauf erhalten wird.
  • Weiterhin ist es denkbar und vorteilhaft, den Scheinwerfer so auszubilden, dass eine beliebige, von einem Benutzer ausgewählte Lichtfarbe und/oder Lichtquelle eingestellt werden kann. Die nachzubildende Lichtquelle kann hierbei insbesondere eine Leuchtstofflampe sein. Beispielsweise kann dann von einem Benutzer die Lichtfarbe 842 einer Leuchtstofflampe mit einer Farbtemperatur von 4200 K und einem Farbwidergabeindex CRI größer als 80 vorgegeben und von dem Scheinwerfer so nachgebildet werden, dass Farbstiche bei Film- und Videoaufnahmen minimiert sind. Dieses kann insbesondere bei Einsatz des Scheinwerfers für Aufnahmen in mit Leuchtstofflampen ausgestatteten Gebäuden beispielsweise als Reportagelicht zweckmäßig sein und erleichtert die Handhabbarkeit und Bedienbarkeit des Scheinwerfers für einen Benutzer.
  • Um eine für Film- und Videoaufnahmen optimale Farbcharakteristik an einem Scheinwerfer mit den vorstehend genannten Merkmalen zu erzielen, wird der von den einzelnen LEDs eines LED-Moduls abgegebene Lichtstromanteil mit den nachfolgenden Verfahrensschritten eingestellt.
  • Ein Verfahren zum Einstellen der von einem Scheinwerfer abgegebenen optimalen Farbcharakteristik zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem Einschalten des Scheinwerfers die maximal zur Verfügung stehenden Strahlungsanteile der LED-Farben und während des Betriebs des Scheinwerfers von Zeit zu Zeit die aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte der LED-Farben gemessen werden und die Strahlungsintensität der LED-Farben unter Berücksichtigung der für jede LED-Farbe ermittelten aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte nachgeregelt wird, um Temperatur- und Alterungseffekte zu kompensieren.
  • Bevorzugt wird dabei aus den aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerten der Gesamtstrahlung der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) der aktuelle Farbort berechnet und werden bei Abweichungen vom Zielfarbort die aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte der individuellen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) gemessen. Die Strahlungsintensität der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) wird dann unter Berücksichtigung der für jede LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) ermittelten aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte nachgeregelt.
  • Die Messung der aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte der LED-Farben während des Betriebs kann in einer ersten Alternative dadurch erfolgen, dass kurz aufeinander folgend die einzelnen LED-Farben aktiviert und die RGB- bzw. lntensitätswerte gemessen werden.
  • In einer zweiten Alternative werden aufeinanderfolgend zwei oder maximal drei LED-Farben aktiviert und gemeinsam gemessen, wobei aus dem gemessenen RGB-Wert die Intensitäten der individuellen LED-Farben errechnet werden.
  • In einer dritten Alternative wird zunächst die Gesamtstrahlung gemessen und dann der Reihe nach jede einzelne LED-Farbe ausgeschaltet und der RGB- oder Intensitätswert der verbleibenden LED-Farben gemessen und durch Subtraktion die RGB- bzw. Intensitätswerte der jeweils ausgeschalteten LED-Farbe ermittelt.
  • Die Auslösung der Messung und nachfolgende Regelung der LED-Intensitätsverhältnisse kann bei Konfigurationen, in denen die Strahlung eines Monitor-LED-Moduls durch eine diesem Modul zugeordnete Messeinrichtung erfasst wird, auch in festen, kurzen Intervallen erfolgen, wenn hierfür ausschließlich die LED-Farben des Monitor-LED-Moduls kurz ein- und ausgeschaltet werden und der Beitrag des Monitor-LED-Moduls zur Gesamthelligkeit weniger als 1 % beträgt. In diesem Fall treten durch die Mess- und Regelzyklen keine störenden Helligkeits- oder Farbschwankungen während laufender Film- oder Videoaufnahmen auf.
  • In einer vierten Alternative schließlich werden die Strahlungsanteile der LED-Farben durch Messen der Gesamtstrahlung aller LED-Farben mit Lichtsensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit bestimmt. Vorraussetzung hierfür ist, dass die Anzahl der Lichtsensoren der Anzahl der verwendeten LED-Farben entspricht. Vorteil dieser Variante ist, dass kein zusätzlicher, den Beleuchtungsbetrieb störender Arbeitsschritt zur Erfassung der Strahlungsanteile erforderlich ist, sondern die Strahlungsanteile kontinuierlich im Betrieb des Scheinwerfers ermittelt werden können.
  • Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die grundlegende Struktur des erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfers, die Einstellung der Farbcharakteristika und Farbtemperaturen sowie die Steuerung der Farbintensitäten im Betrieb des LED-Scheinwerfers näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer aus einem Array von steuerbaren LED-Modulen zusammengesetzten lichtabgebenden Fläche eines Scheinwerfers mit Messeinrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Draufsicht auf ein LED-Modul mit einer gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED, deren Leuchtstoffschicht mehrere Farb-LEDs überdeckt;
    Fig. 3
    einen Schnitt durch das LED-Modul gemäß Fig. 2 entlang der Linie III-III;
    Fig. 4
    eine schematische Draufsicht auf ein LED-Modul mit einer gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED, deren Leuchtstoffschicht auf die Leuchtstoff-LED begrenzt ist und nicht angrenzende Farb-LEDs überdeckt; ;
    Fig. 5
    einen Schnitt durch das LED-Modul gemäß Fig. 4 entlang der Linie V-V;
    Fig. 6
    die relativen Wellenlängenspektren für blaue Farb-LEDs, grüne Farb-LEDs, amber- oder bernsteinfarbene Farb-LEDs und rote Farb-LEDs sowie für gelb-grüne Leuchtstoff-LEDs;
    Fig. 7 - 8
    die relativen Wellenlängenspektren von optimierten LED-Kombinationen für Film- und Videoaufnahmen mit warmweißer bzw. tageslichtweißer Farbtemperatur;
    Fig. 9A
    einen Schnitt durch einen LED-Scheinwerfer mit einer Messeinrichtung, bei dem von seitenemittierenden LEDs abgegebenes Licht durch eine Lichtleitplatte gemischt wird;
    Fig. 9B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 9A entlang der Linie A-B;
    Fig. 10A - 10C
    ein Flussdiagramm zur Farbeinstellung und Farbregelung eines LED-Scheinwerfers;
    Fig. 11 - 13
    Flussdiagramme für verschiedene Varianten zur Intensitätsmessung der LEDs;
    Fig. 14
    ein Flussdiagramm zur Ermittlung und Kalibrierung von Farbkorrekturfaktoren;
    Fig. 15
    ein Flussdiagramm zur Ermittlung und Kalibrierung von Helligkeitskennlinien;
    Fig. 16
    ein Flussdiagramm zur Emulation von Farbfiltern;
    Fig. 17A
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines LED-Scheinwerfers mit Messeinrichtung in Draufsicht;
    Fig. 17B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 17A entlang der Linie A-B;
    Fig. 18A
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines LED-Scheinwerfers mit Messeinrichtung in Draufsicht;
    Fig. 18B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 18A entlang der Linie A-B;
    Fig. 19A
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines LED-Scheinwerfers mit Messeinrichtung in Draufsicht;
    Fig. 19B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 19A entlang der Linie A-B;
    Fig. 20A
    ein viertes Ausführungsbeispiel eines LED-Scheinwerfers mit Messeinrichtung in Draufsicht;
    Fig. 20B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 20A entlang der Linie A-B;
    Fig. 21A
    ein fünftes Ausführungsbeispiel eines LED-Scheinwerfers mit Messeinrichtung in Draufsicht;
    Fig. 21 B
    einen Schnitt durch den LED-Scheinwerfer der Fig. 21A entlang der Linie A-B.
    Fig. 22
    die relativen Wellenlängenspektren für blaue Farb-LEDs, rote Farb-LEDs sowie für gelb-grüne Leuchtstoff-LEDs;
    Fig. 23 - 24
    die relativen Wellenlängenspektren von optimierten LED-Kombinationen für Film- und Videoaufnahmen mit warmweißer bzw. tageslichtweißer Farbtemperatur;
    Fig. 25
    die relativen Wellenlängenspektren für tageslichtweiße und warmweiße Leuchtstoff-LEDs sowie für blaue, grüne, gelbe und rote Farb-LEDs;
    Fig. 26
    das Gamut des Scheinwerfers für zwei unterschiedliche Kombinationen von LEDs und
    Fig. 27
    den die Dimmcharakteristik darstellende Farbtemperatur-Helligkeits-Verlauf einer Glühlampe.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf die lichtabgebende Fläche bzw. LED-Platine 1 eines Scheinwerfers, die ein Array von LED-Modulen 3 in Reihen und Spalten enthält, die einzeln oder in Gruppen mit einer Steuereinrichtung 2 verbunden sind, die beispielsweise die den einzelnen LED-Modulen 3 oder Gruppen von LED-Modulen zugeführte elektrische Leistung variiert. Dies kann durch eine Variation des den LED-Modulen zugeführten Stroms mittels einer Pulsweitenmodulation (Frequenz > 10 kHz, um Belichtungsschwankungen bei high speed Aufnahmen zu vermeiden) oder durch die Veränderung der DC-Stromstärke mittels Änderung von Widerstandswerten oder dergleichen erfolgen.
  • Zur Erfassung des von den LED-Modulen 3 abgegebenen Lichtstromanteils ist eine Messeinrichtung 7 mit einer lichtempfindlichen Fläche vorgesehen, in die ein repräsentativer Anteil jeder LED-Farbe eingekoppelt wird. Dazu ist die Messeinrichtung 7 beispielsweise über einen dünnen Lichtleiter mit einem nach oben verspiegelten weißen Diffusorplättchen verbunden, welches über einem Monitor-LED-Modul an einer thermisch repräsentativen Stelle der LED-Module angeordnet ist. Das Diffusorplättchen erhält Strahlung von jeder LED-Farbe und koppelt diese in den Lichtleiter ein. Ein schematischer Schnitt durch eine entsprechende Anordnung eines Lichtleiters 8 oder alternativer Anordnungen des Sensors ohne Verwendung eines Lichtleiters sind in den Fig. 9a, 9b sowie den Fig. 17a bis 21 b dargestellt.
  • Eine Messung der emittierten Gesamtfarbe der LED-Module 3 erfolgt entweder fortlaufend oder in vorgegebenen Zeitintervallen, um eine Änderung von Umgebungsparametem wie der Umgebungstemperatur und alterungsbedingte Änderungen der LED-Module 3 fortlaufend zu berücksichtigen. Werden hierbei Abweichungen vom eingestellten Sollfarbort festgestellt, so können entweder in vorgegebenen Zeitintervallen oder manuell ausgelöst die individuellen Intensitäten der LED-Farben der LED-Module gemessen werden und die Farbe nachgeregelt werden.
  • In den Fig. 2 und 4 ist eine schematische Draufsicht auf verschiedene LED-Module 3 und 3' sowie in den Fig. 3 und 5 ein Schnitt durch die LED-Module 3 und 3' gemäß Fig. 2 und 4 entlang der Linie III-III bzw. V-V dargestellt.
  • Das in der Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht dargestellte LED-Modul 3 enthält mittig einen Chip 40 einer gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED 4, um den mehrere Farb-LEDs 61 bis 64 angeordnet sind, von denen sechs Farb-LEDs 62 bis 64 der Welr LED lenlängen grün bis rot um den Chip 40 der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED 4 gruppiert sind. Sie können dabei, müssen aber nicht unmittelbar an den Chip 40 angrenzen. Die Leuchtstoffschicht 41 der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED 4 überdeckt sowohl den Chip 40 der gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED 4 als auch die Farb-LEDs 62 bis 64. Außerhalb der Leuchtstoffschicht 41 sind weitere, ausschließlich blaue oder cyanfarbige Farb-LEDs 61 angeordnet, so dass deren Strahlung die Leuchtstoffschicht 41 nicht zu Sekundäremissionen anregen kann und damit die Strahlung der blauen bzw. cyanfarbigen Farb-LED 61 unabhängig von der Strahlung der Leuchtstoff-LED 4 sowie der Strahlung der farbigen LEDs 62 bis 64 eingestellt werden kann.
  • Zur Funktionsweise wird folgendes angemerkt. Die Leuchtstoff-LED 4 besteht aus einem blauen LED-Chip 40, welcher von der Leuchtstoffschicht 41 überdeckt ist. Die vom LED-Chip 40 emittierte blaue Strahlung regt den Leuchtstoff zu längerwelliger (z.B. gelb-grüner) Sekundäremission an. Die Gesamtfarbe der Leuchtstoff-LED 4 ist die Mischfarbe des blauen Lichtanteils, welches den Leuchtstoff unverändert passiert, sowie der Farbe des in längerwellige Strahlung konvertierten Lichts. Der Farbort (Normfarbwertanteile x, y) des von der Leuchtstoff-LED 4 emittierten Lichts kann in Abhängigkeit der Wahl des Leuchtstoffmaterials sowie dessen Schichtdicke variiert werden und befindet sich in der Normfarbtafel auf der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Farborten der blauen Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung des Leuchtstoffes.
  • Als Leuchtstoffmaterial kann beispielsweise Phosphor oder eine Phosphormischung mit einer gelben oder gelb-grünen Farbgebung verwandt werden. Der Farbort und die Farbtemperatur der Leuchtstoff-LED 4 kann dabei je nach Schichtdicke des als Leuchtstoffschicht 41 aufgebrachten Phosphors bzw. der Phosphormischung variieren von gelb, gelb-grün, warmweiß über neutralweiß bis hin zu tageslichtweiß mit einer Farbtemperatur von 50000K.
  • Abhängig von der aufgebrachten Leuchtstoffschicht ist somit eine Leuchtstoff-LED 4 mit einem Farbort und einer Farbtemperatur zwischen gelb und tageslichtweiß herstellbar und für den Scheinwerfer verwendbar. Eine solche Leuchtsstoff-LED wird hierin allgemein als gelb-grüne oder weiße Leuchtsstoff-LED 4 bezeichnet.
  • Die spektralen Strahlungsanteile des von den grünen, gelben, amberfarbenen und/oder roten LEDs 62-64 emittierten Lichts liegen oberhalb des Anregungsspektrums des Leuchtstoffs und werden aus diesem Grunde nicht vom Leuchtstoff absorbiert und in längerwellige Strahlung konvertiert. Die Strahlung dieser LEDs wird somit spektral durch den Leuchtstoff nicht verändert. Lediglich bei grünen LEDs wird ein geringer Anteil des kurzwelligen Spektrums vom Leuchtstoff in längerwellige (gelb-grüne) Strahlung konvertiert. Da der konvertierte Anteil günstig zur spektralen Hellempfindlichkeitskurve des menschlichen Auges liegt, erhöht dieser Effekt die Lichtausbeute der grünen LEDs leicht, wobei keinerlei negative Effekte wie Verschlechterung der Farbwiedergabe auftreten. Grüne Farb-LEDs können somit ebenfalls unter die Leuchtstoffschicht angeordnet werden.
  • Die Farb-LEDs 62-64 befinden sich somit zwar unter der Leuchtstoffschicht, sind aber aufgrund ihres quasi unveränderten, schmalbandigen LED-Spektrums keine Leuchtstoff-LEDs, sondern Farb-LEDs.
  • Die von den blauen bzw. cyanfarbenen LEDs 61 emittierte Strahlung fällt dagegen in ihrer spektralen Zusammensetzung noch in das Anregungsspektrum gelb-grüner Leuchtstoffe. Diese Farb-LEDs können deshalb nicht unter der Leuchtstoffschicht mit angeordnet werden, da deren Strahlung spektral durch den Leuchtstoff zu stark verändert würde. Je nach räumlicher Anordnung der blauen oder cyanfarbenen Chips 61 kann eventuell ein vernachlässigbarer, seitlich vom Chip austretender Lichtstromanteil auf die Leuchtstoffschicht treffen und in längerwellige, gelb-grüne Strahlung konvertiert werden (vgl. Fig. 6). Dieser Effekt ist aber aus den gleichen Gründen wie für die grüne LED mit keinerlei Nachteilen für Effizienz bzw. Farbqualität der Gesamtstrahlung verbunden.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Moduls 3' gemäß den Fig. 4 und 5 ist der Chip 40 einer gelb-grünen oder weißen Leuchtstoff-LED 4 ebenfalls zentral angeordnet und von mehreren Farb-LEDs 61 - 64 umgeben. In diesem Fall sind ebenso wie die blauen bzw. cyanfarbenen LEDs 61 auch die weiteren Farb-LEDs 62-64 nicht von der Leuchtstoffschicht 41 der Leuchtstoff-LED überdeckt; diese erstreckt sich allein über dem Chip 40. Um eine Vorkollimation des von den LEDs abgegebenen Lichts zu bewirken, können die einzelnen LEDs in Mikroreflektoren, auch "cups" oder "cavities" genannt, eingebettet werden, welche vorzugsweise versilbert sind, um Lichtverluste durch Absorption zu minimieren.
  • Die Verwendung von vier farblich unterschiedlichen Farb-LEDs 61-64 in den Figuren 2 und 4 ist nur beispielhaft zu verstehen; es können auch eine andere Anzahl unterschiedlicher LEDs eingesetzt werden und/oder diese können in anderer Weise angeordnet sein. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, um eine zentrale Leuchtstoff-LED einer Kantenlänge von beispielsweise 1 mm vier blaue Farb-LEDs, 4 grüne Farb-LEDs, 2 amberfarbene Farb-LEDs und 6 rote Farb-LEDS anzuordnen. Dabei sind die grünen, amberfarbenen und roten Farb-LEDs möglichst gleichmäßig um die zentrale Leuchtstoff-LED verteilt, beispielsweise durch Anordnung auf zwei konzentrischen Kreisen um die Leuchtstoff-LED. Auch können andere Farben verwendet werden, wobei allerdings stets die blaue bzw. cyanfarbene LED 61 außerhalb der Leuchtstoffschicht der Leuchtstoff-LED angeordnet ist.
  • Fig. 6 zeigt die Wellenlängenspektren für blaue Farb-LEDs 61 (B), grüne Farb-LEDs 62 (G), amber- oder bernsteinfarbene Farb-LEDs 63 (A) und rote Farb-LEDs 64 (R) sowie für eine gelb-grüne Leuchtstoff-LED (Y) eines LED-Moduls und die Fig. 7 und 8 Wellenlängenspektren für zwei optimierte LED-Kombinationen, bei denen bei passender warm- oder tageslichtweißer Farbtemperatur der Gesamtstrahlung und ausgezeichneter Farbwidergabe die volle Mischlichtfähigkeit bei einer Verwendung für Film- und Videoaufnahmen gewährleistet ist. Dabei ist beim Spektrum der blauen LED zu erkennen, dass ein geringer Lichtstromanteil vom benachbarten Leuchtstoff in längerwellige Strahlung konvertiert wird.
  • In zwei Ausführungsbeispielen werden die vorstehend genannten LED-Farben in Kombination mit einer gelb-grünen Leuchtstoff-LED verwendet, deren Peakwellenlängen gemäß Fig. 6 bei den folgenden Wellenlängen λ liegen:
    Farb-LED Peakwellenlänge λ (nm)
    Blau 461
    Grün 522
    Amber 631
    Rot 646
    Leuchtstoff-LED
    Gelb-grün 563
  • Bei den beiden Ausführungsbeispielen handelt es sich um zwei LED-Kombinationen für die Einstellungen "Tungsten" und "Tageslicht", wobei die optimierten LED-Kombinationen die vorstehend genannten LED-Farben blau, grün, amber, rot und eine gelb-grüne Leuchtstoff-LED enthalten.
  • Ein für Film- und Videoaufnahmen optimiertes LED-Modul für die Einstellungen "Tungsten" und "Tageslicht" setzt sich aus den folgenden Lichtstromanteilen der vorstehend angegebenen LED-Farben und deren Peakwellenlängen zusammen. Diese LED-Kombination gewährleistet einen hohen Lichtstrom-Ausnutzungsfaktor von ≥ 85 % für die Einstellungen Tungsten bzw. Tageslicht.
    LED-Farbe Tungsten Tageslicht
    Blau 3.4% 10.5%
    Grün 0.2% 10.4%
    Amber 7.4% 5.9%
    Rot 4.1% 0.0%
    Gelb-grün 84.8% 73.2%
    Summe 100.0% 100.0%
  • Daraus ergibt sich eine Farbtemperatur von 5732 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 93 für die Einstellung "Tageslicht", deren Wellenlängenverteilung in Fig. 7 dargestellt ist, und eine Farbtemperatur von 3215 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 96 für die Einstellung "Tungsten", deren Wellenlängenverteilung in Fig. 8 dargestellt ist.
  • Aus der Farbtemperatur, dem Farbwiedergabeindex CRI, der spektralen Strahlungsverteilung der Lichtquelle, den spektralen Empfindlichkeitsfunktionen von auf "Tungsten" bzw. "Tageslicht" sensibilisierten Farbnegativ- und Farbpositivfilmen in Verbindung mit einer Xenonlampe als Projektionslichtquelle wird eine empirische Bewertungsgröße der Mischlichtfähigkeit ermittelt, die beide Ausführungsbeispiele als sehr geeignet für Film- und Videoaufnahmen ausweist.
  • Fig. 25 zeigt die Wellenlängenspektren für blaue Farb-LEDs 61 (B), grüne Farb-LEDs 62 (G), gelbe Farb-LEDs (Ye) und rote Farb-LEDs 64 (R) eines LED-Moduls sowie für eine tageslichtweiße Leuchtstoff-LED 4 (DL) und eine warmweiße Leuchtstoff-LED 4 (WW), die in einer weiteren Ausgestaltung in einem LED-Modul kombiniert werden können, wobei entweder eine tageslichtweiße oder eine warmweiße Leuchtstoff-LED mit den Farb-LEDs zusammen in einem LED-Modul angeordnet wird.
  • In vier Ausführungsbeispielen werden die vorstehend genannten LED-Farben in Kombination mit einer tageslichtweißen (DL) Leuchtstoff-LED bzw. einer warmweißen (WW) Leuchtstoff-LED verwendet, deren Peakwellenlängen gemäß Fig. 25 bei den folgenden Wellenlängen λ liegen (für die Leuchtstoff-LEDs werden anstelle der Peakwellenlängen die den Leuchtstoff-LEDs jeweils ähnlichsten Farbtemperaturen angegeben):
    Peakwellenlänge λ (nm)
    Farb-LED
    Blau 461
    Grün 522
    Gelb 594
    Rot 646
    Leuchtstoff-LED Ähnlichste Farbtemperatur (Kelvin)
    Tageslichtweiß 5370
    Warmweiß 3170
  • Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um zwei LED-Kombinationen für die Einstellungen "Warmweiß" und "Tageslicht", wobei die optimierten LED-Kombinationen die vorstehend genannten LED-Farben blau, grün, gelb, rot und eine tageslichtweiße bzw. eine warmweiße Leuchtstoff-LED enthalten.
  • Ein für Film- und Videoaufnahmen optimiertes LED-Modul für die Einstellungen "Warmweiß" und "Tageslicht" setzt sich dann aus den folgenden Lichtstromanteilen der vorstehend angegebenen LED-Farben und deren Peakwellenlängen zusammen:
  • Bei Verwendung einer tageslichtweißen Leuchtstoff-LED:
    Lichtstromanteile
    LED-Farbe warmweiß tageslichtweiß
    BLAU 0 % 1,3 %
    Tageslichtweiß 45 % 83 %
    GRUEN 23 % 10 %
    GELB 19 % 1,7 %
    ROT 14 % 4 %
    Summe 100 % 100 %
  • Daraus ergibt sich in der Einstellung "Warmweiß° eine Farbtemperatur von 3211 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 92 und sehr guter Mischlichtfähigkeit mit Glühlampen bei Film- bzw. Videoaufnahmen und in der Einstellung "Tageslichtweiß" eine Farbtemperatur von 5800 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 93 und ebenfalls sehr guter Mischlichtfähigkeit mit Tages- bzw. HMI-Licht bei Film- bzw. Videoaufnahmen.
  • Bei Verwendung einer warmweißen Leuchtstoff-LED:
    Lichtstromanteile
    LED-Farbe warmweiß tageslichtweiß
    BLAU 1,2 % 4,2 %
    GRÜN 21 % 23 %
    GELB 12,3 % 5,8 %
    ROT 10,5 % 3 %
    warmweiß 55 % 64 %
    Summe 100 % 100 %
  • Daraus ergibt sich in der Einstellung "Warmweiß" eine Farbtemperatur von 3198 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 95 und sehr guter Mischlichtfähigkeit und in der Einstellung "Tageslichtweiß" eine Farbtemperatur von 5800 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI von 94 und ebenfalls sehr guter Mischlichtfähigkeit.
  • Die Verwendung der LEDs mit den in Fig. 25 dargestellten Wellenlängenspektren in Kombination in einem LED-Modul bietet den Vorteil, dass sich ein großes Gamut ergibt, innerhalb dessen sich der Farbort der LED-Module einstellen lässt. Dieses ist in Fig. 26 veranschaulicht, die das Gamut Ga1 eines LED-Moduls mit einer Kombination von blauer, grüner, gelber und roter Farb-LEDs und einer warmweißen oder tageslichtweißen Leuchtstoff-LED sowie das Gamut Ga2 eines LED-Moduls mit einer Kombination von blauer, grüner, amberfarbener und roter Farb-LEDs und einer warmweißen oder tageslichtweißen Leuchtstoff-LED zeigt. Wesentlicher Vorteil des vergrößerten Gamuts Ga1 ist, dass das Gamut Ga1 den Planck'schen Kurvenzug P auch für die Einstellung sehr niedriger Farbtemperaturen unterhalb 2000K vollständig umfasst und dazu die Erzeugung weißen Lichts mit sehr guten Farbwiedergabeeigenschaften bei gleichzeitig sehr guter Mischlichtfähigkeit ermöglicht.
  • Dass mittels des Scheinwerfers der gesamte Planck'schen Kurvenzug P nachgebildet werden kann, kann z.B. für die Emulation der Dimmcharakteristik einer Glühlampe ("Tungsten") genutzt werden, deren Farbtemperatur, wie in Fig. 27 gezeigt, abhängig ist von der Helligkeit (Luminanz) und insbesondere bei geringer Helligkeit niedrige Werte unterhalb 2000K annimmt. Um das Licht einer gedimmten Glühlampe nachzubilden, kann dann unter Verwendung eines LED-Moduls mit einer Kombination von blauer, grüner, gelber und roter Farb-LED und einer warmweißen oder tageslichtweißen oder gelb-grünen Leuchtstoff-LED und unter Ausnutzung des großen Gamuts Ga1 die der gedimmten Helligkeit der nachzubildenden Glühlampe entsprechende niedrige Farbtemperatur eingestellt werden.
  • Denkbar ist in diesem Zusammenhang dann auch, in einem Dimmmodus des Scheinwerfers den Dimmverlauf einer Glühlampe oder einer anderen zu emulierenden Lampe nachzubilden, indem bei Variation der Helligkeit die Farbtemperatur des Scheinwerfers entsprechend der Dimmcharakteristik der Glühlampe oder der anderen Lampe angepasst wird.
  • Unter Ausnutzung des großen Gamuts Ga1 ist es auch denkbar und vorteilhaft, den Scheinwerfer so auszubilden, dass eine beliebige, von einem Benutzer ausgewählte Lichtfarbe und/oder Lichtquelle eingestellt werden kann. Beispielsweise kann dann von einem Benutzer die Lichtfarbe 842 einer Leuchtstofflampe mit einer Farbtemperatur von 4200 K und einem Farbwidergabeindex CRI größer als 80 vorgegeben und von dem Scheinwerfer so nachgebildet werden, dass eine optimale Mischlichtfähigkeit bei Film- und Videoaufnahmen erreicht wird, somit Farbstiche bei Film- und Videoaufnahmen minimiert sind, um dann beispielsweise als einfach zu handhabendes Reportagelicht in Gebäuden eingesetzt zu werden.
  • Fig. 22 zeigt die für eine weitere Ausgestaltung verwendeten Wellenlängenspektren für blaue Farb-LEDs 61 (B), rote Farb-LEDs 64 (R) sowie für eine gelb-grüne Leuchtstoff-LED (Y) eines LED-Moduls und die Fig. 23 und 24 Wellenlängenspektren für zwei optimierte LED-Kombinationen.
  • In zwei Ausführungsbeispielen werden die vorstehend genannten LED-Farben in Kombination mit einer gelb-grünen Leuchtstoff-LED verwendet, deren Peakwellenlängen gemäß Fig. 22 bei den folgenden Wellenlängen λ liegen:
    Farb-LED Peakwellenlänge λ (nm)
    Blau 464
    Rot 646
    Leuchtstoff-LED
    Gelb-grün 562
  • Bei den beiden Ausführungsbeispielen handelt es sich um zwei LED-Kombinationen für die Einstellungen "warmweiß" und "tageslichtweiß", wobei die optimierten LED-Kombinationen die vorstehend genannten LED-Farben blau, rot und eine gelb-grüne Leuchtstoff-LED enthalten.
  • Ein für Film- und Videoaufnahmen optimiertes LED-Modul für die Einstellungen "warmweiß" und "tageslichtweiß" setzt sich aus den folgenden Lichtstromanteilen der vorstehend angegebenen LED-Farben und deren Peakwellenlängen zusammen:
    LED-Farbe Warmweiß Tageslicht
    Blau 2.9% 8.1%
    Rot 7.9% 1.8%
    Gelb-grün 89.2% 90.1%
    Summe 100.0% 100.0%
  • Es lassen sich folgende Ergebnisse erzielen: bei einer warmweißen Einstellung eine Farbtemperatur CCT = 3224 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI = 93 und eine sehr gute Mischlichtfähigkeit; bei einer tageslichtweiße Einstellung eine Farbtemperatur CCT = 5470 K bei einem Farbwiedergabeindex CRI = 87 und eine gute Mischlichtfähigkeit. Die Wellenlängenverteilung der Einstellung "Tageslicht" ist in Fig. 23 dargestellt und die Wellenlängenverteilung der Einstellung "Warmweiß" in Fig. 24.
  • Die Ausgestaltung der Fig. 22 bis 24 weist den Vorteil einer einfachen Ausbildung auf, da sie aus nur 3 LED-Farben besteht (gelb-grüne Leuchtstoff-LED, blau und rot). Bei geringen Kompromissen für die tageslichtweiße Einstellung beim Farbwiedergabeindex (87 statt größer/gleich 90) und nur guter statt sehr guter Mischlichtfähigkeit stellt sie als 3er-Kombination ein sehr einfaches und somit kostengünstigeres System dar.
  • Fig. 17a bis 21b zeigen LED-Scheinwerfer mit möglichen Positionierungen des Lichtsensors (Lichtsensor, V(λ)-Sensor, RGB-Sensor oder Farbmessgerät).
  • Die Strahlformung erfolgt beispielsweise mittels mikrooptischer Elemente wie mikrooptisch strukturierter Platten für Softlight-Scheinwerfer oder Linsen für Spotlight-Scheinwerfer, gegebenenfalls in Verbindung mit Mikroreflektoren, in welche die LEDs eingebetten sind.
  • Weitere Merkmale des Scheinwerfers können sein, dass die Farbe online mit einem Farbmessgerät gemessen und nachgeregelt wird, um thermische und Alterungseffekte zu kompensieren.
  • Eine zu diesem Zweck vorgesehene Steuer- oder Regeleinrichtung enthält mindestens eine vorzugsweise auf eine konstante Temperatur geregelte Messeinrichtung 7, welche Licht von einem weißen Diffusorplättchen 9 erhält, welches zwischen der lichtabgebenden Fläche und der Front- oder Rückseite des Scheinwerfers angeordnet ist, und beispielsweise von den LEDs eines oder zweier Monitor-LED-Modulen, welche sich an einer thermisch repräsentativen Stelle befinden, beleuchtet wird. Um einfallendes Umgebungslicht für die Messung auszuschalten, ist das Diffusorplättchen 9 nach oben verspiegelt. Das auf das Diffusorplättchen 9 einfallende Licht wird dann auf die Messeinrichtung 7 weitergeleitet, die beispielsweise als Farbmessgerät, RGB-Sensor, V(λ)-Sensor oder Lichtsensor ausgebildet sein kann.
  • Konkret ist in einem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 17a, 17b eines der auf der LED-Platine 1 angeordneten LED-Module 3 als Monitor-LED-Modul 3" vorgesehen. Auf der Unterseite einer Scheibe 10 ist das Diffusorplättchen 9 angeordnet. Es weist eine Verspiegelung 91 sowohl nach oben als auch zur Seite auf. Durch die Verspiegelung 91 wird einfallendes Umgebungslicht für eine Messung ausgeschaltet. Das Diffusorplättchen 9 ist mit einem Lichtleiter 8'gekoppelt, der mit der Messeinrichtung 7 verbunden ist, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Randbereich der LED-Platine 1 angeordnet ist. Die Scheibe 10 ist bevorzugt als transparente Scheibe oder als Streuscheibe ausgebildet und kann eine Mikrostruktur zur Strahlformung des von den LED-Modulen 3 ausgesandten Lichts besitzen. Das Diffusorplättchen 9 ist beispielsweise aus PTFE hergestellt.
  • Das von dem Monitor-LED-Modul 3" ausgestrahlte Licht beleuchtet das Diffusorplättchen 9 und wird von diesem mittels des Lichtleiters 8' auf die Messeinrichtung 7 geleitet. Die Verspiegelung 91 verhindert, dass einfallendes Umgebungslicht bei der Messung berücksichtigt wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 18a, 18b sind zwei Monitor-LED-Module 3" vorgesehen. Die Messeinrichtung 7 befindet sich zwischen diesen Monitor-LED-Module 3" auf der LED-Platine 1. Das Diffusorplättchen 9 befindet sich wiederum auf der Unterseite einer Deck- oder Streuscheibe 10 und weist angrenzend an die Scheibe 10 eine Verspiegelung 91 auf. Bei dieser Ausgestaltung wird das von den Monitor-LED-Modulen 3" ausgestrahlte Licht von dem Diffusorplättchen 9 reflektiert und von der Messeinrichtung 7 direkt erfasst. Dabei kann sich über der Messeinrichtung 7 ein in Richtung des Diffusorplättchen 9 offenes Gehäuse zur Aperturanpassung befinden. Die Höhe eines solchen Gehäuses ist so gestaltet, dass die Apertur der Messvorrichtung bzw. des Sensors 7 auf das Diffusorplättchen 9 abgestimmt ist und seitlich einfallendes Licht abgeschattet wird.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 19a, 19b ist ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispielen der Figuren 18a, 18b die (bevorzugt als Sensorchip ausgebildete) Messvorrichtung 7 neben einem Monitor-LED-Modul 3" auf der LED-Platine 1 angeordnet. Die Messvorrichtung 7 wird direkt durch vom Diffusorplättchen 9 reflektiertes Licht beleuchtet. Bei dieser Ausgestaltung ist keine Streu- oder Deckscheibe vorhanden. Das Diffusorplättchen 9 befindet sich in einer Messfensterkapsel 11, die vorzugsweise lichtdicht ausgebildet ist und hierzu beispielsweise innen weiß oder verspiegelt ist. Das Diffusorplättchen weist wiederum auf der dem Sensor 7 abgewandten Seite eine Spiegelschicht auf. Die Messfensterkapsel 11 ist über dem Monitor-LED-Modul 3" und der Messvorrichtung 7 auf die LED-Platine 1 aufgesetzt.
  • Bei der Ausgestaltung der Figuren 20a, 20b befindet sich ein Monitor-LED-Modul 3" auf einer thermisch repräsentativen Stelle auf der Rückseite der LED-Platine 1. Die Messvorrichtung 7 befindet sich bei dieser Ausgestaltung in einer Messfensterkapsel 11', die über dem Monitor-LED-Modul 3" angeordnet ist. Das Monitor-LED-Modul 3" beleuchtet die Messvorrichtung 7 direkt. Die Messfensterkapsel 11' ist bevorzugt lichtdicht und hierzu innen weiß, schwarz oder verspiegelt ausgebildet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sie für den Benutzer unsichtbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Licht des Monitor-LED-Moduls 3" nicht zur Nutzstrahlung des Scheinwerfers beiträgt. Das Monitor-LED-Modul kann daher unabhängig von den anderen LED-Modulen verschaltet werden und zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine Messung der aktuellen LED-Lichtstromanteile durchgeführt werden, ohne dass hierdurch störende Heiligkeitsschwankungen während laufender Film- oder Videoaufnahmen auftreten könnten.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 21a, 21b befindet sich die Messeinrichtung 7 ebenfalls auf der Rückseite der LED-Platine 1. Die Messvorrichtung 7 wird analog der Figur 19a, 19b über das von einem Diffusorplättchen 9 in einer Messfensterkapsel 11' reflektierte Licht beleuchtet. Die Messvorrichtung 7 befindet sich dabei neben dem Monitor-LED-Modul 3" auf der Unterseite der LED-Platine 1 und innerhalb der Messfensterkapsel 11'. Letztere ist wiederum lichtdicht ausgebildet.
  • Eine weitere Ausführungsform zeigen die Figuren 9a, 9b. Bei dieser Ausgestaltung sind die LEDs 5 als seitenemittierende (side-emitting) LEDs ausgebildet. Bevorzugt ist eine Anordnung mit fünf Gruppen bestehend aus side-emitting LEDs vorgesehen, wobei eine LED Gruppe aus weißen Leuchtstoff-LEDs und vier LED Gruppen aus Farb-LEDs bestehen. Jede der fünf Gruppen besteht also aus side-emitting LEDs einer bestimmten Farbe. Die Lichtstromanteile der fünf Farben der side-emitting LEDs werden jeweils gruppenweise angesteuert, um die gewünschte Farbe bzw. Farbtemperatur einstellen zu können.
  • Beispielsweise sind 11 mal 17 side-emitting LEDs, also 187 Stück vorgesehen, die wie folgt auf fünf Farben aufgeteilt sind: 17 cyanfarbene Farb-LEDs mit einem Peak bei 501 nm, 32 grüne Farb-LEDs mit einem Peak bei 522 nm, 103 tageslichtweiße Leuchtstoff-LEDs, 24 gelbe Farb-LEDS mit einem Peak bei 593 nm und 11 rote Farb-LEDs mit einem Peak bei 635 nm.
  • Das von den side-emitting LEDs 5 austretende Licht wird in eine Lichtleitplatte 12 eingekoppelt, welche durch Mehrfachreflektionen eine Lichtmischung und somit eine gleichmäßig leuchtende und farblich homogene Fläche erzeugt. Die Lichtleitplatte 12 weist nach unten eine Verspiegelung oder eine hoch reflektierende optische Schicht 13 auf. Auch sind seitliche Verspiegelungen 14 vorgesehen, um Lichtverluste durch seitlich austretendes Licht zu vermeiden. Nach oben kann die Lichtleitplatte 12 entweder klar oder mit einer optischen Mikrostruktur zur gezielten Strahllenkung (nicht dargestellt) ausgebildet sein.
  • In die Lichtleitplatte 12 und die reflektierende untere Schicht 13 sind Bohrungen 15 für die LEDs 5 eingebracht, die allerdings nicht durchgehend ausgeführt sind. Die Bohrungen 15 weisen an ihrer Oberseite Anschrägungen 151 auf, die bewirken, dass ein nach oben austretende Strahlungsanteil der LEDs 5 ebenfalls seitlich in die Lichtleitplatte 12 eingekoppelt und damit die Homogenität weiter verbessert wird.
  • In die umlaufende Verspiegelung 14 ist eine kleine Öffnung 16 eingebracht, in welcher der Sensorchip 7 angeordnet wird. Dieser erfasst somit die Intensität aller LEDs.
  • Für die Steuerung und Regelung genügt es, wenn der Sensor 7 bei jeder Ausführungsform je LED-Farbe einen konstanten Lichtstromanteil erhält, welcher direkt proportional zum Gesamtlichtstromanteil der LED-Farbe des Scheinwerfers ist. Über die Kalibrierung des Scheinwerfers (s. Fig. 14, Flussdiagramm Kalibrierung) werden je Farbe die erforderlichen Intensitäts-Korrekturfaktoren und Dimmcharakteristiken ermittelt und für jeden Scheinwerfer im internen Speicher abgelegt.
  • Die Messung der einzelnen LED-Farben kann manuell ausgelöst werden und eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung die Abweichung der aktuellen Einstellung von einem vorgegebenen Sollwert angeben.
  • Vorzugsweise wird die gewünschte Farbtemperatur und/oder der gewünschte Farbort und/oder eine Emulation von vorgesetzten Farbkorrekturfiltern mittels eines User-Interface eingegeben.
  • Die Farbkorrektur kann auch in Form einer Eingabe von ,plus/minus Green' für Farbverschiebungen entlang der Juddschen Geraden oder einer Eingabe eines CTO- bzw. CTB-Wertes für Farbverschiebungen entlang des Planckschen Kurvenzugs erfolgen und durchgeführt werden. Die Vorgabe eines CTO-Wertes (CTO: Color Temperature Orange) bedeutet hierbei eine Verringerung der ähnlichsten Farbtemperatur, ein CTB-Wert (CTB: Color Temperatur Blue) hingegen eine Erhöhung der ähnlichsten Farbtemperatur. Diese Werte dienen in der Regel zur Spezifikation von Farbkorrekturfiltern und werden von Herstellern typischer Farbkorrekturfilter mit angegeben.
  • Das in den Figuren 10a bis 10c dargestellte Flussdiagramm eines Programms zur Farbeinstellung und -regelung eines LED-Scheinwerfers beginnt nach dem Start 100 mit einer Initialisierung 101 zur Intensitätsmessung der LED-Farben, die nach einem der nachfolgenden, in den Fig. 11 bis 13 dargestellten Flussdiagramme durchgeführt und beispielsweise entsprechend dem Flussdiagramm gemäß Fig. 11 einzeln und jeweils zu 100 % gemessen werden. Anschließend werden im Programmschritt 102 die Kalibrierfaktoren kX, kY, kZ aus einem EEPROM-Speicher eingelesen und daran anschließend wird der Benutzer im Schritt 103 aufgefordert, die Soll-Farbtemperatur Tsoll einzugeben.
  • In dem nachfolgenden Schritt 104 werden die Soll-Helligkeitsanteile für die Einstellungen "Tungsten" und "Tageslicht" aus dem EEPROM-Speicher eingelesen und daran anschließend die Soll-Helligkeitsanteile der LED-Farben für den Zielfarbort mit den Koordinaten xsoll, ysoll als Funktion der Soll-Farbtemperatur Tsoll im Programmschritt 105 berechnet.
  • In dem Berechnungsverfahren 106 wird zunächst der Zielfarbort mit den Koordinaten x und y als Funktion der Soll-Farbtemperatur Tsoll bestimmt und anschließend eine lineare Interpolation der Grundmischungen für "Tungsten" und "Tageslicht" auf den durch die Koordinaten x und y bestimmten Zielfarbort durchgeführt.
  • Da die beiden Grundmischischungen für warmweiß und tageslichtweiß (ca. 3200 K und 5600 K) exakt auf Planck berechnet werden können, treten bei einer linearen Interpolation zwischen diesen beiden Farbörtern geringe Abweichungen vom Planckschen Kurvenzug auf, die desto größer sind, je weiter die Farbtemperatur von einer der beiden Grundmischungen entfernt ist. Allerdings betragen die Abweichungen maximal Δy = 0,006 und somit maximal 2 Schwellwerteinheiten und können somit vernachlässigt werden, zudem diese maximalen Abweichungen in einem für Film- und Videoaufnahmen uninteressanten Farbtemperaturbereich um die 4000 K....4500 K auftreten.
  • Im nächsten Schritt 107 wird entschieden, ob eine Farbkorrektur mit Filtern emuliert werden soll und bei einer Bestätigung im Schritt 108 die für den neuen Zielfarbort xsoll, ysoll ermittelten Soll-Helligkeitsanteile der LED-Farben berechnet. Es schließt sich ein Programmschritt 109 zur Berechnung der Korrekturfaktoren kX, kY und kZ für die eingestellte Farbmischung an und daran anschließend werden im Schritt 110 die Kennlinien für jede LED-Farbe eingelesen.
  • Nach einer Berechnung der Soll-Ansteuersignale der LED-Farben für xsoll, ysoll aus den Soll-Helligkeitswerten und den Kennlinien für jede LED-Farbe (Schritt 111) unter Berücksichtigung der bei der Initialisierung gemessenen maximalen Helligkeiten für jede LED-Farbe für maximale Helligkeitsaussteuerung (Block 112) werden die LEDs im Programmschritt 113 mit Soll-Ansteuersignalen aktiviert und im Schritt 114 die Farbwerte R0, G0, B0 der Gesamtstrahlung gemessen.
  • Daran schließt sich im Programmschritt 115 eine Berechnung der Normfarbwerte X ⁢ 0 = kX * R ⁢ 0
    Figure imgb0001
     Y ⁢ 0 = kY * G ⁢ 0
    Figure imgb0002
     Z ⁢ 0 = KZ * B ⁢ 0
    Figure imgb0003
     sowie der Normfarbwertanteile für die Koordinaten x0 und y0 des Farbortes x ⁢ 0 = f X ⁢ 0 , Y ⁢ 0 , Z ⁢ 0
    Figure imgb0004
     y ⁢ 0 = f X ⁢ 0 , Y ⁢ 0 , Z ⁢ 0
    Figure imgb0005
     als Funktion der Normfarbwerte X0, Y0 und Z0 an.
  • Im nachfolgenden Programmschritt 116 wird entschieden, ob der Farbartabstand zwischen x0, y0 einerseits und xsoll, ysoll größer ist als ein vorgegebener Schwellwert. Ist dies der Fall (JA), so wird zum Schritt 121 gesprungen und eine Warnung "Farbabweichung" ausgegeben. Ist dies nicht der Fall, so werden im Schritt 117 die Werte Rt, Gt und Bt gemessen und daraus im Programmschritt 118 Normfarbwerte Xt, Yt und Zt sowie Normfarbwertanteile xt und yt berechnet.
  • Wird bei dem sich anschließenden Entscheidungsblock 119 auf einen Abbruch des Programms entschieden, springt das Programm zum Ende 125. Andernfalls wird im Schritt 120 entschieden, ob der Farbartabstand zwischen den Normfarbwertanteile für die Koordinaten x0 und y0 des Farbortes einerseits und den Normfarbwertanteile xt, yt größer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Trifft dies zu (JA), so erfolgt ebenfalls die Warnung "Farbabweichung" im Schritt 121. Ist dies nicht der Fall (NEIN), so springt das Programm zurück zum Schritt 117 und durchläuft nach einer Messung der Werte Rt, Gt und Bt erneut die vorstehend beschriebene Schleife.
  • Nach Abgabe der Warnung "Farbabweichung" wird im Programmschritt 122 eine Entscheidung über eine Farbkorrektur getroffen, die bei einer Bejahung im Schritt 123 zu einer Intensitätsmessung der LED-Farben einzeln, subtraktiv oder gruppiert entsprechend den in den Fig. 11 bis 13 dargestellten Flussdiagrammen führt. Im Falle einer Verneinung springt das Programm zurück zum Schritt 117 und durchläuft nach einer Messung der Werte Rt, Gt und Bt erneut die vorstehend beschriebene Schleife.
  • Nach einer Berechnung der erforderlichen Intensitätsdifferenzen für jede LED-Farbe erfolgt im letzten Programmschritt 125 eine Berechnung der korrigierten Soll-Ansteuersignale für jede der vorgegebenen LED-Farben.
  • Fig. 11 zeigt ein Flowchart für eine einzelne Intensitätsmessung der LEDs. Nach dem Start des Programms, z.B. im ersten Programmschritt 100 oder bei Start 200, werden die LED-Farben im Programmschritt 201 einzeln aktiviert und deren RGB- bzw. Intensitätswerte Ri, Gi und Bi im Programmschritt 202 gemessen. Im anschließenden Entscheidungsblock 203 wird entschieden, ob alle vorgegebenen LED-Farben gemessen wurden. Wird dies verneint, so springt das Programm zurück zum Programmschritt 201. Nachdem sämtliche LED-Farben aktiviert und gemessen wurden, ist das Programm mit dem Programmschritt 204 beendet.
  • Bei dem in Fig. 12 dargestellten Flussdiagramm zur alternativen gruppierten Intensitätsmessung der Farb-LEDs wird nach dem Programmstart im Ausgangsschritt 300 und einer Initialisierung der Intensitätsmessung der einzelnen Farb-LEDs zu 100% im Programmschritt 301 (Ri_100, Gi_100, Bi_100) eine Gruppen-Aktivierung mit jeweils zwei oder drei LED-Farben gleichzeitig im Programmschritt 302 durchgeführt. Daran schließt sich im Programmschritt 303 eine Messung der RGB-Werte der Mischstrahlung Rm, Gm und Bm der LED-Gruppe an.
  • Anschließend erfolgt im Programmschritt 304 eine Berechnung der RGB-Werte der beteiligten LED-Farben #1, #2, ggf. auch #3 gemäß den Gleichungen Rm = k ⁢ 1 * R ⁢ 1 _ 100 + k ⁢ 2 * R ⁢ 2 _ 100 + k ⁢ 3 * R ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0006
     Gm = k ⁢ 1 * G ⁢ 1 _ 100 + k ⁢ 2 * G ⁢ 2 _ 100 + k ⁢ 3 * G ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0007
     Bm = k ⁢ 1 * B ⁢ 1 _ 100 + k ⁢ 2 * B ⁢ 2 _ 100 + k ⁢ 3 * B ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0008
     R ⁢ 1 = k ⁢ 1 * R ⁢ 1 _ 100
    Figure imgb0009
     G ⁢ 1 = k ⁢ 1 * G ⁢ 1 _ 100
    Figure imgb0010
     B ⁢ 1 = k ⁢ 1 * B ⁢ 1 _ 100
    Figure imgb0011
     R ⁢ 2 = k ⁢ 21 * R ⁢ 2 _ 100
    Figure imgb0012
     G ⁢ 2 = k ⁢ 2 * G ⁢ 2 _ 100
    Figure imgb0013
     B ⁢ 2 = k ⁢ 2 * B ⁢ 2 _ 100
    Figure imgb0014
     R ⁢ 3 = k ⁢ 3 * R ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0015
     G ⁢ 3 = k ⁢ 3 * G ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0016
     B ⁢ 3 = k ⁢ 3 * B ⁢ 3 _ 100
    Figure imgb0017
  • Im Programmschritt 305 wird entschieden, ob alle LED-Farben in Gruppen gemessen wurden und entweder das Programm mit dem ENDE 306 abgeschlossen oder zum Programmschritt 302 zurückgesprungen.
  • Bei der Ausgestaltung der Fig. 22 bis 24 ist bei nur drei Farben das Verfahren für Farbmessung und eventuelle Regelschritte wesentlich einfacher realisierbar, da man nach einer Anfangsmessung beim Programmstart im Betrieb des Scheinwerfers aus dem RGB-Signal der Gesamtsrahlung eindeutig, analog der der Fig. 12 beschriebenen Gruppenaktivierung von bis zu 3 Farben gleichzeitig, die Lichtstromanteile der 3 LED-Farben bestimmen könnte. Im Falle von Abweichungen zum vorgegebenen Zielfarbort würde somit eine "Warnung" an den Benutzer entfallen, da das manuell oder automatisch ausgelöste "Blitzen" der einzelnen LED-Farben, um deren Lichtstromanteile zu bestimmen, umgangen werden könnte. Der Farbort könnte stattdessen sofort, ständig und ohne jegliche Störung für den Benutzer bzw. für die Kamera nachgeregelt werden.
  • Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm für eine subtraktive Intensitätsmessung der LEDs. Nach dem Programmstart (Start 400) und einer Aktivierung aller LEDs im Programmschritt 401 erfolgt eine Messung der RGB-Werte der Gesamtstrahlung Rg, Gg und Bg der RGB-Werte im Programmschritt 402. Nach einer einzelnen Deaktivierung jeweils einer LED-Farbe im Programmschritt 403 werden im Programmschritt 404 erneut die RGB- bzw. Intensitätswerte Rgi, Ggi, Bgi gemessen und anschließend im Programmschritt 405 die RGB-Daten der jewiligen LED-Farbe nach den Gleichungen Ri = Rg - Rgi
    Figure imgb0018
     Gi = Gg - Ggi
    Figure imgb0019
     Bi = Bg - Bgi
    Figure imgb0020
    bestimmt. Diese Schleife wird nach dem Entscheidungsblock 406 so lange durchlaufen, bis festgestellt wird, dass alle LED-Farben gemessen wurden, so dass das Programmende im Programmschritt 407 erreicht ist.
  • Fig. 14 zeigt ein Flussdiagramm zur Ermittlung der im Programmschritt 109 des Programms zur Farbeinstellung und -regelung eines LED-Scheinwerfers gemäß den Fig. 10a bis 10c verwendeten Farbkorrekturfaktoren für eine Kalibrierung.
  • Nach dem Programmstart 500 werden im Programmschritt 501 die LED-Farben einzeln und zu 100 % aktiviert. Anschließend werden im Programmschritt 502 deren RGB-Daten Ri, Gi, Bi mit einem integrierten RGB-Sensor und im Programmschritt 503 die Normfarbwerte Xi, Yi, Zi der LED-Farben mit einem externen Präzisionsmessgerät gemessen. Danach werden im Programmschritt 504 aus beiden Messungen die Kalibrierfaktoren für den Sensor nach den Gleichungen kXi = Xi / Ri
    Figure imgb0021
     kYi = Yi / Gi
    Figure imgb0022
     kZi = Zi / Bi
    Figure imgb0023
     berechnet. Diese Schleife wird nach der Entscheidung 505 solange durchlaufen, bis alle LED-Farben gemessen wurden und daran anschließend werden im Programmschritt 506 die Kalibrierfaktoren kXi, kYi und kZi in einem Speicher abgelegt und das Programm mit dem ENDE 507 abgeschlossen.
  • Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm zur Ermittlung von Kennlinien für die Helligkeit in Abhängigkeit vom Ansteuersignal zur Kalibrierung der LED-Module. Nach dem Start 600 des Programms wird für jede Farb-LED im Programmschritt 601 eine Variation des Ansteuersignals von 0 bis 100 % vorgenommen und die Helligkeit Gi in Abhängigkeit vom Ansteuersignal gemessen. Im Idealfall wird diese Kennlinie mit einem externen Sensor ermittelt. Nach einer Normierung der Kennlinie im Programmschritt 602 auf Gimax = 100 % wird diese Schleife nach der Entscheidung 603 so lange durchlaufen, bis sämtliche LED-Farben gemessen wurden. Daran anschließend werden im Programmschritt 604 die Kennlinien in der Form Gi = f (Ansteuersignal) im Speicher abgelegt und das Programm im Schritt 605 beendet.
  • Fig. 16 zeigt ein Flussdiagramm zur Emulation von Farbfiltern für eine Farbkorrektur der LED-Module wie sie im Programmschritt 108 des Programms zur Farbeinstellung und -regelung eines LED-Scheinwerfers eingesetzt wird.
  • Nach dem Start des Programms im Programmschritt 700 erfolgt im Programmschritt 701 eine Benutzereingabe der Farbkorrektur nach Auswahl eines oder mehrerer Farbfilter (z.b. ½ minus green). Daran schließt sich im Programmschritt 702 ein Einlesen der spektralen Transmission(en) ρ1(λ)... ρn(λ) der bzw. des ausgewählten Filters aus einem
  • Speicher an. Im Programmschritt 703 wird die Planck'sche Strahlungsverteilung für die eingestellte Farbtemperatur TSOLL nach der Funktion SPlanck = f T soll
    Figure imgb0024
     berechnet.
  • Anschließend werden im Programmschritt 704 die Normfarbwertanteile x, y des Filters bzw. der Filterkombination bei einer Durchleuchtung mit Planck'scher Strahlung der Farbtemperatur TSOLL nach den Gleichungen Srel λ = ρ 1 λ * … * ρ n λ * SPlanck λ
    Figure imgb0025
     X , Y , Z = f Srel
    Figure imgb0026
     x , y = f X Y Z
    Figure imgb0027
     berechnet. Schließlich erfolgt im Programmschritt 705 eine Berechnung der erforderlichen Helligkeitsanteile für die Einstellung des Farborts mit den Koordinaten x und y, wobei gemäß dem Programmschritt 706 eine Farbmischung den maximalen Beitrag der LED-Kombination für TSOLL enthält, um die Farbqualität der optimierten Mischung bestmöglich aufrecht zu erhalten. Das Programm zur Emulation von Farbfiltern für eine Farbkorrektur der LED-Module ist mit dem Programmschritt 707 beendet.
  • Das in den Fig. 10a bis 10c dargestellte und vorstehend beschriebene Programm zur Farbeinstellung und -regelung eines LED-Scheinwerfers und der in den Fig. 11 bis 16 dargestellten und vorstehend beschriebenen Unterprogramme stellen nur eine Auswahl aus möglichen Programmen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Einsatz eines nach der Erfindung aufgebauten Scheinwerfers für Film- und Videoaufnahmen dar. Insbesondere können die beschriebenen Rechenschritte zur Ermittlung des Farborts aus einer Benutzereingabe, bei der die Farbtemperatur oder Farbkorrektur oder Filteremulation vorgegeben wird und anschließend hieraus die erforderlichen Helligkeitsanteile der LED-Farben ermittelt werden, einmalig außerhalb des Scheinwerfers bzw. dessen Steuereinrichtung durchgeführt werden und in Form von Tabellen im Speicher des Scheinwerfers bzw. dessen Steuereinrichtung hinterlegt werden. Die Tabellen können beispielsweise die erforderlichen Helligkeitsanteile der LED-Farben in Abhängigkeit des Farborts oder in Abhängigkeit der Farbtemperatur enthalten. Zudem können diese Tabellen sowohl für farbwiedergabeoptimierte Einstellungen als auch zusätzlich für helligkeitsoptimierte Einstellungen berechnet und im Speicher hinterlegt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    LED-Platine
    2
    Steuereinrichtung (Mikroprozessor)
    3, 3'
    LED-Module
    3"
    Monitor-LED-Modul
    4
    gelb-grüne oder tageslicht- oder warmweiße Leuchtstoff-LED
    5
    seitenemittierende LED
    7
    Messeinrichtung
    8, 8'
    Lichtleiter
    9
    Diffusorplättchen
    91
    Spiegelschicht des Diffusorplättchens
    10
    Deck- oder Streuscheibe
    11, 11'
    Meßfensterkapsel
    12
    Lichtleitplatte
    13
    reflektierende untere Schicht
    14
    umlaufende Verspiegelung
    15
    Bohrungen für LEDs
    151
    Anschrägungen der Bohrungen
    16
    Öffnung in umlaufender Verspiegelung
    40
    Chip der gelb-grünen oder tageslicht- oder warmweißen Leuchtstoff-LED
    41
    Leuchtstoffschicht der gelb-grünen oder tageslicht- oder warmweißen Leuchtstoff-LED
    61
    blaue oder cyanfarbige Farb-LED
    62
    grüne Farb-LED
    63
    amber- oder bernsteinfarbene Farb-LED
    64
    rote Farb-LED
    A
    Amberfarbene LED-Farbe
    B
    Blaue LED-Farbe
    DL
    Tageslichtweißer Leuchtstoff
    G
    Grüne LED-Farbe
    Ga1, Ga2
    Gamut
    P
    Planck'scher Kurvenzug
    R
    Rote LED-Farbe
    Ye
    Gelbe LED-Farbe
    Y
    Gelb-grüner Leuchtstoff
    WW
    Warmweißer Leuchtstoff

Claims (44)

  1. Scheinwerfer für Film- und Videoaufnahmen mit auf einer lichtabgebenden Fläche angeordneten lichtemittierenden Dioden LEDs, von denen Farb-LEDs (61 - 64) unterschiedliche LED-Farben (R, G, A, B, Ye) emittieren und Lichtstromanteile für eine Farbmischung bereitstellen, und mindestens eine LED aus einer Leuchtstoff-LED (4) besteht, und mit einer die LEDs (4; 5; 61 - 64) zumindest gruppenweise ansteuernden Einrichtung (2) zur Einstellung des von den LEDs (4; 5; 61 - 64) abgegebenen Lichtstromanteils,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Farb-LED (61) die LED-Farbe "Blau" oder "Cyan" emittiert und dass die Leuchtstoff-LED aus einer gelb-grünen, tageslichtweißen, neutralweißen oder warmweißen Leuchtstoff-LED (4) besteht, deren Leuchtstoffschicht (41) zumindest einen Teil der Farb-LEDs (62 - 64) mit Ausnahme der die LED-Farbe "Blau" oder "Cyan" emittierenden Farb-LED (61) überdeckt.
  2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Farb-LEDs (61-64) mit Chip-on-Board-Technologie auf einem Substrat angeordnet sind.
  3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Farb-LEDs (61-64) mit Chip-on-Board-Technologie in Mikroreflektoren eingebettet sind.
  4. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (4; 61 - 64) zu einem LED-Modul (3) zusammengefasst sind und die lichtemittierende Fläche des Scheinwerfers aus einer LED-Platine (1) mit einem LED-Modul (3) oder einem Array von LED-Modulen (3) besteht.
  5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer mehrere LED-Platinen (1) aufweist.
  6. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3) eine vorgegebene Anzahl Farb-LEDs (61 - 64) und Leuchtstoff-LEDs (4) aufweisen, wobei für jede LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) mindestens eine Farb-LED (61 - 64) vorgesehen ist.
  7. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffschicht (41) der Leuchtstoff-LED (4) die an den Chip (4) der Leuchtstoff-LED (4) angrenzenden Chips der Farb-LEDs (62 - 64) des roten, grünen, orangen, gelb-orangen oder gelben Wellenlängenbereichs überdecken und dass um die oder neben der Leuchtstoffschicht (41) ein oder mehrere Farb-LEDs (61) des blauen oder cyanfarbenen Wellenlängenbereichs angeordnet sind.
  8. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3) jeweils mindestens fünf unterschiedliche LEDs (4; 5; 61 - 64) aufweisen, von denen
    - eine LED als eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine LED als eine monochrom cyanfarbene oder blaue Farb-LED (61),
    - eine LED als eine monochrom grüne Farb-LED (62) und
    - zwei LEDs als verschiedene monochrome Farb-LEDs (63, 64) mit einer roten, orangen, gelb-orangen oder gelben LED-Farbe (R, A, Ye)
    ausgebildet sind.
  9. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom amberfarbenen Farb-LED (63) mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640nm und
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm
    aufweisen.
  10. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und
    - eine monochrom amberfarbene Farb-LED (63) mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640 nm
    aufweisen.
  11. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm -515nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm,
    - eine monochrom amberfarbene Farb-LED (63) mit einer Peakwellenlänge von 61 0nm - 640 nm und
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm
    aufweisen.
  12. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm
    - 535nm,
    - eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm
    aufweisen.
  13. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515 nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm,
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm und
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm
    aufweisen.
  14. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom amberfarbene Farb-LED (63) mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640 nm und
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm
    aufweisen.
  15. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom cyanfarbene Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 480nm - 515nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom amberfarbene Farb-LED (63) mit einer Peakwellenlänge von 610nm - 640 nm,
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm und
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm
    aufweisen.
  16. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480nm,
    - eine monochrom grüne Farb-LED (62) mit einer Peakwellenlänge von 505nm - 535nm,
    - eine monochrom gelbe Farb-LED mit einer Peakwellenlänge von 580nm - 610nm und
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630nm - 660nm
    aufweisen.
  17. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Module (3)
    - eine gelb-grüne oder weiße Leuchtstoff-LED (4),
    - eine monochrom blaue Farb-LED (61) mit einer Peakwellenlänge von 430nm - 480 nm und
    - eine monochrom rote Farb-LED (64) mit einer Peakwellenlänge von 630 - 660 nm
    aufweisen.
  18. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer ausgebildet ist, eine von einem Benutzer ausgewählte Lichtfarbe und/oder Lichtquelle nachzubilden.
  19. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Messeinrichtung (7) zwischen der LED-Platine (1) und der Frontseite des Scheinwerfers angeordnet ist, die Strahlungsintensität der LEDs (4; 5; 61 - 64) LEDs (4; 5; 61 - 64) kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen erfasst und als Farbmessgerät, RGB-Sensor, V(λ)-Sensor oder Lichtsensor ausgebildet ist.
  20. Scheinwerfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7) durch mindestens fünf Lichtsensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit ausgebildet ist.
  21. Scheinwerfer nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7) auf eine konstante Temperatur geregelt wird.
  22. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein repräsentativer Anteil jeder LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) in die lichtempfindliche Fläche der Messeinrichtung (7) eingekoppelt wird.
  23. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine vor einem Array von LED-Modulen (3) angebrachte Streuscheibe Licht sammelt und über eine Öffnung einer umlaufenden Verspiegelung einen Teil des Lichts in die Messeinrichtung (7) einkoppelt.
  24. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein an einer thermisch repräsentativen Stelle des Arrays von LED-Modulen (3) angeordnetes Monitor-LED-Modul (3") zur Beleuchtung des Messempfängers (7) eingesetzt wird und ein Teil der von dem Monitor-LED-Modul (3") abgegebenen Strahlung in die Messeinrichtung (7) eingekoppelt wird.
  25. Scheinwerfer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Monitor-LED-Modul (3") ausgesandte Licht ein Diffusorplättchen (9) bestrahlt und vom Diffusorplättchen (9) auf die Messeinrichtung (7) reflektiert oder über einen Lichtleiter (8') auf die Messeinrichtung (7) geleitet wird.
  26. Scheinwerfer nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorplättchen (9) an der Unterseite einer transparenten Scheibe (10) angeordnet ist, die oberhalb der lichtabgebenden Fläche des Scheinwerfers angeordnet ist.
  27. Scheinwerfer nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorplättchen in einer vorzugsweise lichtdicht ausgebildeten Kapsel (11, 11') angeordnet ist, die auf eine Seite der lichtabgebenden Fläche des Scheinwerfers aufgesetzt ist und die das Monitor-LED-Modul (3") und den Messempfänger (7) umgibt.
  28. Scheinwerfer nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Monitor-LED-Modul (3), der Messempfänger (7) und die Kapsel (11, 11') auf der Unterseite der lichtabgebenden Fläche des Scheinwerfers angeordnet sind.
  29. Scheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorplättchen (9) auf seiner dem Messempfänger (7) abgewandten Seite eine Verspiegelung (91) aufweist.
  30. Scheinwerfer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7) sich an dem dem Monitor-LED-Modul (3") abgewandten Ende einer Kapsel (11') befindet, die über dem Monitor-LED-Modul (3") auf der Ober- oder Unterseite der lichtabgebenden Fläche des Scheinwerfers angeordnet ist.
  31. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (5) als seitenemittierende LEDs ausgebildet sind.
  32. Scheinwerfer nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (5) eine Lichtverteilung aufweisen, die so ausgebildet ist, dass auf einer von den LEDs (5) beleuchteten Fläche eine konstante Beleuchtungsstärkeverteilung erzeugbar ist.
  33. Scheinwerfer nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass auf der lichtabgebenden Fläche des Scheinwerfers eine Lichtleitplatte (12) mit vorzugsweise einer umlaufenden Verspiegelung (14) realisiert ist, wobei das von den seitenemittierenden LEDs (5) abgegebene Licht durch die Lichtleitplatte (12) gemischt wird.
  34. Scheinwerfer nach den Ansprüchen 19 und 33, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der umlaufenden Verspiegelung (14) eine Öffnung (16) befindet, in der die Messeinrichtung (7) angeordnet ist.
  35. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Strahlungsintensität der einzelnen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) manuell auslösbar ist.
  36. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung die Abweichung der aktuellen Einstellung von einem vorgegebenen Sollwert angibt.
  37. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 19 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines User-Interface die gewünschte Farbtemperatur und/oder der gewünschte Farbort zur Einstellung durch den Scheinwerfer vorgebbar und eine Farbkorrektur, die vorgesetzte Farbkorrekturfilter emuliert, und/oder eine Lichtfarbe, die Farbfilter emuliert, zur Nachbildung durch den Scheinwerfer einstellbar ist.
  38. Scheinwerfer nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer ausgebildet ist, in einem Dimmmodus die Farbtemperatur in Abhängigkeit von der Helligkeit des Scheinwerfers anzupassen.
  39. Verfahren zum Einstellen der von einem Scheinwerfer nach den voranstehenden Ansprüche abgegebenen Farbcharakteristik,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - nach dem Einschalten des Scheinwerfers die verfügbaren Strahlungsanteile der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) gemessen werden,
    - während des Betriebs kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen die aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) gemessen werden, und
    - die Strahlungsintensität der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) unter Berücksichtigung der für jede LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) ermittelten aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte nachgeregelt wird.
  40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerten der Gesamtstrahlung der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) der aktuelle Farbort berechnet wird und bei Abweichungen vom Zielfarbort die aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte der individuellen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) gemessen werden, worauf die Strahlungsintensität der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) unter Berücksichtigung der für jede LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) ermittelten aktuellen RGB- bzw. Intensitätswerte nachgeregelt wird.
  41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsanteile der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) durch kurz aufeinander folgendes Aktivieren der einzelnen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) und Messen der RGB- bzw. Intensitätswerte der einzelnen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) ermittelt werden.
  42. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsanteile der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) durch aufeinanderfolgendes Aktivieren von zwei oder maximal drei LED-Farben (R, G, A, B, Ye), Messen der RGB- bzw. Intensitätswerte und Berechnen der Intensitäten der individuellen LED-Farben (R, G, A, B, Ye) ermittelt werden.
  43. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsanteile der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) durch Messen der Gesamtstrahlung aller LED-Farben (R, G, A, B, Ye), aufeinander folgendes Ausschalten einzelner LED-Farben (R, G, A, B, Ye), Messen der RGB- oder Intensitätswerte der verbleibenden LED-Farben (R, G, A, B, Ye) und Subtraktion beider so gemessener Werte zur Ermittlung der RGB- bzw. Intensitätswerte der jeweils ausgeschalteten LED-Farbe (R, G, A, B, Ye) ermittelt werden.
  44. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsanteile der LED-Farben (R, G, A, B, Ye) durch Messen der Gesamtstrahlung aller LED-Farben (R, G, A, B, Ye) mit Lichtsensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit bestimmt werden, wobei die Anzahl der Lichtsensoren der Anzahl der verwendeten LED-Farben (R, G, A, B, Ye) entspricht.
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