EP3032918A1 - Verfahren zum Betreiben einer zum Emittieren von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht eingerichteten Anordnung - Google Patents

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EP3032918A1
EP3032918A1 EP14197378.4A EP14197378A EP3032918A1 EP 3032918 A1 EP3032918 A1 EP 3032918A1 EP 14197378 A EP14197378 A EP 14197378A EP 3032918 A1 EP3032918 A1 EP 3032918A1
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EP
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led light
light source
arrangement
dominant wavelength
dependence
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EP14197378.4A
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EP3032918B1 (de
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Hannes Laky
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Lumitech Patentverwertung GmbH
Original Assignee
Lumitech Produktion und Entwicklung GmbH
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    • 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
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/28—Circuit arrangements for protecting against abnormal temperature
    • 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
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a set up for emitting in its brightness and / or its color adjustable light arrangement, which has at least two electrically controllable LED light sources, which differ from each other in a dominant wavelength of the light generated by them, wherein the light emitted from the array is produced by additive mixing of the light generated by each of the LED light sources.
  • the invention relates to a system for generating light which is adjustable in its brightness and / or color locus, comprising at least one arrangement for emitting light adjustable in its brightness and at least one electronic control unit arranged to drive the arrangement, the arrangement being at least two electrical having controllable LED light sources, which differ from one another in a dominant wavelength of the light they generate, wherein the LED light sources are controllably designed and arranged relative to one another such that the light emitted by the arrangement by additive mixing of the light emitted by the individual LED Light sources generated each light is generated.
  • a dominant wavelength is one way of describing a polychromatic light mixture by a monochromatic light that produces a similar color perception as the polychromatic light mixture.
  • a line connecting the white point contained in the CIE standard color chart and a point for the color of a polychromatic light mixture generated by a light source may be extrapolated such that the line is the edge of the CIE Standard color chart cuts in two intersections.
  • the point of intersection which is closer to the point for the color of the polychromatic light mixture represents the dominant wavelength of the color of this light mixture as the wavelength of a monochromatic light or a specific pure spectral color.
  • the dominant wavelength is dependent on the entire course of the optical spectrum, which has the light to be characterized with regard to the color locus.
  • a spectrum is also characterized by characteristic Parameters, such as the peak wavelength and the half-width, described.
  • the color locus is uniquely determined by these parameters only if further information about the spectrum is known, such as symmetry properties. If an LED has, for example, a Gaussian shape, the spectrum and thus the dominant wavelength are uniquely determined by specifying the peak wavelength and the half-width. However, this does not apply to any other, in particular asymmetrical spectra. For this reason, in the present specification, the color locus is described by the dominant wavelength and not by other spectral parameters.
  • Arrangements for emitting brightness adjustable light having at least two LED light sources are known. Such arrangements are usually supplied with a pulsed electrical current for controlling the brightness of the light emitted by them, the pulse width of which is modulated according to the desired brightness. It is thus continuously switched back and forth between a current zero and a constant current, the resulting average current strength determines the optical radiometric radiation power and the photometric radiation power and thus the brightness of each emitted by the assemblies light.
  • This pulsed driving of respective devices causes the light emitted by the devices to be pulsed.
  • adjustable can include both a control in the strict sense, ie with a closed feedback loop, and a control in the strict sense, ie without a closed feedback loop. It is both a regulation of the brightness or the color location and a controller possible.
  • the dominant wavelength or color locus in the CIE standard color chart of a light generated by an LED light source strongly depends on the current magnitude of the current supplied to the LED light source. Not only can the peak wavelength change, but also the shape and / or width of the spectrum.
  • the current of the current supplying the LED light sources is constant during one pulse width, whereby the light generated by the LED light sources of the device or the light emitted from the device substantially during one pulse width has a constant dominant wavelength or a constant color location.
  • a slight change in the dominant wavelength or the color locus of the light is effected in the above-described control of an arrangement, however, that at a lower average current intensity of the power supply to the LED light sources of the arrangement, ie with a reduction of the pulse width against a pulse pause electrical power dissipation is lower.
  • This is in the operation of an arrangement with a lower heating of the arrangement or the LED light sources of the arrangement and thus with an influence on the spectral behavior of the LED light sources, in particular with a shift of the dominant wavelength and optionally with a change in the shape of a LED light source generated light spectrum, accompanied. It is known to correct this temperature effect by means of a corresponding characteristic curve or a corresponding characteristic field, which or which is used for setting the LED light source or LED light sources with pulsed current.
  • a disadvantage of the conventional arrangements is that the pulsed light emitted by these arrangements is unsuitable if it leads to undesirable effects when used. This is the case, in particular, when using such illumination for film recordings, since in this case the frequency of the pulsed light can lead to beats at the refresh rate. This effect could be achieved by synchronizing the pulse rate of light emitted by the array with the frame rate, i. H. the refresh rate at which the images of a movie recording are generated, are eliminated. However, this would lead to an undesirably high technical complexity.
  • due to different pulse widths of the different LED light sources in digital image processing disturbing false-color image segments or black stripes in the image reproduction may occur.
  • pulsating light with frequencies ⁇ 1 kHz in the case of long-term exposure is perceived as disturbing and in terms of well-being by the human eye as a concern.
  • the object of the invention is to enable emitting in its brightness and / or its color adjustable light with an arrangement of the type mentioned, in which the above-mentioned disadvantages do not occur.
  • the method of the type mentioned is characterized according to claim 1, characterized in that the LED light sources are individually supplied with direct current such that a predetermined dominant wavelength of the light emitted by the arrangement is independent of the respective brightness of this light is constant and / or that the LED light sources are individually supplied with direct current such that a predetermined brightness of the light emitted from the array is constant regardless of the respective dominant wavelength of this light.
  • the predetermined dominant wavelength can be fixed or adjustable.
  • the LED light sources of the arrangement are supplied with a direct current, that is to say with an unpulsed current, so that the light emitted by the arrangement is not pulsed, as is conventional, but continuous.
  • a control or regulation of the brightness and / or the color location of the light emitted by the arrangement is effected by a control or regulation of the current intensity of the individual LED light sources individually supplying direct current.
  • the LED light sources are supplied with direct current in such a way that a predetermined dominant wavelength of the light emitted by the arrangement is constant, irrespective of the respective brightness of this light or, in the entire range in which the brightness of the light, ie the photometric radiation power (ie the luminous flux measured in lumens), can only be adjusted by a predetermined maximum amount.
  • a predetermined dominant wavelength of the light emitted by the arrangement is constant, irrespective of the respective brightness of this light or, in the entire range in which the brightness of the light, ie the photometric radiation power (ie the luminous flux measured in lumens), can only be adjusted by a predetermined maximum amount.
  • the set dominant wavelength or the color locus of the light emitted by the arrangement is always the same regardless of the respectively set brightness. This can be achieved by the individual supply of the individual LED light sources of the arrangement with direct current.
  • the LED light sources are individually supplied with direct current in such a way that a predetermined brightness of the light emitted by the arrangement is constant irrespective of the respective dominant wavelength of this light or, in the entire range in which the brightness of the light, ie the photometric Radiation power (ie measured in lumens luminous flux), can be adjusted only by a predetermined maximum amount varies.
  • the adjusted brightness of the light emitted by the arrangement is always the same regardless of the respective, in particular variable, dominant wavelength of this light. This can be achieved by the individual supply of the individual LED light sources of the arrangement with direct current.
  • An arrangement operated according to the method of the invention may also have three or more LED light sources. Also, a plurality of LED light sources, in particular connected in series with one another, may be present of each type of LED light source.
  • the arrangement can be set up to emit colored, white and / or variable light in its color location.
  • the LED light sources of the arrangement can be supplied by means of a driver circuit with a DC current whose current is adjustable via the driver circuit, but is kept constant after the respective setting to a desired value.
  • At least one LED light source is supplied with direct current taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by this LED light source of a current strength of this DC light source supplying this LED light source.
  • a characteristic curve can be used which reproduces the dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on the current intensity of the direct current supplying this LED light source.
  • Such a characteristic may additionally include a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on a temperature of this LED light source and / or on a temperature of the arrangement.
  • two or more or all of the LED light sources may be each taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the respective LED light source on the current intensity of the direct current supplying the respective LED light source be supplied with direct current.
  • the predetermined dependence may include coordinates of the CIE standard color chart with respect to the dominant wavelength and the color location of the light generated by the respective LED light source.
  • the individual drive currents for the individual LED light sources can be determined in a variety of ways , For example, a multi-dimensional dependence of the brightness-defining luminous flux of the light generated by the entire arrangement on the associated individual drive currents for the individual LED light sources can be set up. Then, with a manipulated variable (for example, the resistance value of a potentiometer or a digital value of a control signal), a value set for the luminous flux can be preset. From the known dependency, the individual drive current for the individual LED light sources can then be determined immediately and selected or set accordingly.
  • the multidimensional dependence can also include and take into account the temperature dependence of the dominant wavelengths of the individual LED light sources. The aging or degradation of the LED light sources can also be taken into account.
  • the brightness control may also be effected so that an LED light source, which may be referred to as a guide LED light source, is supplied with a freely selectable current. Since the dependence of the dominant wavelength of this guide LED light source is known, all other LED light sources can be driven, taking into account their dependencies of the respective dominant wavelength of the respective DC supply current with a DC current selected such that the predetermined dominant wavelength of the entire assembly emitted light remains constant or fluctuates only within a tolerated value range. So here is not the luminous flux of the light generated by the entire arrangement can be predetermined, but the current strength of the drive current for the guide LED light source.
  • a temperature of at least one LED light source is detected, wherein this LED light source is supplied with direct current taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by this LED light source of the temperature of this LED light source.
  • a characteristic curve can be used which reproduces the dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on the temperature of the respective LED light source. Such a characteristic can be used during operation of the arrangement to compensate for a temperature-dependent change in the dominant wavelength of the light generated by the LED light source or cancel by a corresponding control or regulation of the power supply of the LED light source.
  • a regulation in the strict sense to compensate for temperature fluctuations continuously (i.e., continuously or at certain time intervals, which may be so short that one can speak of a quasi-continuous control).
  • two or more, in particular all, LED light sources in each case taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the respective LED light source on the temperature of the respective LED light source.
  • the temperature of an LED light source can be detected by means of a temperature sensor.
  • the predetermined dependence may include coordinates of the DIE standard color chart with respect to the dominant wavelength and the color location of the light generated by the respective LED light source.
  • a further advantageous embodiment provides that at least one LED light source is supplied with direct current, taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light emitted by the arrangement on a current strength of the DC power supplying the arrangement as a whole.
  • a characteristic curve can be used which reproduces the dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on the current intensity of the direct current supplying the arrangement as a whole.
  • Such a characteristic curve may additionally have a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on a temperature of this LED light source and / or from a temperature of the assembly.
  • Two or more, in particular all, LED light sources can each be supplied with direct current taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the respective LED light source on the current intensity of the DC power supplying the arrangement as a whole.
  • the predetermined dependence may include coordinates of the CIE standard color chart with respect to the dominant wavelength and the color location of the light generated by the respective LED light source.
  • At least one LED light source is supplied with direct current taking into account a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light emitted by the arrangement on a temperature of the arrangement.
  • a characteristic curve can be used which reproduces the dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on the temperature of the arrangement.
  • Such a characteristic can be used during operation of the arrangement to compensate for a temperature-dependent change in the dominant wavelength of the light generated by the LED light source or cancel by a corresponding control or regulation of the power supply of the LED light source.
  • the predetermined dependence may include coordinates of the CIE standard color chart with respect to the dominant wavelength and the color location of the light generated by the respective LED light source.
  • At least one LED light source is supplied with direct current, taking into account the current intensity of a DC current supplying at least one further LED light source. It is also possible to supply two or more LED light sources with direct current, taking into account the current intensity of a direct current supplying at least one further LED light source.
  • a characteristic curve or a characteristic field can be used which, for given dominant wavelengths or color locations of the light emitted by the arrangement, the dependence of the current intensity of the current supplying the at least one LED light source on the current strength of at least one further LED light source supplying DC power.
  • the intensity of the current supplying the at least one LED light source can be adjusted in order to keep the dominant wavelength or color locus of the light emitted by the arrangement constant.
  • the tracking can be continuous or discrete at intervals of about 10 ms to about 100 ms.
  • the respective next characteristic curve or the respective next characteristic field for determining the current strength of the at least a LED light source supplying DC power can be selected.
  • Such a characteristic curve or such a characteristic field may additionally contain a predetermined dependence of the dominant wavelength of the light generated by the LED light source on a temperature of this LED light source and / or on a temperature of the arrangement.
  • the LED light sources are supplied with direct current in such a way that the color locus of the light emitted by the arrangement lies in at least one predetermined partial region of a color temperature range from 1500 K to 10000 K on or in the vicinity of the Planckian curve.
  • the size of the partial region is preferably at least 1000 K, preferably at least 2000 K or particularly preferably at least 3000 K.
  • the partial region preferably extends from 3500 K to 4500 K, preferably from 3500 K to 5500 K or particularly preferably from 2700 K to 6500 K.
  • the Planckian curve is included in the 1941 CIE standard color chart, which is known to those skilled in the art.
  • the course of Planck's curve is defined by the colors of the radiation of a blackbody at different temperatures.
  • the LED light sources are supplied with direct current such that the color locus of the light emitted in each case by the arrangement within a MacAdam ellipse associated with a reference hue lying on the Planckian curve the preferred value is 10, 6, 4, 3 or less. These values are a measure of the size of the MacAdam ellipse.
  • the color locus may thus be within a MacAdam ellipse of 10, 6, 4, 3, or smaller on or near the Planckian curve.
  • the system of the type mentioned is characterized according to claim 9, characterized in that the electronic control unit for implementing the method according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof is set up. With this system, the advantages and embodiments mentioned above with respect to the method are connected accordingly.
  • the electronic control unit may comprise at least one microprocessor.
  • the achievable with the electronic control unit control or regulation of the arrangement can optimally adapt the arrangement to the respective application.
  • the LED light sources can be controlled by means of the electronic control unit with respect to the electrical power respectively the emitted optical radiometric power or the emitted photometric power respectively absorbed by them so that the desired color location results.
  • the electronic control unit may comprise a driver circuit, which drives the LED light sources each with a predetermined electrical power to produce light with an overall spectrum having the desired color temperature and the desired color location, in particular on or in the vicinity of the Planckian curve, having.
  • each individual LED light source can be connected to an associated output of the driver circuit. But it can also be provided per light source, an output of the driver circuit, wherein the individual LED light sources can be connected in series and / or connected in parallel with the output of the driver circuit.
  • the LED light sources comprise the arrangement at least one LED light source configured to generate blue light, in particular having a dominant wavelength between 380 nm and 480 nm, which has at least one light emitting diode, at least one LED light source configured to produce conversion light having a color lying in a conversion range, the at least one light-emitting diode configured to produce blue light and at least one conversion unit configured for photoluminescence, and / or at least one for generating red, in particular with a dominant wavelength between 600 nm and 640 nm, or green light, in particular with a dominant wavelength between 500 nm and 560 nm configured LED light source, which has at least one light emitting diode.
  • the arrangement can also have two or more, for example, in series, LED light sources of each type of LED light source.
  • the arrangement can also have two or more blue light-emitting diodes, conversion light sources and / or red light sources as well as different combinations of these components in order to be able to optimally adapt the arrangement to different applications, in particular with regard to the intensity of the light which can be emitted by it.
  • the LED light sources can be controlled by the electronic control unit with respect to the respectively recorded electrical power or emitted optical radiometric power or emitted photometric power so that a desired color location, in particular on or in the vicinity of the Planckian curve results ,
  • a very accurate simulation of real daylight in a room such as an office room done by the course of the color temperature of the daylight (yellowish morning and evening and bluish noon) is simulated.
  • the arrangement may also be driven to produce white light with a constant color temperature.
  • the LED light source configured to generate conversion light may comprise one, two or more light emitting diodes configured to produce blue light, the light of which is emitted in part by the device and used in part to excite the conversion device configured for photoluminescence.
  • the dominant wavelength of the blue light generated by a light emitting diode of the LED light source configured to generate conversion light may be smaller than the dominant wavelength of the conversion light generated by the blue light excited by the conversion unit by photoluminescence.
  • the LED light source configured to generate red light may also comprise at least one conversion unit and at least one light emitting diode, wherein the light emitting diode is to be arranged to the conversion unit such that at least a part of the light generated by the light emitting diode impinges on the conversion unit.
  • a red light-emitting red light-emitting diode instead of a red light-emitting red light-emitting diode, a light-emitting diode, in particular a blue light, and a suitable conversion unit are thus used to form the LED light source configured to generate red light.
  • a red LED configured to generate red light may be used to form the LED light source configured to generate red light.
  • the system has at least one temperature sensor with which the temperature of at least one LED light source, in particular directly or indirectly detectable.
  • the temperature sensor is wireless or cabled connected to the electronic control unit.
  • the temperature of at least one LED light source may also be determined indirectly from the light generated by the LED light source, for example from the peak wavelength or half width of the generated spectrum. Further, the temperature of at least one LED light source may be determined from electrical properties such as voltage drop or capacitance.
  • information is stored in at least one nonvolatile electronic memory which serves to determine the current strengths of the individual supply currents for at least one of the at least two of the LED light sources.
  • This dependency or dependencies can be taken into account via separate characteristic curves for controlling or regulating the power supply of the LED light source.
  • the dependency or the dependencies can be contained in a characteristic which reproduces at least one of the dependencies of the advantageous embodiment mentioned immediately above.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive system 1 for generating in its brightness and / or its color adjustable light.
  • the system 1 comprises an arrangement 2 for emitting light which can be adjusted in its brightness and an electronic control unit 3 set up for activating the arrangement 2.
  • the arrangement 2 comprises three electrically controllable LED light sources 4, 5 and 6, which are in the dominant wavelength of each light generated by them differ, wherein the LED light sources 4, 5 and 6 are so controllably formed and arranged to each other that the light emitted from the array 2 light is produced by additive mixing of each of the individual LED light sources 4, 5 and 6 generated light.
  • the LED light sources 4, 5 and 6 of the arrangement 2 comprise an LED light source 4 configured to generate blue light, which has at least one light-emitting diode (not shown), an LED light source 5 configured to produce conversion light with a color lying in a conversion range comprising at least one unillustrated LED configured to generate blue light and at least one conversion unit not shown for photoluminescence, and an LED light source 6 configured to generate red light having at least one light emitting diode (not shown).
  • the system 1 further comprises one or more temperature sensors 7, with which the temperature of the individual LED light sources 4, 5 and 6 or the arrangement 2 can be detected and outputs the temperature signals to the electronic control unit 3. If a plurality of temperature sensors 7 are provided, then in each case a temperature sensor 7 can be assigned to a specific LED light source 4, 5 or 6 or to a light-emitting diode of the relevant light source 4, 5 or 6. It is of course also possible to assign one of a plurality of temperature sensors 7 to a plurality of selected LED light sources 4, 5 and 6, respectively.
  • the one or more temperature sensors 7 may be formed in any manner, both as independent components and as at least partially integrated with other components trained sensors. Thus, for example, the forward voltage or the specific emission behavior of the LED light sources 4, 5 and 6 or one or more of the relevant light-emitting diodes can be used to determine the temperature.
  • a dependence of the dominant wavelength of the light generated by at least one LED light source 4, 5 or 6 on the temperature of this LED light source 4, 5 or 6 and / or a dependence of the dominant wavelength of the Arrangement 2 emitted light can be stored by a temperature of the arrangement 2.
  • the electronic control unit 3 is set up to supply the LED light sources 4, 5 and 6 individually with direct current such that a dominant wavelength of the light emitted by the arrangement 2 is constant, regardless of the respective brightness of this light.
  • the arrangement 2, in particular their interconnects, so connected to the control unit 3 and the control unit 3 is formed so that each of the LED light sources 4, 5 and 6 is controlled with such electrical power or is driven, that the respective LED Light source 4, 5 or 6 emits such a spectrum that the additive mixed total spectrum represents light with the desired properties.
  • the electronic control unit 3 can also be set up to supply the LED light sources 4, 5 and 6 individually with direct current in such a way that a brightness of the light emitted by the arrangement 2 is constant irrespective of the variable, dominant wavelength of this light.
  • control unit 3 an electronic controller 9 and three communication technology associated with the electronic control driver circuits 10, 11 and 12, wherein in each case a driver output to one of the LED light sources 4, 5 or 6 is connected.
  • the driver circuits 10, 11 and 12 are controlled so that the LED light sources 4, 5 and 6 are operated individually with a predetermined constant direct current, so that the spectra generated by the LED light sources 4, 5 and 6 have the desired properties, in particular the radiometric or photometric power set by the brightness adjustment according to the invention.
  • the electronic controller 9 may include at least one microcontroller.
  • the electronic control unit 9 is communicatively connected to an input interface 18, via which the default values for a desired color location or for a dominant wavelength of the light emitted by the arrangement 2 and / or a desired brightness of the light emitted by the arrangement 2 can be generated, which are wireless or wired to the electronic control can be transmitted.
  • the input interface 18 may comprise, for example, a potentiometer, a wirelessly coupled mobile unit, for example a mobile radio terminal, in particular a smartphone, or the like.
  • the input interface 18 can additionally comprise a unit for generating digital values corresponding to the default values, which can be processed by the electronic controller 9 or by its microcontroller , If a smartphone is used, which generates digital values corresponding to the default values and can transmit them directly to the electronic controller 9 or its microcontroller, a receiving unit for the electronic controller 9 can be present in order to be able to receive the digital values generated by the smartphone.
  • FIG. 2 shows a diagram containing the designated by the reference numeral 13 CIE standard color chart 1931. Further, in the diagram, a color locus 14 of the light generated by an LED light source 4 configured to generate blue light, a color locus 15 of the light generated by a red LED light source 6, and a color locus 16 of one for generating conversion light having a color lying in a conversion range, LED light source 5 generated light, wherein the color locus 16 is in a green-yellow color range. Furthermore, in the diagram, the Planckian curve 17 is located. The color locations 14, 15 and 16 are connected to form a triangle by lines, with the triangle all with a corresponding arrangement 2 possible adjustable color locations of the emitted light from the arrangement 2 are defined.
  • FIG. 3 shows a section of the in FIG. 2 in the region of the color locus 14, which shows the dependence of the color locus 14 of the light generated by the created for generating blue light LED light source 4 of the current intensity of this LED light source 4 supplying direct current.
  • a color locus 14 is plotted for each set current intensity, the color locus 14 having the largest y value being assigned a current value of 1 mA and the color locus 14 having the smallest y value being assigned a current value of 200 mA.
  • the color loci 14 were each determined shortly after the power was turned on by the LED light source 4 to eliminate temperature effects in the operation of the LED light source 4 with DC.
  • FIG. 4 shows a section of the in FIG. 2 in the area of the color locus 15, which shows the dependence of the color locus 15 of the light generated by the created for generating red LED light source 6 of the current intensity of this LED light source 6 supplying direct current.
  • a color location 15 is plotted for each set current intensity, the color location 15 having the largest y value having a current intensity of 1 mA and the color location 15 having the smallest y value being assigned a current value of 40 mA.
  • the color loci 15 were each determined shortly after the power was turned on by the LED light source 6 to eliminate temperature effects in the operation of the LED light source 6 with DC.
  • FIG. 5 FIG. 12 is a diagram showing the CIE standard color chart 13 and color loci 14, 15 and 16 of LED light sources 4, 5 and 6 of an embodiment of a system 1 according to the invention at different temperatures of the LED light sources 4, 5 and 6 in a range of approximately From -40 ° C to about 120 ° C. This is more accurate FIGS. 6 and 7 refer to.
  • FIG. 6 shows a section of the in FIG. 5 in the area of the color locus 14, which shows the dependence of the color locus 14 of the light generated by the created for generating blue light LED light source 4 of the temperature of this LED light source 4. It is a color location for different temperatures 14, wherein the color locus 14 with the largest y-value of the temperature 120 ° C and the color locus 14 with the smallest y-value of the temperature -40 ° C is assigned.
  • the measured values shown were recorded with current pulses with a duration of 500 ns and a repetition rate of 500 ⁇ s in order to be able to rule out any influence of the heating of the blocking layer of the LED light source 4.
  • FIG. 7 shows another section of the in FIG. 5 in the vicinity of the color locus 15, which shows the dependence of the color locus 15 of the light generated by the LED light source 6 on the temperature of this LED light source 6.
  • one color locus 15 is drawn for different temperatures, wherein the color locus 15 with the largest y value of the temperature -40 ° C. and the color locus 15 with the smallest y value of the temperature 120 ° C. are assigned.
  • the measured values shown were recorded with current pulses having a duration of 500 ns and a repetition rate of 500 ⁇ s in order to be able to rule out any possible influence of the heating of the blocking layer of the LED light source 6.
  • the dependence the color location of the light emitted by the arrangement 2 light from the individual DC currents I 1 to I n through the individual LED light sources 1 to n is deliberately switched off in the conventional pulse width-modulated control of LED light sources.
  • the at least one characteristic curve or the at least one characteristic diagram takes into account the additional dependence of the color location of the light emitted by the arrangement 2 on the temperatures T of the individual LED light sources 1 to n or the temperatures of the barrier layers of the individual LED light sources 1 to n.
  • the parameters ⁇ d and Q depend on the independent parameters I 1 to I n and result from the independent parameters. Also, the parameter T is not completely independent of the independent parameters I 1 to I n .
  • the independent parameters I 1 to I n influence the junction temperature of the respective LED light source 1 to n. However, the respective junction temperature additionally depends on the respective ambient temperature and the respective heat transfer resistance, which is decisive for the release of heat from the respective barrier layer to the environment is.
  • starting values for currents I0 1 to I0n can be determined as a function of predefined values for the color locus or ⁇ d and the desired brightness Q (eg 80% of the maximum brightness). These starting values can be taken, for example, for a normal temperature T from the large map. Instead, a separate characteristic field can be used for this, which links the values for I0 1 to I0 n , ⁇ d and Q for a specific temperature T (eg room temperature).
  • the temperature influence can then be taken into account, where-bei a temperature sensor 7 supplies a temperature value which already deviates initially from an initial temperature. From the map, or a separate map, then new values for the DC currents I 1 to I n can be taken for the new temperature value and the LED light sources 1 to n are controlled accordingly.
  • the second step can also be divided into two sub-steps, wherein in a first sub-step only the temperature influence on the direct currents I 1 to I n is corrected in order to maintain ⁇ d .
  • a characteristic map used for this purpose can only take into account the temperature dependence, without taking into account the influence of the changed direct currents I 1 to I n on the color locus of the light emitted by the arrangement 2. Such a characteristic diagram can suffice for controlling / regulating pulsed controlled LED light sources 1 to n, since there is no dependence of the color locus of the light emitted by the arrangement 2 on the direct currents I 1 to I n of temperature effects.
  • the modified DC currents I 1 to I n can then be corrected by means of a further characteristic map in which the dependence of the color locus of the light emitted by the device 2 on the DC currents I 1 to I n is determined Color location of the emitted light from the arrangement 2 is achieved or maintained.
  • the modified direct currents I 1 to I n will then again have an influence on the temperature T, etc. In the manner described, a desired state of equilibrium can be achieved starting from three such iterative steps. Alternatively, the regulation can also be carried out (quasi) continuously.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zum Emittieren von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht eingerichteten Anordnung (2), die wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen (4, 5, 6) aufweist, welche sich in einer dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei das von der Anordnung (2) emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen (4, 5, 6) jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird, wobei die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart individuell mit Gleichstrom versorgt werden, dass eine vorgegebene dominante Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen Helligkeit dieses Lichts konstant ist und/oder dass eine vorgegebene Helligkeit des von der Anordnung (2) emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen vorgegebenen dominanten Wellenlänge dieses Lichts konstant ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zum Emittieren von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht eingerichteten Anordnung, die wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen aufweist, welche sich in einer dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei das von der Anordnung emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum Erzeugen von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht, aufweisend wenigstens eine Anordnung zum Emittieren von in seiner Helligkeit einstellbarem Licht und wenigstens eine zum Ansteuern der Anordnung eingerichtete elektronische Steuereinheit, wobei die Anordnung wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen aufweist, welche sich in einer dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei die LED-Lichtquellen derart ansteuerbar ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass das von der Anordnung emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird.
  • Eine dominante Wellenlänge stellt eine Möglichkeit dar, eine polychromatische Lichtmischung durch ein monochromatisches Licht, welches eine ähnliche Farbtonwahrnehmung wie die polychromatische Lichtmischung hervorruft, zu beschreiben. In der dem Fachmann bekannten CIE-Normfarbtafel von 1931 kann eine Linie, die den in der CIE-Normfarbtafel enthaltenen Weißpunkt und einen Punkt für die Farbe einer von einer Lichtquelle erzeugten polychromatischen Lichtmischung miteinander verbindet, so extrapoliert werden, dass die Linie den Rand der CIE-Normfarbtafel in zwei Schnittpunkten schneidet. Derjenige Schnittpunkt, der näher an dem Punkt für die Farbe der polychromatischen Lichtmischung liegt, repräsentiert die dominante Wellenlänge der Farbe dieser Lichtmischung als Wellenlänge eines monochromatischen Lichts bzw. einer bestimmten reinen spektralen Farbe. Die dominante Wellenlänge ist abhängig vom gesamten Verlauf des optischen Spektrums, welches das hinsichtlich des Farbortes zu charakterisierende Licht aufweist. Häufig wird ein Spektrum auch durch charakteristische Parameter, wie die Peakwellenlänge und die Halbwertsbreite, beschrieben. Allerdings ist der Farbort durch diese Parameter nur dann eindeutig festgelegt, wenn weitere Informationen über das Spektrum bekannt sind, wie z.B. Symmetrieeigenschaften. Weist eine LED beispielsweise einen gaußförmigen Verlauf auf, so ist das Spektrum und damit die dominante Wellenlänge durch die Angabe der Peakwellenlänge und der Halbwertsbreite eindeutig bestimmt. Dies gilt jedoch nicht für beliebige andere, insbesondere unsymmetrische Spektren. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Beschreibung der Farbort durch die dominante Wellenlänge und nicht durch andere spektrale Parameter beschrieben.
  • Anordnungen zum Emittieren von in seiner Helligkeit einstellbarem Licht, die wenigstens zwei LED-Lichtquellen aufweisen, sind bekannt. Solche Anordnungen werden zur Steuerung der Helligkeit des von ihnen emittierten Lichts üblicherweise mit einem gepulsten elektrischen Strom versorgt, dessen Pulsbreite entsprechend der gewünschten Helligkeit moduliert wird. Es wird somit laufend zwischen einer Stromstärke Null und einer konstanten Stromstärke hin und her geschaltet, wobei die dadurch hervorgerufene mittlere Stromstärke die optische radiometrische Strahlungsleistung bzw. die photometrische Strahlungsleistung und somit die Helligkeit des jeweils von den Anordnungen emittierten Lichts festlegt. Diese gepulste Ansteuerung von entsprechenden Anordnungen bewirkt, dass das von den Anordnungen emittierte Licht gepulst ist.
  • An dieser Stelle sei bemerkt, dass der Begriff einstellbar sowohl eine Regelung im strengen Sinn, also mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife, als auch eine Steuerung im strengen Sinn, also ohne eine geschlossene Rückkopplungsschleife, umfassen kann. Es ist sowohl eine Regelung der Helligkeit bzw. des Farbortes als auch eine Steuerung möglich.
  • Es ist bekannt, dass die dominante Wellenlänge bzw. der Farbort in der CIE-Normfarbtafel eines von einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichts stark von der Stromstärke des Stroms abhängt, mit dem die LED-Lichtquelle versorgt wird. Dabei kann sich nicht nur die Peakwellenlänge ändern, sondern auch die Form und/oder die Breite des Spektrums. Bei der vorbeschriebenen gepulsten Ansteuerung einer Anordnung ist die Stromstärke des die LED-Lichtquellen versorgenden Stroms während einer Pulsbreite konstant, wodurch das von den LED-Lichtquellen der Anordnung erzeugte Licht bzw. das von der Anordnung emittierte Licht während einer Pulsbreite im Wesentlichen eine konstante dominante Wellenlänge bzw. einen konstanten Farbort aufweist. Eine geringfügige Änderung der dominanten Wellenlänge bzw. des Farborts des Lichts wird bei der vorbeschriebenen Ansteuerung einer Anordnung jedoch dadurch bewirkt, dass bei einer geringeren mittleren Stromstärke des die LED-Lichtquellen der Anordnung versorgenden Stroms, d. h. bei einer Reduzierung der Pulsbreite gegenüber einer Pulspause, die elektrische Verlustleistung geringer ist. Dies geht im Betrieb einer Anordnung mit einer geringeren Erwärmung der Anordnung bzw. der LED-Lichtquellen der Anordnung und damit mit einer Beeinflussung des spektralen Verhaltens der LED-Lichtquellen, insbesondere mit einer Verschiebung der dominanten Wellenlänge und gegebenenfalls mit einer Veränderung der Form des von einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichtspektrums, einher. Es ist bekannt, diesen Temperatureffekt mittels einer entsprechenden Kennlinie bzw. eines entsprechenden Kennlinienfeldes zu korrigieren, welche bzw. welches zur Einstellung der LED-Lichtquelle bzw. LED-Lichtquellen mit gepulstem Strom verwendet wird.
  • Nachteilig bei den herkömmlichen Anordnungen ist, dass das von diesen Anordnungen emittierte gepulste Licht ungeeignet ist, wenn es bei seiner Verwendung zu unerwünschten Effekten führt. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung einer derartigen Beleuchtung für Filmaufnahmen der Fall, da hierbei die Frequenz des gepulsten Lichts mit der Bildwiederholfrequenz zu Schwebungen führen kann. Dieser Effekt könnte durch eine Synchronisation der Pulsfrequenz eines von der Anordnung emittierten Lichts mit der Bildrate, d. h. der Bildwiederholfrequenz mit welcher die Bilder einer Filmaufnahme erzeugt werden, beseitigt werden. Dies würde jedoch zu einem unerwünscht hohen technischen Aufwand führen. Zudem kann es bei digitaler Bildverarbeitung aufgrund unterschiedlicher Pulsweiten der unterschiedlichen LED-Lichtquellen zu störenden falschfarbigen Bildsegmenten oder schwarzen Streifen in der Bildwiedergabe kommen. Zusätzlich wird vom menschlichen Auge pulsierendes Licht mit Frequenzen < 1kHz bei langfristiger Exposition als störend und in Hinblick auf das Wohlbefinden als bedenklich wahrgenommen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Emittieren eines in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbaren Lichts mit einer Anordnung eingangs genannter Art zu ermöglichen, bei dem die oben genannten Nachteile nicht auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und System mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Das Verfahren der eingangs genannten Art ist gemäß Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen derart individuell mit Gleichstrom versorgt werden, dass eine vorgegebene dominante Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen Helligkeit dieses Lichts konstant ist und/oder dass die LED-Lichtquellen derart individuell mit Gleichstrom versorgt werden, dass eine vorgegebene Helligkeit des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen dominanten Wellenlänge dieses Lichts konstant ist. Die vorgegebene dominante Wellenlänge kann dabei fest vorgegeben oder einstellbar sein.
  • Gemäß der Erfindung werden die LED-lichtquellen der Anordnung mit einem Gleichstrom, also mit einem ungepulsten Strom, versorgt, so dass das von der Anordnung emittierte Licht nicht - wie herkömmlich - gepulst, sondern kontinuierlich ist. Hierdurch werden die oben mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden. Eine Steuerung oder Regelung der Helligkeit und/oder des Farbortes des von der Anordnung emittierten Lichts wird durch eine Steuerung oder Regelung der Stromstärke des die einzelnen LED-Lichtquellen jeweils individuell versorgenden Gleichstroms bewirkt.
  • Erfindungsgemäß werden die LED-Lichtquellen derart mit Gleichstrom versorgt, dass eine vorgegebene dominante Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen Helligkeit dieses Lichts konstant ist oder - im gesamten Bereich, in dem die Helligkeit des Lichts, also die photometrische Strahlungsleistung (d.h. der in Lumen gemessene Lichtstrom), eingestellt werden kann, nur um einen vorgegebenen maximalen Betrag variiert. Dies bedeutet, dass die eingestellte dominante Wellenlänge bzw. der Farbort des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweils eingestellten Helligkeit stets gleich ist. Dies kann durch die individuelle Versorgung der einzelnen LED-Lichtquellen der Anordnung mit Gleichstrom erreicht werden.
  • Zusätzlich oder alternativ werden die LED-Lichtquellen derart individuell mit Gleichstrom versorgt, dass eine vorgegebene Helligkeit des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen dominanten Wellenlänge dieses Lichts konstant ist oder - im gesamten Bereich, in dem die Helligkeit des Lichts, also die photometrische Strahlungsleistung (d.h. der in Lumen gemessene Lichtstrom), eingestellt werden kann, nur um einen vorgegebenen maximalen Betrag variiert. Dies bedeutet, dass die eingestellte Helligkeit des von der Anordnung emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen, insbesondere veränderbaren dominanten Wellenlänge dieses Lichts stets gleich ist. Dies kann durch die individuelle Versorgung der einzelnen LED-Lichtquellen der Anordnung mit Gleichstrom erreicht werden.
  • Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Anordnung kann auch drei oder mehrere LED-Lichtquellen aufweisen. Auch können von jeder LED-Lichtquellenart mehrere, insbesondere in Reihe zueinander geschaltete, LED-Lichtquellen vorhanden sein. Die Anordnung kann zum Emittieren von farbigem, weißem und/oder in seinem Farbort veränderlichem Licht eingerichtet sein.
  • Die LED-Lichtquellen der Anordnung können mittels einer Treiberschaltung mit einem Gleichstrom versorgt werden, dessen Stromstärke über die Treiberschaltung einstellbar ist, jedoch nach dem jeweiligen Einstellen auf einem gewünschten Wert konstant gehalten wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird wenigstens eine LED-Lichtquelle unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von dieser LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von einer Stromstärke eines diese LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt. Hierzu kann eine Kennlinie verwendet werden, welche die Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des diese LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms wiedergibt. Eine solche Kennlinie kann zusätzlich eine vorgegebene Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von einer Temperatur dieser LED-Lichtquelle und/oder von einer Temperatur der Anordnung enthalten. Es können auch zwei oder mehrere oder alle LED-Lichtquellen jeweils unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des die jeweilige LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt werden. Die vorgegebene Abhängigkeit kann bezüglich der dominanten Wellenlänge bzw. des Farborts des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts Koordinaten der CIE-Normfarbtafel enthalten.
  • Aus den individuellen Kennlinien bzw. Kennlinienfeldern für alle einzelnen LED-Lichtquellen können die individuellen Ansteuerströme für die einzelnen LED-Lichtquellen, die gewährleisten, dass der Farbort des von der gesamten Anordnung emittierten Lichts (innerhalb vorgegebener Grenzen) konstant ist, in vielfältiger Weise bestimmt werden. Beispielsweise kann eine mehrdimensionale Abhängigkeit des die Helligkeit definierenden Lichtstroms des von der gesamten Anordnung erzeugten Lichts von den zugehörigen individuellen Ansteuerströmen für die einzelnen LED-Lichtquellen aufgestellt werden. Dann kann mit einer Stellgröße (z.B. dem Widerstandswert eines Potentiometers oder einem digitalen Wert eines Stellsignals) ein Wert für den Lichtstrom eingestellt vorgegeben werden. Aus der bekannten Abhängigkeit kann dann sofort der individuelle Ansteuerstrom für die einzelnen LED-Lichtquellen ermittelt und entsprechend gewählt bzw. eingestellt werden. Die mehrdimensionale Abhängigkeit kann dabei auch die Temperaturabhängigkeit der dominanten Wellenlängen der einzelnen LED-Lichtquellen umfassen und berücksichtigen. Auch die Alterung bzw. Degradation der LED-Lichtquellen kann so berücksichtigt werden.
  • Die Helligkeitssteuerung kann auch so bewirkt werden, dass eine LED-Lichtquelle, die als Führungs-LED-Lichtquelle bezeichnet werden kann, mit einem frei wählbaren Strom versorgt wird. Da die Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge dieser Führungs-LED-Lichtquelle bekannt ist, können alle übrigen LED-Lichtquellen unter Berücksichtigung deren Abhängigkeiten der jeweiligen dominanten Wellenlänge vom jeweiligen Versorgungsgleichstrom mit einem derart gewählten Gleichstrom angesteuert werden, dass die vorgegebene dominante Wellenlänge des von der gesamten Anordnung emittierten Lichts konstant bleibt bzw. nur innerhalb eines tolerierten Wertebereichs schwankt. Hier ist also nicht der Lichtstrom des von der gesamten Anordnung erzeugten Lichts vorgebbar, sondern die Stromstärke des Ansteuerstroms für die Führungs-LED-Lichtquelle. Diese hängt natürlich auch mit dem Lichtstrom des von der Führungs-LED-Lichtquelle erzeugten Lichts zusammen, allerdings meist nicht linear über den gesamten gewünschten Einstellbereich für den Lichtstrom der Führungs-LED-Lichtquelle. Als Führungs-LED-Lichtquelle wird man dabei diejenige LED-Lichtquelle verwenden, die den größten Beitrag zum Lichtstrom des von der gesamten Anordnung erzeugten Lichts liefert.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle erfasst, wobei diese LED-Lichtquelle unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von dieser LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle mit Gleichstrom versorgt wird. Hierzu kann eine eigene Kennlinie verwendet werden, welche die Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur der jeweiligen LED-Lichtquelle wiedergibt. Eine solche Kennlinie kann während des Betriebs der Anordnung dazu eingesetzt werden, eine temperaturabhängige Veränderung der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts zu kompensieren bzw. durch eine entsprechende Steuerung oder Regelung der Stromversorgung der LED-Lichtquelle aufzuheben. Dabei wird man hier oftmals eine Regelung im strengen Sinn verwenden, um Temperaturschwankungen laufend (d. h. kontinuierlich oder in bestimmten zeitlichen Abständen, die so kurz sein können, dass von einer quasi-kontinuierlichen Regelung gesprochen werden kann) zu kompensieren. Es können auch zwei oder mehrere, insbesondere alle, LED-Lichtquellen jeweils unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur der jeweiligen LED-Lichtquelle versorgt werden. Die Temperatur einer LED-Lichtquelle kann mittels eines Temperatursensors erfasst werden. Die vorgegebene Abhängigkeit kann bezüglich der dominanten Wellenlänge bzw. des Farborts des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts Koordinaten der DIE-Normfarbtafel enthalten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens eine LED-Lichtquelle unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts von einer Stromstärke eines die Anordnung insgesamt versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt wird. Hierzu kann eine Kennlinie verwendet werden, welche die Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des die Anordnung insgesamt versorgenden Gleichstroms wiedergibt. Eine solche Kennlinie kann zusätzlich eine vorgegebene Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von einer Temperatur dieser LED-Lichtquelle und/oder von einer Temperatur der Anordnung enthalten. Es können auch zwei oder mehrere, insbesondere alle, LED-Lichtquellen jeweils unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des die Anordnung insgesamt versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt werden. Die vorgegebene Abhängigkeit kann bezüglich der dominanten Wellenlänge bzw. des Farborts des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts Koordinaten der CIE-Normfarbtafel enthalten.
  • Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn wenigstens eine LED-Lichtquelle unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts von einer Temperatur der Anordnung mit Gleichstrom versorgt wird. Hierzu kann eine Kennlinie verwendet werden, welche die Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur der Anordnung wiedergibt. Eine solche Kennlinie kann während des Betriebs der Anordnung dazu eingesetzt werden, eine temperaturabhängige Veränderung der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts zu kompensieren bzw. durch eine entsprechende Steuerung oder Regelung der Stromversorgung der LED-Lichtquelle aufzuheben. Es können auch zwei oder mehrere, insbesondere alle, LED-Lichtquellen jeweils unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur der Anordnung mit Gleichstrom versorgt werden. Die vorgegebene Abhängigkeit kann bezüglich der dominanten Wellenlänge bzw. des Farborts des von der jeweiligen LED-Lichtquelle erzeugten Lichts Koordinaten der CIE-Normfarbtafel enthalten.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird wenigstens eine LED-Lichtquelle unter Berücksichtigung der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt. Es können auch zwei oder mehrere LED-Lichtquellen jeweils unter Berücksichtigung der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt werden. Hierzu kann eine Kennlinie bzw. ein Kennlinienfeld verwendet werden, welches für vorgegebene dominante Wellenlängen bzw. Farborte des von der Anordnung emittierten Lichts die Abhängigkeit der Stromstärke des die wenigstens eine LED-Lichtquelle versorgenden Stroms von der Stromstärke des die wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms wiedergibt. Dadurch kann bei einer Änderung der Stromstärke des die wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Stroms die Stärke des die wenigstens eine LED-Lichtquelle versorgenden Stroms nachgeführt werden, um die dominante Wellenlänge bzw. den Farbort des von der Anordnung emittierten Lichts konstant zu halten. Die Nachführung kann kontinuierlich oder diskret in zeitlichen Abständen von etwa 10 ms bis etwa 100 ms erfolgen. Bei genügend dicht zueinander angeordneten Kennlinien bzw. Kennlinienfeldern, die sich nur um geringe Differenzen in der Stromstärke des die wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms voneinander unterscheiden, kann die jeweils nächste Kennlinie bzw. das jeweils nächste Kennlinienfeld zur Festlegung der Stromstärke des die wenigstens eine LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms gewählt werden. Stattdessen kann auch eine lineare Interpolation zwischen Werten aus zwei benachbart zueinander angeordneten Kennlinien bzw. Kennlinienfeldern oder eine nicht lineare Interpolation aus Werten für jeweils mehr als zwei benachbart zueinander angeordnete Kennlinien bzw. Kennlinienfelder vorgenommen werden. Eine solche Kennlinie bzw. ein solches Kennlinienfeld kann zusätzlich eine vorgegebene Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von einer Temperatur dieser LED-Lichtquelle und/oder von einer Temperatur der Anordnung enthalten.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die LED-Lichtquellen derart mit Gleichstrom versorgt, dass der Farbort des jeweils von der Anordnung emittierten Lichts in zumindest einem vorgegebenen Teilbereich eines Farbtemperaturbereichs von 1500 K bis 10000 K auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve liegt. Vorzugsweise ist die Größe des Teilbereichs wenigstens 1000 K, bevorzugt wenigstens 2000 K oder besonders bevorzugt wenigstens 3000 K. Vorzugsweise erstreckt sich der Teilbereich von 3500 K bis 4500 K, bevorzugt von 3500 K bis 5500 K oder besonders bevorzugt von 2700 K bis 6500 K. Die Planck'sche Kurve ist in der CIE-Normfarbtafel von 1931 enthalten, was dem Fachmann bekannt ist. Der Verlauf der Planck'schen Kurve ist durch die Farben der Strahlung eines schwarzen Strahlers bei verschiedenen Temperaturen definiert.
  • Vorteilhafterweise werden die LED-Lichtquellen derart mit Gleichstrom versorgt, dass der Farbort des jeweils von der Anordnung emittierten Lichts innerhalb einer einem auf der Planck'schen Kurve liegenden Bezugsfarbton zugeordneten MacAdam-Ellipse mit dem bevorzugten Wert 10, 6, 4, 3 oder kleiner liegt. Diese Werte sind ein Maß für die Größe der MacAdam-Ellipse. Der mathematische Zusammenhang für die MacAdam-Ellipse ist 12,5*X2 + 17,5*X*Y + 33,25*Y2 + 6,25 - 12,5*X - 27,5*Y = 0 und X + Y + Z = 1, wobei X, Y und Z die Tristimuluswerte darstellen. Der Farbort kann somit innerhalb einer MacAdam-Ellipse mit dem Wert 10, 6, 4, 3 oder kleiner auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve liegen. Diese hohe Genauigkeit bezüglich der gewünschten optimalen Lage des Farborts des jeweils mit der Anordnung emittierten Lichts ermöglicht es, die Farborte des von der Anordnung emittierten Lichts möglichst nahe bzw. auf der Planck'schen Kurve zu halten.
  • Das System der eingangs genannten Art ist nach Patentanspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben eingerichtet ist. Mit diesem System sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile und Ausführungsformen entsprechend verbunden. Die elektronische Steuereinheit kann wenigstens einen Mikroprozessor umfassen. Die mit der elektronischen Steuereinheit erzielbare Steuerung oder Regelung der Anordnung kann die Anordnung optimal an den jeweiligen Einsatzzweck anpassen. Insbesondere sind die LED-Lichtquellen mittels der elektronischen Steuereinheit hinsichtlich der von ihnen jeweils aufgenommenen elektrischen Leistung bzw. abgegebenen optischen radiometrischen Leistung bzw. abgegebenen photometrischen Leistung so ansteuerbar, dass sich der gewünschte Farbort ergibt.
  • Die elektronische Steuereinheit kann eine Treiberschaltung umfassen, welche die LED-Lichtquellen mit jeweils einer vorgegebenen elektrischen Leistung ansteuert, um Licht mit einem Gesamtspektrum zu erzeugen, welches die gewünschte Farbtemperatur und den gewünschten Farbort, insbesondere auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve, aufweist. Hierzu kann jede einzelne LED-Lichtquelle mit einem zugeordneten Ausgang der Treiberschaltung verbunden sein. Es kann aber auch pro Lichtquelle ein Ausgang der Treiberschaltung vorgesehen sein, wobei die einzelnen LED-Lichtquellen in Serie und/oder parallel geschaltet mit dem Ausgang der Treiberschaltung verbunden sein können.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die LED-Lichtquellen der Anordnung wenigstens eine zum Erzeugen von blauem Licht, insbesondere mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 380 nm und 480 nm, eingerichtete LED-Lichtquelle, welche zumindest eine Leuchtdiode aufweist, wenigstens eine zum Erzeugen von Konversionslicht mit einer in einem Konversionsbereich liegenden Farbe eingerichtete LED-Lichtquelle, die zumindest eine zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete Leuchtdiode und zumindest eine zur Photolumineszenz eingerichtete Konversionseinheit aufweist, und/oder wenigstens eine zum Erzeugen von rotem, insbesondere mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 600 nm und 640nm, oder grünem Licht, insbesondere mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 500 nm und 560 nm eingerichtete LED-Lichtquelle, welche zumindest eine Leuchtdiode aufweist.
  • Die Anordnung kann je nach Verwendungszweck auch von jeder LED-Lichtquellenart zwei oder mehrere, beispielsweise in Reihe zueinander geschaltete, LED-Lichtquellen aufweisen. Im Rahmen der Erfindung kann die Anordnung auch zwei oder mehrere blaue Leuchtdioden, Konversionslichtquellen und/oder rote Lichtquellen sowie unterschiedliche Kombinationen dieser Bauteile aufweisen, um die Anordnung, insbesondere hinsichtlich der Intensität des von ihr emittierbaren Lichts, optimal an verschiedene Anwendungen anpassen zu können. Die LED-Lichtquellen sind hinsichtlich der von ihnen jeweils aufgenommenen elektrischen Leistung bzw. abgegebenen optischen radiometrischen Leistung bzw. abgegebenen photometrischen Leistung mittels der elektronischen Steuereinheit so ansteuerbar, dass sich ein gewünschter Farbort, insbesondere auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve, ergibt. Durch diese Ansteuerbarkeit der Anordnung bzw. ihrer Komponenten kann beispielsweise eine sehr exakte Simulation von realem Tageslicht in einem Raum, beispielsweise einem Büroraum, erfolgen, indem der Verlauf der Farbtemperatur des Tageslichts (gelblich morgens und abends sowie bläulicher mittags) simuliert wird. Jedoch kann die Anordnung auch zum Erzeugen von weißem Licht mit einer konstanten Farbtemperatur angesteuert werden.
  • Die zum Erzeugen von Konversionslicht eingerichtete LED-Lichtquelle kann eine, zwei oder mehrere zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete Leuchtdioden aufweisen, deren Licht zum Teil von der Anordnung emittiert und zum Teil zur Anregung der zur Photolumineszenz eingerichteten Konversionseinheit verwendet wird. Die dominante Wellenlänge des von einer Leuchtdiode der zum Erzeugen von Konversionslicht eingerichteten LED-Lichtquelle erzeugten blauen Lichts kann kleiner als die dominante Wellenlänge des von der mit diesem blauen Licht angeregten Konversionseinheit durch Photolumineszenz erzeugten Konversionslichts sein.
  • Die zum Erzeugen von rotem Licht eingerichtete LED-Lichtquelle kann ebenfalls wenigstens eine Konversionseinheit und wenigstens eine Leuchtdiode aufweisen, wobei die Leuchtdiode derart zu der Konversionseinheit anzuordnen ist, dass wenigstens ein Teil des von der Leuchtdiode erzeugten Lichts auf die Konversionseinheit trifft. Hiernach wird somit zur Ausbildung der zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle statt einer rotes Licht emittierenden roten Leuchtdiode eine, insbesondere blaues Licht erzeugende, Leuchtdiode und eine geeignete Konversionseinheit eingesetzt. Alternativ kann eine zum Erzeugen von rotem Licht eingerichtete rote Leuchtdiode zur Ausbildung der zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das System wenigstens einen Temperatursensor auf, mit dem die Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle, insbesondere direkt oder indirekt erfassbar ist. Mit dem Temperatursensor kann auch die Temperatur von zwei oder mehreren, insbesondere allen, LED-Lichtquellen bzw. der gesamten Anordnung erfasst werden. Der Temperatursensor ist kabellos oder kabeigebunden mit der elektronischen Steuereinheit verbunden. Die Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle kann alternativ auch indirekt aus dem von der LED-Lichtquelle erzeugtem Licht, beispielsweise aus der Peak Wellenlänge oder Halbwertsbreite des erzeugten Spektrums, bestimmt werden. Ferner kann die Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle aus den elektrischen Eigenschaften, wie beispielsweise Spannungsabfall oder Kapazität, bestimmt werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform des Systems nach der Erfindung sind in wenigstens einem nichtflüchtigen elektronischen Speicher Informationen gespeichert, welche zur Ermittlung der Stromstärken der individuellen Versorgungsströme für wenigstens eine der wenigstens zwei der LED-Lichtquellen dienen.
  • Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn das System wenigstens einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher aufweist, in dem zumindest abgelegt ist
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von einer Stromstärke eines diese LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information und/oder,
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts von einer Stromstärke eines die Anordnung versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information, und/oder
    • eine Abhängigkeit einer Stromstärke eines wenigstens eine LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms von der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information.
  • Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorbeile und Ausführungsformen entsprechend verbunden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass in dem nichtflüchtigen elektronischen Speicher abgelegt ist
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur, insbesondere von der Temperatur einer Sperrschicht dieser LED-Lichtquelle oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information, und/oder
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung emittierten Lichts von einer Temperatur der Anordnung oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information.
  • Diese Abhängigkeit bzw. Abhängigkeiten können über separate Kennlinien zur Steuerung bzw. Regelung der Stromversorgung der LED-Lichtquelle berücksichtigt werden. Alternativ kann die Abhängigkeit bzw. können die Abhängigkeiten in einer Kennlinie enthalten sein, welche wenigstens eine der Abhängigkeiten der unmittelbar zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltung wiedergibt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
    Es zeigen
    • Fig. 1:
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System;
    Fig. 2:
    ein Diagramm, das die CIE-Normfarbtafel und Farborte von LED-Lichtquellen eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System enthält;
    Fig. 3:
    einen Ausschnitt des in Figur 2 gezeigten Diagramms, der die Abhängigkeit eines Farbortes des von einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des diese LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms zeigt;
    Fig. 4:
    einen weiteren Ausschnitt des in Figur 2 gezeigten Diagramms, der die Abhängigkeit eines weiteren Farbortes des von einer weiteren LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Stromstärke des diese LED-Lichtquelle versorgenden Gleichstroms zeigt;
    Fig. 5:
    ein Diagramm, das die CIE-Normfarbtafel und Farborte von LED-Lichtquellen eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System bei verschiedenen Temperaturen der LED-Lichtquellen enthält;
    Fig. 6:
    einen Ausschnitt des in Figur 5 gezeigten Diagramms, der die Abhängigkeit eines Farbortes des von einer LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle zeigt;
    Fig. 7:
    einen weiteren Ausschnitt des in Figur 5 gezeigten Diagramms, der die Abhängigkeit eines weiteren Farbortes des von einer weiteren LED-Lichtquelle erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle zeigt.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 zum Erzeugen von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht. Das System 1 umfasst eine Anordnung 2 zum Emittieren von in seiner Helligkeit einstellbarem Licht und eine zum Ansteuern der Anordnung 2 eingerichtete elektronische Steuereinheit 3.
  • Die Anordnung 2 umfasst drei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen 4, 5 und 6, welche sich in der dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 derart ansteuerbar ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass das von der Anordnung 2 emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird.
  • Die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 der Anordnung 2 umfassen eine zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete LED-Lichtquelle 4, welche zumindest eine nicht dargestellte Leuchtdiode aufweist, eine zum Erzeugen von Konversionslicht mit einer in einem Konversionsbereich liegenden Farbe eingerichtete LED-Lichtquelle 5, die zumindest eine zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete nicht dargestellte Leuchtdiode und zumindest eine zur Photolumineszenz eingerichtete nicht dargestellte Konversionseinheit aufweist, und eine zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-lichtquelle 6, welche zumindest eine nicht dargestellte Leuchtdiode aufweist.
  • Das System 1 umfasst des Weiteren einen oder mehrere Temperatursensoren 7, mit dem / denen die Temperatur der einzelnen LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 bzw. der Anordnung 2 erfassbar ist und der Temperatursignale an die elektronische Steuereinheit 3 abgibt. Werden mehrere Temperatursensoren 7 vorgesehen, so kann jeweils ein Temperatursensor 7 einer bestimmten LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 oder einer Leuchtdiode der betreffenden Lichtquelle 4, 5 oder 6 zugeordnet sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, einen von mehreren Temperatursensoren 7 mehreren ausgewählten LED-Lichtquellen 4, 5 bzw. 6 zuzuordnen. Der oder die Temperatursensoren 7 können auf beliebige Weise ausgebildet sein, sowohl als eigenständige Komponenten als auch als zumindest teilweise mit anderen Komponenten integriert ausgebildete Sensoren. So kann beispielsweise die Durchlassspannung oder das spezifische Emissionsverhalten der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 bzw. einer oder mehrerer der betreffenden Leuchtdioden zur Bestimmung der Temperatur mit herangezogen werden.
  • Das System 1 weist des Weiteren einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher 8 auf, in dem zumindest abgelegt ist
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 erzeugten Lichts von einer Stromstärke eines diese LED-Lichtquelle 4, 5 bzw. 6 versorgenden Gleichstroms,
    • eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von einer Stromstärke eines die Anordnung 2 insgesamt versorgenden Gleichstroms, und/oder
    • eine Abhängigkeit einer Stromstärke eines wenigstens eine LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 versorgenden Gleichstroms von der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 versorgenden Gleichstroms.
    Der nichtflüchtige elektronische Speicher 8 kann als EPROM oder EEPROM ausgebildet sein und ist kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuereinheit 3 verbunden.
  • In dem nichtflüchtigen elektronischen Speicher kann zusätzlich eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle 4, 5 bzw. 6 und/oder eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von einer Temperatur der Anordnung 2 abgelegt sein.
  • Die elektronische Steuereinheit 3 ist eingerichtet, die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 derart individuell mit Gleichstrom zu versorgen, dass eine dominante Wellenlänge des von der Anordnung 2 emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen Helligkeit dieses Lichts konstant ist. Hierzu ist die Anordnung 2, insbesondere deren Leiterbahnen, so mit der Steuereinheit 3 verbunden und die Steuereinheit 3 so ausgebildet, dass jede der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 mit einer solchen elektrischen Leistung ansteuerbar ist bzw. angesteuert wird, dass die jeweilige LED-Lichtquelle 4, 5 oder 6 ein solches Spektrum emittiert, dass das additiv gemischte Gesamtspektrum Licht mit den gewünschten Eigenschaften darstellt.
  • Die elektronische Steuereinheit 3 kann auch dazu eingerichtet sein, die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 derart individuell mit Gleichstrom zu versorgen, dass eine Helligkeit des von der Anordnung 2 emittierten Lichts unabhängig von der veränderbaren, dominanten Wellenlänge dieses Lichts konstant ist.
  • Hierzu weist die Steuereinheit 3 eine elektronische Steuerung 9 und drei kommunikationstechnisch mit der elektronischen Steuerung verbundene Treiberschaltungen 10, 11 und 12 auf, wobei jeweils ein Treiberausgang mit einer der LED-Lichtquellen 4, 5 oder 6 verbunden ist. Die Treiberschaltungen 10, 11 und 12 sind dabei so ansteuerbar, dass die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 individuell mit einem vorgegebenen konstanten Gleichstrom betrieben werden, so dass die von den LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 erzeugten Spektren die gewünschten Eigenschaften aufweisen, insbesondere die durch die erfindungsgemäße Helligkeitseinstellung eingestellte radiometrische oder photometrische Leistung. Die elektronische Steuerung 9 kann wenigstens einen Mikrocontroller umfassen.
  • Die elektronische Steuerung 9 ist kommunikationstechnisch mit einer Eingabeschnittstelle 18 verbunden, über die Vorgabewerte für einen gewünschten Farbort beziehungsweise für eine dominante Wellenlänge des von der Anordnung 2 emittierten Lichts und/oder einer gewünschten Helligkeit des von der Anordnung 2 emittierten Lichts erzeugt werden können, welche kabellos oder kabelgebunden an die elektronische Steuerung übermittelbar sind. Die Eingabeschnittstelle 18 kann beispielsweise ein Potentiometer, eine drahtlos gekoppelte mobile Einheit, beispielsweise ein Mobilfunkendgerät, insbesondere ein Smartphone, oder dergleichen umfassen. Bei Verwendung eines Potentiometers zur Einstellung des gewünschten Farborts bzw. der Helligkeit des von der Anordnung 2 emittierten Lichts kann die Eingabeschnittstelle 18 zudem eine Einheit zum Erzeugen von den Vorgabewerten entsprechenden digitalen Werten umfassen, welche von der elektronischen Steuerung 9 bzw. von deren Mikrocontroller verarbeitbar sind. Bei Verwendung eines Smartphones, weiches den Vorgabewerten entsprechende digitale Werte erzeugen und direkt an die elektronische Steuerung 9 bzw. deren Mikrocontroller übermitteln kann, kann eine Empfangseinheit für die elektronische Steuerung 9 vorhanden sein, um die von dem Smartphone erzeugten digitalen Werte empfangen zu können.
  • Figur 2 zeigt ein Diagramm, welches die mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnete CIE-Normfarbtafel 1931 enthält. Des Weiteren sind in dem Diagramm ein Farbort 14 des von einer zum Erzeugen von blauem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 4 erzeugten Lichts, ein Farbort 15 des von einer zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 6 erzeugten Lichts sowie ein Farbort 16 des von einer zum Erzeugen von Konversionslicht mit einer in einem Konversionsbereich liegenden Farbe eingerichtete LED-Lichtquelle 5 erzeugten Lichts, wobei der Farbort 16 in einem grüngelben Farbbereich liegt. Ferner ist in dem Diagramm die Planck'sche Kurve 17 eingezeichnet. Die Farborte 14, 15 und 16 sind unter Ausbildung eines Dreiecks über Linien miteinander verbunden, wobei durch das Dreieck alle mit einer entsprechenden Anordnung 2 möglich einstellbaren Farborte des von der Anordnung 2 emittierten Lichts definiert sind.
  • Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des in Figur 2 gezeigten Diagramms im Bereich des Farborts 14, der die Abhängigkeit des Farbortes 14 des von der zum Erzeugen von blauem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 4 erzeugten Lichts von der Stromstärke des diese LED-Lichtquelle 4 versorgenden Gleichstroms zeigt. Es ist für jede eingestellte Stromstärke ein Farbort 14 eingezeichnet, wobei der Farbort 14 mit dem größten y-Wert einer Stromstärke in Höhe von 1 mA und der Farbort 14 mit dem kleinsten y-Wert einer Stromstärke in Höhe von 200 mA zugeordnet ist. Die Farborte 14 wurden jeweils kurz nach dem Einschalten des Stroms durch die LED-Lichtquelle 4 bestimmt, um Temperatureffekte beim Betrieb der LED-Lichtquelle 4 mit Gleichstrom auszuschließen.
  • Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des in Figur 2 gezeigten Diagramms im Bereich des Farborts 15, der die Abhängigkeit des Farbortes 15 des von der zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 6 erzeugten Lichts von der Stromstärke des diese LED-Lichtquelle 6 versorgenden Gleichstroms zeigt. Es ist für jede eingestellte Stromstärke ein Farbort 15 eingezeichnet, wobei der Farbort 15 mit dem größten y-Wert einer Stromstärke in Höhe von 1 mA und der Farbort 15 mit dem kleinsten y-Wert einer Stromstärke in Höhe von 40 mA zugeordnet ist. Die Farborte 15 wurden jeweils kurz nach dem Einschalten des Stroms durch die LED-Lichtquelle 6 bestimmt, um Temperatureffekte beim Betrieb der LED-Lichtquelle 6 mit Gleichstrom auszuschließen.
  • Figur 5 zeigt ein Diagramm, das die CIE-Normfarbtafel 13 und Farborte 14, 15 und 16 von LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 bei verschiedenen Temperaturen der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 in einem Bereich von etwa -40°C bis etwa 120 °C enthält. Dies ist genauer den Figuren 6 und 7 zu entnehmen.
  • Figur 6 zeigt einen Ausschnitt des in Figur 5 gezeigten Diagramms im Bereich des Farborts 14, der die Abhängigkeit des Farbortes 14 des von der zum Erzeugen von blauem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 4 erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle 4 zeigt. Es ist für verschiedene Temperaturen jeweils ein Farbort 14 eingezeichnet, wobei der Farbort 14 mit dem größten y-Wert der Temperatur 120°C und der Farbort 14 mit dem kleinsten y-Wert der Temperatur -40°C zugeordnet ist. Die in Figur 6 dargestellten Messwerte wurden mit Strompulsen mit einer Zeitdauer von 500ns und einer Wiederholrate von 500µs aufgenommen, um einen etwaigen Einfluss der Erwärmung der Sperrschicht der LED-Lichtquelle 4 ausschließen zu können.
  • Figur 7 zeigt einen weiteren Ausschnitt des in Figur 5 gezeigten Diagramms im Bereich des Farborts 15, der die Abhängigkeit des Farbortes 15 des von der zum Erzeugen von rotem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle 6 erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle 6 zeigt. Es ist für verschiedene Temperaturen jeweils ein Farbort 15 eingezeichnet, wobei der Farbort 15 mit dem größten y-Wert der Temperatur -40°C und der Farbort 15 mit dem kleinsten y-Wert der Temperatur 120°C zugeordnet ist. Die in Figur 7 dargestellten Messwerte wurden mit Strompulsen mit einer Zeitdauer von 500ns und einer Wiederholrate von 500µs aufgenommen, um einen etwaigen Einfluss der Erwärmung der Sperrschicht der LED-Lichtquelle 6 ausschließen zu können.
  • Die in den Figuren 2 bis 7 gezeigten Abhängigkeiten der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 bzw. des von den LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 jeweils erzeugten Lichts von der Temperatur der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 sowie der Stromstärke des jeweils die LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 versorgenden Gleichstroms wird über entsprechende Abhängigkeiten enthaltende Kennlinien bzw. Kennlinienfelder bei der individuellen Versorgung der LED-Lichtquellen 4, 5 und 6 mit Gleichstrom berücksichtigt, um die Helligkeit eines von einer entsprechenden Anordnung 2 emittierten Lichts einstellen zu können, ohne den Farbort dieses additiv gemischten Lichts zu verändern.
  • Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei der eine Regelung der Versorgung von n LED-Lichtquellen 1 bis n mit den individuellen Gleichströmen I1 bis In auf spezielle Art und Weise erfolgt. Zu dieser Regelung sind ein oder mehrere Kennlinien bzw. Kennfelder nötig, in welchen zum einen die Abhängigkeit des Farbortes bzw. der dominanten Wellenlänge λd des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von den einzelnen Gleichströmen I1 bis In durch die einzelnen LED-Lichtquellen 1 bis n berücksichtigt wird, ohne den Einfluss der jeweiligen Temperatur der einzelnen LED-Lichtquellen 1 bis n, welche, wie beschrieben, ermittelt wird, indem man die Gleichströme I1 bis In durch die LED-Lichtquellen 1 bis n nur kurz einschaltet und dabei die dominante Wellenlänge erfasst. Die Abhängigkeit des Farbortes des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von den einzelnen Gleichströmen I1 bis In durch die einzelnen LED-Lichtquellen 1 bis n ist bei der herkömmlichen pulsbreiten-modulierten Ansteuerung von LED-Lichtquellen bewusst ausgeschaltet. Zum anderen berücksichtigt die wenigstens eine Kennlinie bzw. das wenigstens eine Kennfeld die zusätzliche Abhängigkeit des Farbortes des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von den Temperaturen T der einzelnen LED-Lichtquellen 1 bis n bzw. den Temperaturen der Sperrschichten der einzelnen LED-Lichtquellen 1 bis n.
  • Es kann somit ein Kennfeld verwendet werden, in dem innerhalb von Wertebereichen für die einzelnen Größen alle möglichen n-Tupel für die Größen I1 bis In, λd, Q(Helligkeit des von der Anordnung 2 emittierten Lichts), T enthalten sind. Für die Helligkeit Q kann theoretisch auch der in Lumen gemessene Lichtstrom PHI verwendet werden. Allerdings wird man in der Praxis eher dazu neigen, eine normierte Helligkeit, beispielsweise zwischen Null (bzw. einer Untergrenze, z.B. 10 % der maximal erreichbaren Helligkeit) und 100 % der maximal erreichbaren Helligkeit (diese kann auch abhängig vom Farbort sein) zu verwenden. Bei dem Kennfeld sind einzig die Ströme I1 bis In echte unabhängige Parameter (innerhalb vorgegebener Wertebereiche). Die Parameter λd und Q sind abhängig von den unabhängigen Parametern I1 bis In und resultieren aus den unabhängigen Parametern. Auch der Parameter T ist nicht vollkommen von den unabhängigen Parametern I1 bis In unabhängig. Die unabhängigen Parameter I1 bis In beeinflussen die Sperrschichttemperatur der jeweiligen LED-Lichtquelle 1 bis n. Allerdings hängt die jeweilige Sperrschichttemperatur zusätzlich von der jeweiligen Umgebungstemperatur und vom jeweiligen Wärmeübergangswiderstand ab, welcher für die Abgabe von Wärme von der jeweiligen Sperrschicht an die Umgebung maßgeblich ist.
  • In einem ersten Schritt können Startwerte für Ströme I01 bis I0n abhängig von vorgegebenen Werten für den Farbort bzw. λd und die gewünschte Helligkeit Q (z.B. 80 % der maximalen Helligkeit) ermittelt werden. Diese Startwerte können beispielsweise für eine normale Temperatur T aus dem großen Kennfeld entnommen werden. Stattdessen kann hierfür auch ein eigenes Kennfeld verwendet werden, welches die Werte für I01 bis I0n, λd und Q für eine bestimmte Temperatur T (z.B. Zimmertemperatur) verknüpft.
  • In einem zweiten Schritt kann dann der Temperatureinfluss berücksichtigt werden, wo-bei ein Temperatursensor 7 einen Temperaturwert liefert, der bereits anfangs von einer Ausgangstemperatur abweicht. Aus dem Kennfeld, oder einem separaten Kennfeld, können dann neue Werte für die Gleichströme I1 bis In für den neuen Temperaturwert entnommen und die LED-Lichtquellen 1 bis n entsprechend angesteuert werden.
  • Der zweite Schritt kann auch aufgeteilt werden in zwei Teilschritte, wobei in einem ersten Teilschritt nur der Temperatureinfluss auf die Gleichströme I1 bis In korrigiert wird, um λd beizubehalten. Ein hierzu verwendetes Kennfeld kann nur die Temperaturabhängigkeit berücksichtigen, ohne den Einfluss der geänderten Gleichströme I1 bis In auf den Farbort des von der Anordnung 2 emittierten Lichts zu berücksichtigen. Ein solches Kennfeld kann zur Steuerung/Reglung von gepulst angesteuerten LED-Lichtquellen 1 bis n genügen, da hier keine Abhängigkeit des Farborts des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von den Gleichströmen I1 bis In von Temperatureffekten besteht. In einem zweiten Teilschritt können dann die geänderten Gleichströme I1 bis In mittels eines weiteren Kennfeldes, in dem die Abhängigkeit des Farborts des von der Anordnung 2 emittierten Lichts von den Gleichströmen I1 bis In berücksichtigt ist, so korrigiert werden, dass der gewünschte Farbort des von der Anordnung 2 emittierten Lichts erreicht bzw. beibehalten wird. Die geänderten Gleichströme I1 bis In werden dann wieder Einfluss auf die Temperatur T haben usw.. Auf die beschriebene Art und Weise kann ab drei solchen iterativen Schritten ein gewünschter Gleichgewichtszustand erreicht werden. Die Regelung kann alternativ aber auch (quasi-) kontinuierlich durchgeführt werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    System
    2
    Anordnung
    3
    Steuereinheit
    4
    LED-Lichtquelle
    5
    LED-Lichtquelle
    6
    LED-Lichtquelle
    7
    Temperatursensor
    8
    nichtflüchtiger elektronischer Speicher
    9
    elektronische Steuerung
    10
    Treiberschaltung
    11
    Treiberschaltung
    12
    Treiberschaltung
    13
    CIE-Normfarbtafel
    14
    Farbort
    15
    Farbort
    16
    Farbort
    17
    Planck'sche Kurve
    18
    Eingabeschnittstelle

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer zum Emittieren von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht eingerichteten Anordnung (2), die wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen (4, 5, 6) aufweist, weiche sich in einer dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei das von der Anordnung (2) emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen (4, 5, 6) jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart individuell mit Gleichstrom versorgt werden, dass eine vorgegebene dominante Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen Helligkeit dieses Lichts konstant ist, und/oder
    dass die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart individuell mit Gleichstrom versorgt werden, dass eine vorgegebene Helligkeit des von der Anordnung (2) emittierten Lichts unabhängig von der jeweiligen dominanten Wellenlänge dieses Lichts konstant ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine LED-Lichtquelle (4, 5, 6) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von dieser LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erzeugten Lichts von einer Stromstärke eines diese LED-Lichtquelle (4, 5, 6) versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erfasst wird, wobei diese LED-Lichtquelle (4, 5, 6) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von dieser LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle (4, 5, 6) mit Gleichstrom versorgt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine LED-Lichtquelle (4, 5, 6) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts von einer Stromstärke eines die Anordnung (2) insgesamt versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine LED-Lichtquelle (4, 5, 6) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts von einer Temperatur der Anordnung (2) mit Gleichstrom versorgt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine LED-Lichtquelle (4, 5, 6) unter Berücksichtigung der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle (4, 5, 6) versorgenden Gleichstroms mit Gleichstrom versorgt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart mit Gleichstrom versorgt werden, dass der Farbort des jeweils von der Anordnung (2) emittierten Lichts in zumindest einem vorgegebenen Teilbereich eines Farbtemperaturbereichs von 1500 K bis 10000 K auf oder in der Nähe der Planck'schen Kurve (17) liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart mit Gleichstrom versorgt werden, dass der Farbort des jeweils von der Anordnung (2) emittierten Lichts innerhalb einer einem auf der Planck'schen Kurve (17) liegenden Bezugsfarbton zugeordneten MacAdam-Ellipse mit dem bevorzugten Wert 10, 6, 4, 3 oder kleiner liegt.
  9. System (1) zum Erzeugen von in seiner Helligkeit und/oder seinem Farbort einstellbarem Licht, aufweisend wenigstens eine Anordnung (2) zum Emittieren von in seiner Helligkeit einstellbarem Licht und wenigstens eine zum Ansteuern der Anordnung (2) eingerichtete elektronische Steuereinheit (3), wobei die Anordnung (2) wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare LED-Lichtquellen (4, 5, 6) aufweist, welche sich in einer dominanten Wellenlänge des jeweils von ihnen erzeugten Lichts voneinander unterscheiden, wobei die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) derart ansteuerbar ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass das von der Anordnung (2) emittierte Licht durch additives Mischen des von den einzelnen LED-Lichtquellen (4, 5, 6) jeweils erzeugten Lichts erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elektronische Steuereinheit (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
  10. System (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (4, 5, 6) der Anordnung umfassen
    - wenigstens eine zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete LED-Lichtquelle (4), welche zumindest eine Leuchtdiode aufweist,
    - wenigstens eine zum Erzeugen von Konversionslicht mit einer in einem Konversionsbereich liegenden Farbe eingerichtete LED-Lichtquelle (5), die zumindest eine zum Erzeugen von blauem Licht eingerichtete Leuchtdiode und zumindest eine zur Photolumineszenz eingerichtete Konversionseinheit aufweist, und/oder
    - wenigstens eine zum Erzeugen von rotem oder grünem Licht eingerichteten LED-Lichtquelle (6), welche zumindest eine Leuchtdiode aufweist.
  11. System (1) nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch wenigstens einen Temperatursensor (7), mit dem die Temperatur von wenigstens einer LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erfassbar ist.
  12. System (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch wenigstens einen nichtflüchtigen elektronischen Speicher (8), in dem Informationen gespeichert sind, welche zur Ermittlung der Stromstärken der individuellen Versorgungsströme für wenigstens eine der wenigstens zwei der LED-Lichtquellen (4, 5, 6) dienen.
  13. System (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nichtflüchtigen elektronischen Speicher (8), zumindest gespeichert ist:
    - eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erzeugten Lichts von einer Stromstärke eines diese LED-Lichtquelle (4, 5, 6) versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information und/oder
    - eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts von einer Stromstärke eines die Anordnung (2) insgesamt versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information, und/oder
    - eine Abhängigkeit einer Stromstärke eines wenigstens eine LED-Lichtquelle (4, 5, 6) versorgenden Gleichstroms von der Stromstärke eines wenigstens eine weitere LED-Lichtquelle (4, 5, 6) versorgenden Gleichstroms oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information.
  14. System (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nichtflüchtigen elektronischen Speicher gespeichert ist
    - eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von wenigstens einer LED-Lichtquelle (4, 5, 6) erzeugten Lichts von der Temperatur dieser LED-Lichtquelle (4, 5, 6) oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information, und/oder
    - eine Abhängigkeit der dominanten Wellenlänge des von der Anordnung (2) emittierten Lichts von einer Temperatur der Anordnung (2) oder eine andere, diese Abhängigkeit beinhaltende Information.
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