EP3981224A1 - Verfahren zum betreiben eines leuchtdioden-moduls und leuchtdioden-modul - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines leuchtdioden-moduls und leuchtdioden-modul

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EP3981224A1
EP3981224A1 EP20729060.2A EP20729060A EP3981224A1 EP 3981224 A1 EP3981224 A1 EP 3981224A1 EP 20729060 A EP20729060 A EP 20729060A EP 3981224 A1 EP3981224 A1 EP 3981224A1
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EP
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light
emitting diodes
emitting diode
gamut
driver device
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Stefan Franke
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Volkswagen AG
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    • H05B45/24—Controlling the colour of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
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    • H05B45/30—Driver circuits
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    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/345—Current stabilisation; Maintaining constant current

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a light-emitting diode module and a
  • three light-emitting diodes are usually combined with one another.
  • the light emitted by a red, a green and a blue light-emitting diode spans a gamut. All color locations within the gamut can be reached and associated color impressions generated by means of additive color mixing.
  • the focal wavelengths of the light-emitting diodes vary, the gamut provided by the light-emitting diodes also changes.
  • DE 10 2008 025 865 A1 discloses a method for operating a light-emitting diode module consisting of a number of differently colored light-emitting diodes which can be controlled by a control circuit via control signals, the control circuit having at least one EPROM from which the control signals can be called up, where in
  • EPROM the parameters of a color space for the light control of the light emitting diode module are stored, and that the data stored in the EPROM are read out by the electronics, all necessary color components of the individual light emitting diodes are calculated and used to calculate the necessary color components.
  • the invention is based on the object of creating a method for operating a light-emitting diode module and a light-emitting diode module, in which even when fluctuating
  • Emission properties of the light emitting diodes can be provided a predetermined gamut.
  • the object is achieved by a method with the features of claim 1 and a light-emitting diode module with the features of claim 6.
  • Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
  • a method for operating a light-emitting diode module comprising at least three different-colored light-emitting diodes which together span a gamut of adjustable color locations and which are controlled by means of a driver device via control signals, with current intensities with which the at least three different colored light-emitting diodes are operated in each case, are adapted for setting predetermined corner points of the gamut, so that a predetermined gamut is provided.
  • a light-emitting diode module comprising at least three
  • driver device is designed to control the at least three light-emitting diodes via control signals, with current intensities with which the at least three different-colored light-emitting diodes are operated for setting predetermined corner points of the gamut are adjusted so that a
  • predetermined gamut can be provided.
  • the method and the light-emitting diode module enable fluctuations in the
  • Compensate for the emission properties of the light emitting diodes This is done by changing or adapting a current intensity with which a light-emitting diode is operated. By changing the current strength, the emitted spectrum changes and in particular one
  • Center of gravity wavelength which can also be referred to as the dominant wavelength. If the current intensity is tripled, for example, from the usual 20 mA to 60 mA, a centroid wavelength changes by approx. 5 nm. This effect is used to adapt the gamut spanned by the at least three light-emitting diodes. For each of the at least three light-emitting diodes, the current intensity is selected or adapted individually, so that a focal wavelength that is necessary in each case to simulate a predetermined gamut is set.
  • three light-emitting diodes are used, one red light-emitting diode
  • a green light-emitting diode (wavelength range from 500-560 nm) and a blue light-emitting diode (wavelength range from 430-480 nm) can be combined to form a light-emitting diode module.
  • a gamut describes an area in the color space that can be reproduced with the light-emitting diode module through additive color mixing.
  • the range can be illustrated, for example, using the CIE chromaticity diagram (CIE1931).
  • Center of gravity wavelength, from the current strength can be determined empirically, for example.
  • the dependency can also be calculated by means of a simulation.
  • the light-emitting diodes are controlled in particular by means of pulse width modulation.
  • the pulse width modulated pulses are provided by means of the driver device.
  • a focus wavelength of the respective light-emitting diode is established or adapted via a current intensity, that is to say an amplitude, of the pulses.
  • An intensity of the emitted light is controlled by means of the driver device via the pulse width of the pulses, so that a desired color location within the gamut is achieved through additive color mixing.
  • the driver device can be designed as a combination of hardware and software, for example as program code that is executed on a microcontroller or microprocessor.
  • Series resistance can be adjusted. This is a particularly simple implementation of the method and the light-emitting diode module in terms of complexity, since only the series resistor has to be adapted, but the rest of the control can be retained. This allows effort and costs to be kept low. Depending on a
  • a current intensity is calculated for the target wavelength for the centroid wavelength is necessary to achieve the target wavelength. Then, depending on an available operating voltage, a suitable series resistor is selected for the respective light-emitting diode and installed in the light-emitting diode module.
  • the current intensities are adapted by means of the driver device, the driver device adapting the control signals accordingly for this purpose.
  • the driver device matches the amplitude of the
  • pulse width modulated pulses This allows flexible adaptation. A renewed adjustment at a later point in time is also possible without great effort, since only associated parameters have to be changed in the driver device.
  • LED module takes place, but then no further or renewed adjustment takes place. However, it can also be provided that the adaptation takes place during ongoing operation of the light-emitting diode module.
  • a change in intensity caused by the adaptation of the current intensities is compensated for by adapting the control signals.
  • an overall intensity can be kept constant.
  • a pulse width of the pulse width modulated pulses is adapted accordingly.
  • a pulse width is reduced with an increasing intensity, but increased with a decreasing intensity.
  • the adaptation of the pulse width takes place in such a way that an effective current strength is kept constant when a light-emitting diode is driven.
  • At least one emission property is recorded and / or obtained for each of the at least three light-emitting diodes, a value of the adjusted current intensity being determined in each case on the basis of the recorded and / or obtained at least one emission property.
  • the light-emitting diode module can be set to a predetermined gamut before use.
  • the LED module can be installed at the final place of use.
  • the driver device has a memory in which the emission properties are stored before the light-emitting diode module is arranged at or in a final place of use. The driver device calculates on the basis of the stored
  • Emission properties the adjusted current strengths and stored them in the memory.
  • the driver device then makes the respective calculated current levels available.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the light-emitting diode module
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an embodiment of the method for operating a light-emitting diode module.
  • Fig. 1 a schematic representation of an embodiment of the light-emitting diode module 1 is shown.
  • the light-emitting diode module 1 comprises three light-emitting diodes 2, 3, 4 of different colors and a driver device 5.
  • the different colored light emitting diodes 2, 3, 4 each have focal wavelengths that provide red light, green light and blue light.
  • the light-emitting diode 2 emits in the red wavelength range, that is to say an associated focal point wavelength is in the range from 580-650 nm;
  • the light-emitting diode 3 emits in the green wavelength range, that is to say an associated focal wavelength is in the range of 500-560 nm;
  • the light-emitting diode 4 emits in the blue wavelength range, that is to say the focal wavelength is in the range from 430-480 nm.
  • the driver device 5 is designed in such a way that the light-emitting diodes 2, 3, 4 are controlled via control signals 6.
  • the control signals 6 include pulse-width-modulated pulses that are defined by an amplitude and a pulse width. It is provided that the current intensities with which the light-emitting diodes 2, 3, 4 are operated in each case are adapted to set predetermined corner points of the gamut, so that a predetermined gamut is provided. For example, it can be provided that a key wavelength of the light-emitting diode 2 has to be shifted by 3 nm in order to be able to provide the predetermined gamut. Accordingly, a current strength or an amplitude of the pulse-width-modulated pulses used to drive this light-emitting diode 2 is increased to a sufficient extent. It can further be provided in the example that the
  • Main wavelength of the light emitting diode 3 must be reduced by 2 nm.
  • a current strength or an amplitude of the pulse-width-modulated pulses used to drive this light-emitting diode 3 is sufficiently reduced, etc.
  • the corner points of the spanned gamut also shift, so that the gamut changes accordingly and thereby at least approximates a predetermined gamut can be.
  • a predefined or desired color location within the gamut is set by setting a pulse width of the pulses used in each case to drive the light-emitting diodes 2, 3, 4. The given resp.
  • the driver device 5 is informed of the desired color location, for example via a color location signal 8. In this way, an intensity emitted in each case by the light-emitting diodes 2, 3, 4 can be set.
  • the intensity required in each case is calculated by means of the driver device 5 and determined via the pulse widths of the pulse-width-modulated control signals 6.
  • the desired color location is achieved via an additive color mixture of the electromagnetic radiation emitted in each case by the light-emitting diodes 2, 3, 4.
  • the respective series resistors 7 are selected and arranged in such a way that, starting from a supply voltage or signal voltage, the respectively specified current strength or the respectively specified amplitude of the pulses is achieved.
  • the series resistors 7 are connected in series in the respective signal path between the driver device 5 and the light-emitting diodes 2, 3, 4.
  • the current intensities are (actively) adapted by means of the driver device 5, the driver device 5 for this purpose correspondingly adapting the control signals 6, in particular an amplitude of the pulse-width-modulated pulses. It can furthermore be provided that a change in intensity caused by the adaptation of the current strengths is compensated for by adapting the control signals. In particular, a pulse width of the pulse width modulated pulses is then adapted for this purpose. It can be provided, for example, that the pulse widths of the
  • Driver device are each adapted so that an effective current strength remains the same.
  • At least one emission property 9 is detected and / or obtained for each of the three light-emitting diodes 2, 3, 4, a value of the adapted
  • Amperage is determined in each case on the basis of the detected and / or obtained at least one emission property 9.
  • the driver device 5 can receive, in particular receive, a centroid wavelength of the respective light-emitting diodes 2, 3, 4 as an emission property 9.
  • the centroid wavelengths are measured, for example, by a manufacturer of the light-emitting diodes 2, 3, 4 and made available in the form of a data sheet.
  • the driver device 5 determines the adapted current intensities, for example by comparing with wavelengths of corner points of the predetermined gamut.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the method for
  • a predetermined gamut or its three corner points is provided. This is done by receiving wavelengths at the three corner points of the gamut, for example by means of the driver device.
  • emission properties of three light-emitting diodes are obtained.
  • the three light-emitting diodes cover the three colors red, green and blue, which are intended to span the gamut.
  • the emission properties obtained are taken, for example, from technical data sheets of a manufacturer of the light-emitting diodes and in particular include a respective focal wavelength or dominant wavelength of one of the
  • Light emitting diodes emitted electromagnetic radiation.
  • a method step 102 differences between the wavelengths of the corner points of the predetermined gamut and the respective corresponding centroid wavelengths of the light-emitting diodes are determined.
  • the respective current strengths or amplitudes for driving the light-emitting diodes are determined on the basis of the determined differences.
  • the determined current intensities are provided in an alternative by selecting and connecting series resistors.
  • the Driver device stored.
  • the driver device then controls the respective light emitting diodes with current intensities or amplitudes according to the stored values.
  • pulse widths of control signals for driving the individual light-emitting diodes are then calculated, the pulse widths being selected in such a way that a predetermined or desired color location is achieved within the spanned gamut.
  • Control signals is compensated.
  • the advantage of the light-emitting diode module and the method is that a uniform color impression can be produced even if the emission properties of the light-emitting diodes used fluctuate due to manufacturing tolerances.
  • the same or the same color impressions can always be produced regardless of the specific batches of light emitting diodes used.
  • uniform color impressions can be produced across all of the light-emitting diode modules used. Since the

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

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls und Leuchtdioden-Modul Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls (1), wobei das Leuchtdioden-Modul (1) mindestens drei verschiedenfarbige Leuchtdioden (2,3,4) umfasst, die gemeinsam einen Gamut von einstellbaren Farborten aufspannen und die mittels einer Treibereinrichtung (5) über Ansteuersignale (6) angesteuert werden, wobei Stromstärken, mit denen die mindestens drei verschiedenfarbigen Leuchtdioden (2,3,4) jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst werden, sodass ein vorgegebener Gamut bereitgestellt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Leuchtdioden- Modul (1).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls und Leuchtdioden-Modul
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls und ein
Leuchtdioden-Modul.
Bei der Herstellung von Leuchtdioden kommt es auf Grund von Schwankungen von Parametern der Halbleiterstruktur der Leuchtdioden zu einer Streuung der optischen Eigenschaften. Dies äußert sich insbesondere in Form von unterschiedlichen Emissionsspektren und
unterschiedlichen Schwerpunktwellenlängen der Leuchtdioden.
Zum Erzeugen einer Vielzahl von unterschiedlichen Farbeindrücken werden üblicherweise drei Leuchtdioden miteinander kombiniert. Hierbei spannt das von einer roten, einer grünen und einer blauen Leuchtdiode emittierte Licht einen Gamut auf. Über eine additive Farbmischung können alle Farborte innerhalb des Gamuts erreicht und zugehörige Farbeindrücke erzeugt werden. Variieren jedoch die Schwerpunktwellenlängen der Leuchtdioden, so ändert sich auch der von den Leuchtdioden bereitgestellte Gamut.
Aus der DE 10 2008 025 865 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Leuchtdioden-Moduls bestehend aus einer Anzahl von verschiedenfarbigen Leuchtdioden bekannt, die von einer Ansteuerschaltung über Ansteuersignale ansteuerbar sind, wobei die Ansteuerschaltung mindestens ein EPROM aufweist, aus dem die Ansteuersignale abrufbar sind, wobei im
EPROM die Parameter eines Farbraums für die Lichtsteuerung des Leuchtdioden-Moduls gespeichert sind, und dass die im EPROM gespeicherten Daten von der Elektronik ausgelesen, alle notwendigen Farbanteile der einzelnen Leuchtdioden berechnet und zur Berechnung der notwendigen Farbanteile herangezogen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden- Moduls und ein Leuchtdioden-Modul zu schaffen, bei denen auch bei schwankenden
Emissionseigenschaften der Leuchtdioden ein vorgegebener Gamut bereitgestellt werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Leuchtdioden-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls zur Verfügung gestellt, wobei das Leuchtdioden-Modul mindestens drei verschiedenfarbige Leuchtdioden umfasst, die gemeinsam einen Gamut von einstellbaren Farborten aufspannen und die mittels einer Treibereinrichtung über Ansteuersignale angesteuert werden, wobei Stromstärken, mit denen die mindestens drei verschiedenfarbigen Leuchtdioden jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst werden, sodass ein vorgegebener Gamut bereitgestellt wird.
Ferner wird ein Leuchtdioden-Modul geschaffen, umfassend mindestens drei
verschiedenfarbige Leuchtdioden, die gemeinsam einen Gamut von einstellbaren Farborten aufspannen, und eine Treibereinrichtung, wobei die Treibereinrichtung derart ausgebildet ist, die mindestens drei Leuchtdioden über Ansteuersignale anzusteuern, wobei Stromstärken, mit denen die mindestens drei verschiedenfarbigen Leuchtdioden jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst sind, sodass ein
vorgegebener Gamut bereitgestellt werden kann.
Das Verfahren und das Leuchtdioden-Modul ermöglichen es, Schwankungen im
Herstellungsprozess und hierdurch hervorgerufene Schwankungen bei den
Emissionseigenschaften der Leuchtdioden auszugleichen. Dies erfolgt, indem eine Stromstärke, mit der eine Leuchtdiode betrieben wird, verändert bzw. angepasst wird. Durch das Verändern der Stromstärke ändert sich das emittierte Spektrum und insbesondere eine
Schwerpunktwellenlänge, welche auch als dominante Wellenlänge bezeichnet werden kann. Wird die Stromstärke beispielsweise von den üblichen 20 mA auf 60 mA verdreifacht, so ändert sich eine Schwerpunktwellenlänge um ca. 5 nm. Dieser Effekt wird genutzt, um den von den mindestens drei Leuchtdioden aufgespannten Gamut anzupassen. Für jede der mindestens drei Leuchtdioden wird die Stromstärke individuell gewählt bzw. angepasst, sodass eine jeweils zum Nachbilden eines vorgegebenen Gamuts notwendige Schwerpunktwellenlänge eingestellt wird.
Herstellungsbedingt treten die genannten Schwankungen in den Emissionseigenschaften immer auf. Die Hersteller von Leuchtdioden vermessen daher üblicherweise nach dem
Herstellen die Leuchtdioden und klassifizieren diese gemäß einer jeweiligen
Schwerpunktwellenlänge nach bestimmten Wellenlängenbereichen (engl.„bins“). Anschließend werden die Leuchtdioden jeweils für diese Wellenlängenbereiche vertrieben. Durch das beschriebene Verfahren und das beschriebene Leuchtdioden-Modul ist es daher möglich, eine größere Anzahl dieser Wellenlängenbereiche zu verwenden, wodurch ein Angebot zunimmt und Kosten eingespart werden können.
Insbesondere werden drei Leuchtdioden verwendet, wobei eine rote Leuchtdiode
(Wellenlängenbereich von 580-650 nm), eine grüne Leuchtdiode (Wellenlängenbereich von 500-560 nm) und eine blaue Leuchtdiode (Wellenlängenbereich von 430-480 nm) miteinander zu einem Leuchtdioden-Modul kombiniert werden.
Ein Gamut bezeichnet einen Bereich im Farbraum, der mit dem Leuchtdioden-Modul durch additive Farbmischung nachgestellt werden kann. Der Bereich kann beispielsweise mittels des CIE-Chromatizitätsdiagramm (CIE1931) veranschaulicht werden.
Eine Abhängigkeit der Emissionseigenschaften der Leuchtdioden, insbesondere der
Schwerpunktwellenlänge, von der Stromstärke kann beispielsweise empirisch bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Abhängigkeit auch mittels einer Simulation berechnet werden.
Das Ansteuern der Leuchtdioden erfolgt insbesondere mittels einer Pulsweitenmodulation. Die pulsweitenmodulierten Pulse werden mittels der Treibereinrichtung bereitgestellt. Über eine Stromstärke, das heißt eine Amplitude, der Pulse wird eine Schwerpunktwellenlänge der jeweiligen Leuchtdiode festgelegt bzw. angepasst. Über die Pulsweite der Pulse wird eine Intensität des emittierten Lichts mittels der Treibereinrichtung gesteuert, sodass durch additive Farbmischung ein gewünschter Farbort innerhalb des Gamuts erreicht wird.
Die Treibereinrichtung kann als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Stromstärken jeweils mittels eines
Vorwiderstands angepasst werden. Dies ist eine im Hinblick auf einen Aufwand besonders einfache Umsetzung des Verfahrens und des Leuchtdioden-Moduls, da nur der Vorwiderstand angepasst werden muss, die restliche Ansteuerung jedoch beibehalten werden kann. Ein Aufwand und Kosten können hierdurch gering gehalten werden. In Abhängigkeit einer
Zielwellenlänge für die Schwerpunktwellenlänge wird eine Stromstärke berechnet, die notwendig ist, um die Zielwellenlänge zu erreichen. Anschließend wird in Abhängigkeit einer verfügbaren Betriebsspannung ein geeigneter Vorwiderstand für die jeweilige Leuchtdiode ausgewählt und in dem Leuchtdioden-Modul verbaut.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Stromstärken mittels der Treibereinrichtung angepasst werden, wobei die Treibereinrichtung hierzu die Ansteuersignale entsprechend anpasst. Insbesondere passt die Treibereinrichtung hierzu die Amplitude der
pulsweitenmodulierten Pulse an. Hierdurch kann eine flexible Anpassung erfolgen. Auch ein erneutes Anpassen zu einem späteren Zeitpunkt ist ohne großen Aufwand möglich, da lediglich zugehörige Parameter in der Treibereinrichtung geändert werden müssen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Anpassen vor einer ersten Inbetriebnahme des
Leuchtdioden-Moduls erfolgt, anschließend jedoch keine weitere oder erneute Anpassung mehr erfolgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Anpassen beim laufenden Betrieb des Leuchtdioden-Moduls erfolgt.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine durch das Anpassen der Stromstärken jeweils hervorgerufene Intensitätsänderung jeweils durch Anpassen der Ansteuersignale ausgeglichen wird. Hierdurch kann eine Gesamtintensität konstant gehalten werden.
Insbesondere wird eine Pulsweite der pulsweitenmodulierten Pulse entsprechend angepasst. Einfach ausgedrückt wird eine Pulsweite bei einer ansteigenden Intensität verringert, bei einer sinkenden Intensität hingegen vergrößert. Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass das Anpassen der Pulsweite derart erfolgt, dass eine Effektivstromstärke beim Treiben einer Leuchtdiode konstant gehalten wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Emissionseigenschaft für jede der mindestens drei Leuchtdioden erfasst und/oder erhalten wird, wobei ein Wert der angepassten Stromstärke jeweils auf Grundlage der erfassten und/oder erhaltenen mindestens einen Emissionseigenschaft festgelegt wird. Hierdurch kann das Leuchtdioden-Modul vor einer Verwendung auf einen vorgegebenen Gamut eingestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Hersteller von Leuchtdioden, aus denen ein Leuchtdioden-Modul zusammengestellt werden soll, für jede der Leuchtdioden Emissionseigenschaften,
insbesondere eine Schwerpunktwellenlänge, beispielsweise in Form eines Datenblattes oder einer elektronischen Datei bereitstellt. Diese Emissionseigenschaften, insbesondere die Schwerpunktwellenlänge, werden anschließend beim Durchführen des Verfahrens verwendet, um die Stromstärken, mit denen die jeweiligen Leuchtdioden betrieben werden, zu berechnen und anzupassen. Sind die Stromstärken angepasst, kann das Leuchtdioden-Modul am endgültigen Verwendungsort verbaut werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Treibereinrichtung einen Speicher aufweist, in dem die Emissionseigenschaften vor einem Anordnen des Leuchtdioden-Moduls an oder in einem endgültigen Verwendungsort hinterlegt werden. Die Treibereinrichtung berechnet auf Grundlage der hinterlegten
Emissionseigenschaften die angepassten Stromstärken und hinterlegt diese in dem Speicher. Anschließend stellt die T reibereinrichtung die jeweils berechneten Stromstärken zur Verfügung.
Merkmale zur Ausgestaltung des Leuchtdioden-Moduls ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen des Verfahrens. Die Vorteile des Leuchtdioden-Moduls sind hierbei jeweils die gleichen wie bei den Ausgestaltungen des Verfahrens.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Leuchtdioden-Moduls;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Leuchtdioden-Moduls 1 gezeigt. Das Leuchtdioden-Modul 1 umfasst drei verschiedenfarbige Leuchtdioden 2, 3, 4 und eine Treibereinrichtung 5.
Die verschiedenfarbigen Leuchtdioden 2, 3, 4 weisen jeweils Schwerpunktwellenlängen auf, die rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht bereitstellen. Die Leuchtdiode 2 emittiert im roten Wellenlängenbereich, das heißt eine zugehörige Schwerpunktwellenlänge liegt im Bereich von 580-650 nm; die Leuchtdiode 3 emittiert im grünen Wellenlängenbereich, das heißt eine zugehörige Schwerpunktwellenlänge liegt im Bereich von 500-560 nm; und die Leuchtdiode 4 emittiert im blauen Wellenlängenbereich, das heißt die Schwerpunktwellenlänge liegt im Bereich von 430-480 nm. Gemeinsam spannen die Leuchtdioden 2, 3 ,4 bzw. die jeweiligen
Schwerpunktwellenlängen einen Gamut auf.
Die Treibereinrichtung 5 ist derart ausgebildet, die Leuchtdioden 2, 3, 4 über Ansteuersignale 6 anzusteuern. Die Ansteuersignale 6 umfassen hierbei pulsweitenmodulierte Pulse, die durch eine Amplitude und eine Pulsweite definiert sind. Es ist vorgesehen, dass Stromstärken, mit denen die Leuchtdioden 2, 3, 4 jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst sind, sodass ein vorgegebener Gamut bereitgestellt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Schwerpunktwellenlänge der Leuchtdiode 2 um 3 nm verschoben werden muss, um den vorgegebenen Gamut bereitstellen zu können. Entsprechend wird eine zum Treiben dieser Leuchtdiode 2 verwendete Stromstärke bzw. eine Amplitude der pulsweitenmodulierten Pulse in ausreichendem Maße erhöht. Weiter kann im Beispiel vorgesehen sein, dass die
Schwerpunktwellenlänge der Leuchtdiode 3 um 2 nm verringert werden muss. Entsprechend wird eine zum Treiben dieser Leuchtdiode 3 verwendete Stromstärke bzw. eine Amplitude der pulsweitenmodulierten Pulse in ausreichendem Maße verringert usw. Durch das Verschieben der Schwerpunktwellenlängen verschieben sich auch die Eckpunkte des aufgespannten Gamuts, sodass der Gamut sich entsprechend ändert und hierdurch einem vorgegebenen Gamut zumindest angenähert werden kann.
Nach dem Bereitstellen des vorgegebenen Gamuts wird ein vorgegebener bzw. gewünschter Farbort innerhalb des Gamuts dadurch eingestellt, dass eine Pulsweite der jeweils zum Treiben der Leuchtdioden 2, 3, 4 verwendeten Pulse eingestellt wird. Der vorgegebene bzw.
gewünschte Farbort wird der Treibereinrichtung 5 beispielsweise über ein Farbortsignal 8 mitgeteilt. Hierdurch kann eine von den Leuchtdioden 2, 3, 4 jeweils emittierte Intensität eingestellt werden. Die jeweils erforderliche Intensität wird mittels der Treibereinrichtung 5 berechnet und über die Pulsweiten der pulsweitenmodulierten Ansteuersignale 6 festgelegt. Über eine additive Farbmischung der jeweils von den Leuchtdioden 2, 3, 4 emittierten elektromagnetischen Strahlung wird der gewünschte Farbort erreicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Stromstärken jeweils mittels eines Vorwiderstands 7 angepasst werden. Die jeweiligen Vorwiderstände 7 werden hierbei derart gewählt und angeordnet, dass ausgehend von einer Versorgungsspannung bzw. Signalspannung die jeweils vorgegebene Stromstärke bzw. die jeweils vorgegebene Amplitude der Pulse erreicht wird. In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Vorwiderstände 7 in den jeweiligen Signalweg zwischen die Treibereinrichtung 5 und die Leuchtdioden 2, 3, 4 in Reihe geschaltet.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Stromstärken mittels der Treibereinrichtung 5 (aktiv) angepasst werden, wobei die Treibereinrichtung 5 hierzu die Ansteuersignale 6, insbesondere eine Amplitude der pulsweitenmodulierten Pulsen, entsprechend anpasst. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine durch das Anpassen der Stromstärken jeweils hervorgerufene Intensitätsänderung jeweils durch Anpassen der Ansteuersignale ausgeglichen wird. Insbesondere wird hierzu dann eine Pulsweite der pulsweitenmodulierten Pulse angepasst. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Pulsweiten von der
Treibereinrichtung jeweils derart angepasst werden, dass eine Effektivstromstärke gleich bleibt.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass mindestens ein Emissionseigenschaft 9 für jede der drei Leuchtdioden 2, 3, 4 erfasst und/oder erhalten wird, wobei ein Wert der angepassten
Stromstärke jeweils auf Grundlage des erfassten und/oder erhaltenen mindestens einen Emissionseigenschaft 9 festgelegt wird. Insbesondere kann die Treibereinrichtung 5 als Emissionseigenschaft 9 eine Schwerpunktwellenlänge der jeweiligen Leuchtdioden 2, 3, 4 erhalten, insbesondere empfangen. Die Schwerpunktwellenlängen werden beispielsweise von einem Hersteller der Leuchtdioden 2, 3, 4 gemessen und in Form eines Datenblattes bereitgestellt. Auf Grundlage der empfangenen Emissionseigenschaften 9 bestimmt die Treibereinrichtung 5 die angepassten Stromstärken, beispielsweise durch Vergleichen mit Wellenlängen von Eckpunkten des vorgegeben Gamuts.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens zum
Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls gezeigt.
In einem Verfahrensschritt 100 wird ein vorgegebener Gamut bzw. dessen drei Eckpunkte bereitgestellt. Dies erfolgt, indem Wellenlängen zu den drei Eckpunkten des Gamuts, beispielsweise mittels der Treibereinrichtung, empfangen werden.
In einem Verfahrensschritt 101 werden Emissionseigenschaften von drei Leuchtdioden erhalten. Die drei Leuchtdioden decken die drei Farben Rot, Grün und Blau ab, die den Gamut aufspannen sollen. Die erhaltenen Emissionseigenschaften sind beispielsweise technischen Datenblättern eines Herstellers der Leuchtdioden entnommen, und umfassen insbesondere eine jeweilige Schwerpunktwellenlänge bzw. dominante Wellenlänge einer von den
Leuchtdioden emittierten elektromagnetischen Strahlung.
In einem Verfahrensschritt 102 werden Differenzen zwischen den Wellenlängen der Eckpunkte des vorgegebenen Gamuts und den jeweils korrespondierenden Schwerpunktwellenlängen der Leuchtdioden bestimmt. ln einem Verfahrensschritt 103 werden die jeweiligen Stromstärken bzw. Amplituden zum Treiben der Leuchtdioden auf Grundlage der bestimmten Differenzen bestimmt.
In einem Verfahrensschritt 104 werden die bestimmten Stromstärken in einer Alternative durch Auswählen und Vorschalten von Vorwiderständen bereitgestellt. In einer anderen Alternative werden die Werte für die bestimmten Stromstärken für jede der Leuchtdioden in der
Treibereinrichtung hinterlegt. Die Treibereinrichtung steuert die jeweiligen Leuchtdioden anschließend mit Stromstärken bzw. Amplituden gemäß den hinterlegten Werten an.
In einem Verfahrensschritt 105 werden anschließend Pulsweiten von Ansteuersignalen zum Treiben der einzelnen Leuchtdioden berechnet, wobei die Pulsweiten derart gewählt werden, dass ein vorgegebener bzw. gewünschter Farbort innerhalb des aufgespannten Gamuts erreicht wird.
Es kann im Verfahrensschritt 105 vorgesehen sein, dass eine durch das Anpassen der Stromstärken jeweils hervorgerufene Intensitätsänderung jeweils durch Anpassen der
Ansteuersignale ausgeglichen wird. Insbesondere wird hierzu die Pulsweite der
pulsweitenmodulierten Pulse angepasst.
Der Vorteil des Leuchtdioden-Moduls und des Verfahrens ist, dass auch bei auf Grund von Herstellungstoleranzen schwankenden Emissionseigenschaften von verwendeten Leuchtdioden ein einheitlicher Farbeindruck hervorgerufen werden kann. Insbesondere kann hierdurch bei Anwendungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, unabhängig von den konkret verwendeten Chargen von Leuchtdioden stets der oder die gleichen Farbeindrücke hervorgerufen werden. Auch bei Verwendung mehrerer Leuchtdioden-Module können einheitliche Farbeindrücke über sämtliche verwendeten Leuchtdioden-Module hinweg hervorgerufen werden. Da die
Emissionseigenschaften, insbesondere eine Schwerpunktwellenlänge, im Rahmen des
Verfahrens angepasst werden können, können auf Grund einer größeren Bandbreite an verwendbaren Leuchtdioden Kosten eingespart werden. Bezugszeichenliste
Leuchtdioden-Modul
Leuchtdiode
Leuchtdiode
Leuchtdiode
Treibereinrichtung
Ansteuersignal
Vorwiderstand
Farbortsignal
Emissionseigenschaft
-105 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Leuchtdioden-Moduls (1), wobei das Leuchtdioden- Modul (1) mindestens drei verschiedenfarbige Leuchtdioden (2,3,4) umfasst, die gemeinsam einen Gamut von einstellbaren Farborten aufspannen und die mittels einer Treibereinrichtung (5) über Ansteuersignale (6) angesteuert werden,
wobei Stromstärken, mit denen die mindestens drei verschiedenfarbigen
Leuchtdioden (2,3,4) jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst werden, sodass ein vorgegebener Gamut bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärken jeweils mittels eines Vorwiderstands (7) angepasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärken mittels der Treibereinrichtung (5) angepasst werden, wobei die Treibereinrichtung (5) hierzu die Ansteuersignale (6) entsprechend anpasst.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch das Anpassen der Stromstärken jeweils hervorgerufene Intensitätsänderung jeweils durch Anpassen der Ansteuersignale (6) ausgeglichen wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Emissionseigenschaft (9) für jede der mindestens drei
Leuchtdioden (2,3,4) erfasst und/oder erhalten wird, wobei ein Wert der angepassten Stromstärke jeweils auf Grundlage der erfassten und/oder erhaltenen mindestens einen Emissionseigenschaft (9) festgelegt wird.
6. Leuchtdioden-Modul (1), umfassend:
mindestens drei verschiedenfarbige Leuchtdioden (2,3,4), die gemeinsam einen Gamut von einstellbaren Farborten aufspannen, und
eine Treibereinrichtung (5), wobei die Treibereinrichtung (5) derart ausgebildet ist, die mindestens drei Leuchtdioden (2,3,4) über Ansteuersignale (6) anzusteuern, wobei Stromstärken, mit denen die mindestens drei verschiedenfarbigen
Leuchtdioden (2,3,4) jeweils betrieben werden, zum Einstellen von vorgegebenen Eckpunkten des Gamuts angepasst sind, sodass ein vorgegebener Gamut bereitgestellt werden kann.
7. Leichtdioden-Modul (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Vorwiderstände (7), wobei die Vorwiderstände (7) derart ausgewählt und angeordnet sind, dass beim
Ansteuern der Leuchtdioden (2,3,4) jeweils die angepassten Stromstärken verwendet werden.
8. Leuchtdioden-Modul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Treibereinrichtung (5) ferner derart ausgebildet ist, die jeweiligen Stromstärken anzupassen.
9. Leuchtdioden-Modul (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinrichtung (5) ferner derart ausgebildet ist, eine durch das Anpassen der Stromstärken jeweils hervorgerufene Intensitätsänderung jeweils durch Anpassen der Ansteuersignale (6) auszugleichen.
10. Leuchtdioden-Modul (5) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinrichtung (5) derart ausgebildet ist, mindestens eine
Emissionseigenschaft (9) für jede der mindestens drei Leuchtdioden (2,3,4) zu erhalten und einen Wert der angepassten Stromstärke jeweils auf Grundlage der jeweils erhaltenen mindestens einen Emissionseigenschaft (9) festzulegen.
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