WO2006063937A1 - Helligkeitssensor - Google Patents

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WO2006063937A1
WO2006063937A1 PCT/EP2005/056378 EP2005056378W WO2006063937A1 WO 2006063937 A1 WO2006063937 A1 WO 2006063937A1 EP 2005056378 W EP2005056378 W EP 2005056378W WO 2006063937 A1 WO2006063937 A1 WO 2006063937A1
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WO
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brightness
electroluminescent element
voltage
brightness sensor
sensor
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Application number
PCT/EP2005/056378
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerfried RÜDIGER
Jens Richter
Oliver Narwark
Original Assignee
Schreiner Group Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Schreiner Group Gmbh & Co. Kg filed Critical Schreiner Group Gmbh & Co. Kg
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Priority to EP05813401A priority patent/EP1825718A1/de
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • 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
    • H05B44/00—Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to brightness sensors, in particular also brightness sensors for detecting the ambient brightness for controlling electroluminescent elements.
  • Brightness, i. incident radiation in the spectral region of visible light is usually measured by means of photoelectric sensors. These include photoresistors, photodiodes, photoelements, vacuum photovoltaic cells or gas-filled photocells.
  • the conventional photoelectric sensors often reach the limits. This is due to the small dimensions of the measuring light receiving surfaces called sensors.
  • the integral incidence of light on a larger area is interesting, for example, as a measured variable if the "ambient brightness” or "room brightness” is to be determined, ie the illumination of a room as a whole. If, on the other hand, only the incidence of light on a small area is detected here, the result of the measurement may under certain circumstances render the actual lighting conditions completely inadequate. This can be illustrated by the example of a darkened room in which light is incident only through the door slit. If a small-area brightness sensor coincidentally lies in the light cone of the door gap, then the measurement result will simulate a considerably greater ambient brightness than actually prevails in the room, viewed integrally.
  • EL elements electro-luminescent elements
  • US Pat. No. 5,747,938 describes an EL element for backlighting a video display, wherein the brightness is controlled by an external light detector. Again, the brightness sensor is located next to the display, so does not measure the intensity of the actually incident on the display surface light.
  • the process should also be possible to implement as inexpensively.
  • the object is achieved by using an electroluminescent element, which has at least two electrode layers and a layer with embedded electroluminophores, as a brightness sensor.
  • the capacitance of the electroluminescent element or a variable dependent thereon is measured as a light-dependent signal. This can be implemented in practice, for example, by measuring the current flowing due to an AC voltage applied to the electroluminescent element.
  • the electroluminescent element is preferably operated alternately as a luminous means and a brightness sensor; more preferably, the intermittent operation as a brightness sensor is performed for a period of time near or below the perceptual limit of the human eye, i. for intervals in the range of 40-60 milliseconds or better below.
  • the shutdown of the operation as a light source from below a set ambient brightness and / or recording the operation as a light source from exceeding a fixed ambient brightness Greater or lesser brightness of the electroluminescent (ie light emission higher or lower intensity) can be achieved in the control according to the invention by raising or lowering the operating voltage of the electroluminescent element.
  • a possible due to the voltage change shift of the color location of the emitted radiation can be compensated by adjusting the frequency of the AC voltage.
  • a frequency increase causes a shift of both the x and y coordinates of the color locus in the CIE system to lower values.
  • Typical nominal operating ranges of electroluminescent elements are 50-200 volts (and sometimes greater) / 50 Hz to several kilohertz (typically 400-2000 Hz).
  • the abovementioned measurement of the current flowing due to the alternating voltage applied to the electroluminescent element is suitable as the measured variable dependent on the ambient brightness.
  • the voltage is lowered for this purpose, preferably to less than half, better one fifth of the (nominal) operating voltage when operating as a light source.
  • the applied voltage (i.e., magnitude of the voltage amplitude) for operation as a brightness sensor is between 5 and 50 volts (effective), preferably at the lower end of the indicated range.
  • a change in the ambient luminance from 0 to 300 candela per square meter at a measuring frequency of 400 Hz in a voltage range of about 10-1 5 volts can be registered as a change in capacitance by about 50%.
  • the present invention makes it possible to regulate the illumination brightness as a function of the light actually incident on the luminous area.
  • the backlighting of a liquid crystal display carried out by means of an electroluminescent element can thus be adapted quasi-continuously to constantly changing local incidence of light, ie to conditions prevailing, in particular, in mobile applications, such as displays in the automotive sector.
  • other lighting elements can be adjusted so continuously changing light conditions.
  • the object is achieved by an evaluation circuit for connection to an electroluminescent element for its operation as a brightness sensor according to claim 29.
  • Preferred embodiments may be designed according to claims 30-31.
  • control electronics for controlling the brightness of an electroluminescent element as a function of the ambient brightness according to claim 32.
  • the object is achieved by a brightness sensor according to claim 33, which has a capacitor structure comparable with a conventional electroluminescent element.
  • At least one of the electrode layers is preferably sputtered onto a substrate or vapor-deposited.
  • a substrate can advantageously a, preferably transparent, plastic film, for example
  • Electrode layer can advantageously consist of printing pastes with ITO or ATO (antimony tin oxides, antimony tin oxide) or transparent organic conductive paints.
  • the electrode layer which is arranged on the side of the disperse electroluminophores which is remote from the light to be measured does not need to be transparent.
  • the electroluminophores are embedded in a preferably transparent, at least not completely opaque, organic or inorganic binder.
  • Starting materials are usually doped zinc sulfides or other common inorganic Luminescent pigments.
  • all electroluminescers customary in the field of electroluminescent technology are suitable, and it is of course also possible to use novel luminescent pigments.
  • an insulating layer is provided on the side of the brightness sensor facing away from the substrate.
  • the provision of further insulating or dielectric layers may also be expedient.
  • Brightness sensors according to the invention can be produced with an almost arbitrary surface area at extremely small thickness, so that even the incidence of light on surfaces of several square meters can be measured integrally.
  • the thin layer structure of brightness sensors according to the invention can be made flexible depending on the design, in particular of the substrate, so that, for example, cylindrical or otherwise curved in space measuring surfaces can be displayed to measure the light from different directions.
  • the electrode layers via so-called bus bars, i. Bound or bordering, good conductive structures of silver and / or copper and / or carbon pastes, metal foils or the like to contact.
  • the operating voltage or operating frequency is adjusted not only as a function of the pure operating time, but as a function of the previously (cumulatively) registered electrical energy.
  • the electrical power or a variable in relation with this variable is detected continuously.
  • the integral formed by the electrical power from the first recording of the operation to the current time corresponds to the cumulative electrical energy input.
  • an age-related loss of brightness is offset by a voltage boost (ie, an increase in the voltage amplitude).
  • the adjustment of the operating voltage as a function of the cumulative electrical energy input provides smaller deviations from the desired brightness of a correspondingly controlled EL element. It has namely been found that a certain age-related loss of brightness occurs later when an EL element is frequently operated with reduced operating voltage (as is usually the case with the brightness control according to the invention as a function of the ambient brightness), as in continuous operation with nominal operating voltage.
  • An adaptation of the frequency of the alternating voltage can counteract a change in the luminous color of the EL element with increasing age.
  • the adaptation of the voltage amplitude and / or frequency to be selected as a function of the cumulative electrical energy input can be stored in the form of discrete comparison values and / or by means of a function in mathematically analytical form.
  • a function or a suitable number of comparison values can be obtained empirically on the basis of a model of the EL element to be controlled or else by reference to empirical or estimated values.
  • the linear or polynomial regression offers itself, the latter allowing a higher accuracy of the representation of the established relationship between the cumulative energy input and the voltage regulation required to obtain constant luminances.
  • the compensation of the aging takes place by stepwise adaptation of the voltage amplitude and / or frequency.
  • a new compensation stage is preferably set only at the next switch-on operation of the EL element, after (according to a stored relationship) an adjustment of the adjustment parameters is predetermined on the basis of reaching a corresponding cumulative electrical energy input. This prevents readjustment from becoming apparent to the viewer as a sudden, abrupt change in brightness.
  • any variant of the invention described or indicated in the context of the present application may be particularly advantageous, depending on the economic and technical conditions in the individual case. Unless otherwise stated, or as far as technically feasible, individual features of the described embodiments are interchangeable or combinable.
  • Fig. 1 shows the measuring capacitor of a brightness sensor according to the invention in a not to scale sectional view, in particular
  • Electrode connections are not shown.
  • Fig. 2 shows a simplified block diagram of a measuring capacitor with an evaluation circuit according to the invention.
  • FIG. 3 shows a simplified block diagram of an EL element with a control electronics according to the invention.
  • FIG. 4a shows the dependence of the x-coordinate of the color locus (in the CIE system) of the radiation emitted by an EL element as a function of the operating voltage and the operating frequency.
  • 4b shows the dependence of the y-coordinate of the color locus (in the CIE system) of the radiation emitted by an EL element as a function of operating voltage and operating frequency.
  • Fig. 1 shows the layer structure of the measuring capacitor of a brightness sensor according to the invention. Not shown is the associated electronic circuit, which allows the measurement of the capacitance (or a dependent size) of the measuring capacitor.
  • the measured capacitance is a measure of the brightness of the incident on the measuring capacitor (in the drawing from above) light.
  • the measuring capacitor has a transparent plastic film substrate 1, onto which a transparent ITO electrode layer 2 is sputtered by vacuum technology.
  • the materials suitable for the plastic film substrate 1, depending on the application, are diverse, for example polycarbonate (PC), polyalkylene terephthalates, polyamide (PA), polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyurethane (PUR), polyoxymethylene (POM), polyethylene (PE), Polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyimide (PI), polyetherimides (PEI), polyethers, polyether ketones (PEK), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVdF) or similar films in the optically visible wavelength range have high transparency.
  • Particularly suitable are films of polyethylene terephthalate (PET).
  • a layer 3 with fine particulate, dispersed Elektroluminophor 4 is arranged, which is a transparent matrix 5, in which the Elektroluminophor 4 are embedded.
  • the layer 3 can be embodied as a cast or extruded film, but also as a screen printing layer or the like.
  • the representation of the Elektroluminophore 4 is purely schematic. In practice, efforts are made to approximate the spherical shape as possible particles.
  • Electroluminophores are usually sensitive to moisture. Therefore, additional layers can be integrated, which take over the function of a moisture barrier or vapor barrier. However, these can largely be dispensed with in particular if microencapsulated electroluminophores 4 are used.
  • the microencapsulation is usually oxidic or nitridic, but also an organic microencapsulation or a diamond-like carbon encapsulation ("diamond-like carbon”) is conceivable.
  • the back electrode layer 6 is arranged, which is insulated according to its side facing away from the layer 3 by means of the insulating layer 7.
  • the back electrode layer may be, for example, by knife coating, roll coating, curtain coating, spraying or printing (usually by screen printing) in the form of an intrinsically conductive polymer layer and / or silver or carbon conductive pastes and / or a layer with metal oxides, such as indium tin oxides (ITO). or antimony-tin oxides (ATO).
  • the insulating layer 7 may be a thin lacquer layer or the like, but in addition or instead an insulating plastic film may also be laminated.
  • the measuring capacitor shown has on its side facing away from the light to be measured incident on a self-adhesive coating 8, by means of which it can be easily attached to a variety of surfaces.
  • connection means for connection to the associated electronic circuit can be designed like the terminals of conventional thick-film electroluminescent elements to the voltage supply, so for example with so-called bus bars, so better conductive wiring elements, which are prepared for example by screen printing using Silberleitpasten and / or Kupferleitpasten and / or Carbonleitpasten or the like can.
  • the measuring capacitor shown can also be like a conventional EL element as a light source and thus together with a control electronics according to the invention (for example, as shown in Fig. 3) use.
  • FIG. 2 shows an evaluation circuit 9 according to the invention for operating an EL element 10 as a brightness sensor.
  • the EL element 10 may be advantageously constructed, such as the measuring capacitor described in FIG. It is supplied with AC voltage of, for example, 10 volts (effective), which is provided in the example shown by a powered by a battery 1 1 inverter 1 2.
  • AC voltage for example, 10 volts (effective)
  • a power supply is conceivable.
  • the evaluation circuit 9 haspulsmeßstoff 13 and current measuring means 14 for measuring the voltage or the current.
  • the measurement signals are digitized by means of an analog-to-digital converter (A / D).
  • a processing unit 15 determines therefrom a brightness, ie the luminance of the light incident on the EL element, by means of empirically determined calibration data stored in the memory 16.
  • the brightness can also be determined by means of a mathematically analytically formulated, possibly a or more function containing calibration parameters.
  • the determined brightness value is output via an output channel 17 and an electronic display 18.
  • control electronics 19 shown in Fig. 3 is similar in structure as the evaluation circuit 9. Corresponding components are therefore provided with the same reference numerals.
  • the AC voltage is supplied via a controllable AC voltage source 20, but may also be designed as in FIG. 2.
  • an EL element 10 is connected, which is operated intermittently as a light source and as a brightness sensor.
  • the controllable AC voltage source 20 to lower the voltage for a short time, for example once a second for a measuring interval of 40 milliseconds, to the measuring voltage of, for example, 10 volts.
  • a timer 22 is provided.
  • a processing unit 1 5 determines therefrom and from the effective voltage by means of empirically determined calibration data stored in the memory 16 a brightness, i. the luminance of the light incident on the EL element.
  • the brightness can also be calculated by means of a mathematically analytically formulated function, possibly containing one or more calibration parameters.
  • the voltage value required for the brightness determination can either be measured with corresponding voltage measuring means 13, or else, when using a correspondingly stabilized and exactly controllable power supply unit 20, the voltage value preset via the control channel 21 is used.
  • the determined brightness is assigned to the processing unit 1 5 using setpoints stored in the memory 1 6 an operating voltage level, which ensures the desired emission brightness of the EL element 10 in the light source operation.
  • the operating voltage determined in this way is still corrected in order to take account of an aging-related decrease in brightness of the EL element 10.
  • the operating time or the calculated (voltage and current) electrical energy carrier is cumulatively detected.
  • the possibly corrected value is output as desired operating voltage via the control channel 21 and from
  • Power supply 20 is held until the next measurement interval. Furthermore, the power supply unit 20 can optionally also be preset with an adapted alternating voltage frequency via the control channel 21 in order to achieve any correction of the color locus of the radiation emitted by the EL element 10. The underlying of such a correction
  • AC voltage operation is not primarily understood to mean the voltage (amplitude) change between different voltages or voltage amplitudes in the illuminant and sensor operation, but the application of an AC voltage both in the luminous means and in the sensor operation whose frequency clearly exceeds the switching frequency between the light source and sensor operation.

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Abstract

An die Spannungsversorgung ist ein EL-Element (10) angeschlossen, welches intermittierend als Leuchtmittel und als Helligkeitssensor betrieben wird. Hierzu veranlaßt die Verarbeitungseinheit (15) die steuerbare Wechselspannungsquelle (20) dazu, die Spannung für eine kurze Zeit abzusenken. Dabei wird die Stromstärke von den Strommeßmitteln (14) gemessen und das entsprechende Meßsignal mittels des Analog-Digitalwandlers (A/D) digitalisiert. Eine Verarbeitungseinheit (15) bestimmt hieraus sowie aus der effektiven Spannung mittels im Speicher (16) abgelegter, empirisch ermittelter Kalibrierdaten bzw. einer Kalibrierfunktion eine Helligkeit, d.h. die Leuchtdichte des auf das EL-Element (10) einfallenden Lichts. Der ermittelten Helligkeit ordnet die Verarbeitungseinheit (15) unter Verwendung im Speicher (16) abgelegter Sollwerte ein Betriebsspannungsniveau zu, welches die gewünschte Emissions-Helligkeit des EL-Elements (10) im Leuchtmittelbetrieb gewährleistet. Optional wird die so ermittelte Betriebsspannung noch korrigiert, um eine alterungsbedingte Helligkeitsabnahme des EL-Elements (10) zu berücksichtigen. Der ggf. korrigierte Wert wird als Soll-Betriebsspannung über den Steuerkanal (21) ausgegeben und vom Netzgerät (20) bis zum nächsten Meßintervall gehalten.

Description

HELLIGKEITSSENSOR
Die vorliegende Erfindung betrifft Helligkeitssensoren, insbesondere auch Helligkeitssensoren zur Erfassung der Umgebungshelligkeit zur Regelung von Elektrolumineszenzelementen.
Helligkeit, d.h. einfallende Strahlung im Spektralbereich sichtbaren Lichts, wird üblicherweise mittels photoelektrischer Sensoren gemessen. Hierunter fallen Fotowiderstände, Fotodioden, Fotoelemente, Vakuumfotozellen oder gasgefüllte Fotozellen.
Soll die Helligkeit integral über eine größere Fläche gemessen werden, stoßen die herkömmlichen photoelektrischen Sensoren häufig an Grenzen. Dies liegt in den geringen Abmessungen der das Meßlicht aufnehmenden Flächen genannter Sensoren begründet.
Der integrale Lichteinfall auf einer größeren Fläche ist beispielsweise dann als Meßgröße interessant, wenn die "Umgebungshelligkeit" bzw. "Raumhelligkeit" bestimmt werden soll, d.h. die Ausleuchtung eines Raumes insgesamt. Wird hier dagegen nur der Lichteinfall auf eine kleine Fläche erfaßt, so kann das Meßergebnis unter Umständen die tatsächlichen Lichtverhältnisse völlig unzureichend wiedergeben. Dies kann man sich am Beispiel eines abgedunkelten Raumes verdeutlichen, bei welchem nur durch den Türspalt Licht einfällt. Liegt ein kleinflächiger Helligkeitssensor zufällig im Lichtkegel des Türspalts, so wird das Meßergebnis eine wesentlich größere Umgebungshelligkeit vortäuschen, als in dem Raum tatsächlich, integral betrachtet, herrscht. Um den integralen Lichteinfall auf eine größere Fläche bzw. die mittlere Helligkeit des auf die Fläche einfallenden Lichts zu messen, behilft man sich bei der Verwendung herkömmlicher Helligkeitssensoren durch Einsatz mehrerer Sensoren, welche über die Fläche verteilt angeordnet werden, oder durch bewegliche Anordnung eines Sensors. Beide Maßnahmen sind jedoch umso aufwendiger und damit teurer, je höher der Flächenanteil sein soll, dessen Lichteinfall tatsächlich erfaßt wird. Zudem wird weiterhin der Lichteinfall nicht wirklich integral erfaßt, sondern lediglich an einzelnen Teilflächen und dann durch Extrapolation auf die Gesamtfläche hochgerechnet. Entsprechend ergibt sich ein Extrapolationsfehler.
Angesichts der geschilderten Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und einen Helligkeitssensor zur Messung des integralen Lichteinfalls auf eine Fläche zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik zuverlässige Meßergebnisse liefern und mit möglichst geringem technischen Aufwand umsetzbar sind.
Besondere Bedeutung erwächst der beschriebenen Problematik auch, wenn eine mit leuchtenden bzw. beleuchtbaren Flächen ausgestattete Arbeitsumgebung oder auch dekorative Raumgestaltung automatisch an die dort herrschenden Lichtverhältnisse angepaßt werden soll. Werden beispielsweise Flüssigkristallanzeigen mit Hintergrundbeleuchtung, großflächig hinterleuchtete Bilder, Schautafeln oder Werbedisplays eingesetzt, möchte man die Beleuchtung idealerweise vom externen Lichteinfall auf eben diese Flächen abhängig machen. Herkömmliche Helligkeitssensoren lassen sich jedoch in der Regel nur neben den genannten Flächen anordnen, um deren Erscheinungsbild bzw. deren Funktion nicht zu stören. Aussagen über den Lichteinfall auf die leuchtenden bzw. beleuchtbaren Flächen selbst sind dann wiederum nur durch Extrapolation erhältlich und entsprechend fehlerbehaftet. Selbst wenn man im Erscheinungsbild der leuchtenden bzw. beleuchtbaren Fläche lokale Unterbrechungen in Form von Meßlichteinlässen für Helligkeitssensoren akzeptieren würde, wäre deren Anteil an der Gesamtfläche naturgemäß stark begrenzt.
Für die genannten Anwendungsgebiete werden als Leuchtmittel neuerdings oft Elektro- luminszenzelemente (kurz: EL-Elemente) eingesetzt, mittels welchen sich bei äußerst geringer Einbautiefe große, gleichmäßig illuminierte Flächen realisieren lassen. In der Druckschrift US 5,747,938 wird ein EL-Element zur Hinterleuchtung eines Videodisplays beschrieben, wobei die Helligkeit durch einen externen Licht-Detektor gesteuert wird. Auch hier ist der Helligkeitssensor neben dem Display angeordnet, mißt also nicht die Intensität des tatsächlich auf die Display-Fläche einfallenden Lichts.
Entsprechend ist es insbesondere auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Ansteuerelektronik zur Regelung von Elektrolumineszenzelementen in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit zu schaffen, wobei möglichst der Lichteinfall auf das Elektrolumineszenzelement selbst erfaßt wird. Das Verfahren soll zudem möglichst kostengünstig umsetzbar sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch Verwendung eines Elektrolumineszenzelements, welches zumindest zwei Elektrodenschichten und eine Schicht mit eingelagerten Elektroluminophoren aufweist, als Helligkeitssensor gelöst. Dabei wird die Kapazität des Elektrolumineszenzelements oder eine hiervon abhängige Größe als vom Lichteinfall abhängiges Signal gemessen. Praktisch umsetzbar ist dies beispielsweise durch Messung des aufgrund einer an das Elektrolumineszenzelement angelegten Wechselspannung fließenden Stroms.
Für den Fachmann völlig überraschend ist somit die Regelung der Helligkeit eines Elektrolumineszenzelments in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit möglich, ohne daß zusätzliche Helligkeitssensoren vorgesehen werden müssen. Das Elektrolumineszenzelement wird hierzu bevorzugt wechselweise als Leuchtmittel und Helligkeitssensor betrieben; besonders bevorzugt erfolgt der intermittierende Betrieb als Helligkeitssensor jeweils für eine Zeitspanne nahe oder unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges, d.h. für Intervalle im Bereich von 40-60 Millisekunden oder besser darunter.
Unter einer Regelung in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit wird im Rahmen dieser Anmeldung auch die Abschaltung des Betriebs als Leuchtmittel ab Unterschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit und/oder die Aufnahme des Betriebs als Leuchtmittel ab Überschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit verstanden. Größere bzw. geringere Helligkeit des Elektrolumineszenzelments (d.h. Lichtemission höherer bzw. niedrigerer Intensität) ist bei der erfindungsgemäßen Regelung durch Anhebung bzw. Absenkung der Betriebsspannung des Elektrolumineszenzelements erzielbar. Eine aufgrund der Spannungsänderung mögliche Verschiebung des Farbortes der emittierten Strahlung kann durch Anpassung der Frequenz der Wechselspannung ausgeglichen werden. Eine Frequenzerhöhung bewirkt dabei in der Regel eine Verschiebung sowohl der x- als auch der y-Koordinate des Farborts im CIE-System hin zu niedrigeren Werten. Übliche Nennbetriebsbereiche von Elektrolumineszenzelementen liegen bei 50-200 Volt (und teilweise darüber)/ 50 Hz bis einige Kilohertz (typischerweise 400-2000 Hz).
Beim intermittierenden Betrieb als Helligkeitssensor bietet sich die oben erwähnte Messung des aufgrund der an das Elektrolumineszenzelement angelegten Wechselspannung fließenden Stroms als von der Umgebungshelligkeit abhängige Meßgröße an. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit wird hierzu die Spannung abgesenkt, vorzugsweise auf weniger als die Hälfte, besser ein Fünftel der (Nenn-)Betriebsspannung beim Betrieb als Leuchtmittel. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die angelegte Spannung (d.h. der Betrag der Spannungsamplitude) für den Betrieb als Helligkeitssensor zwischen 5 und 50 Volt (effektiv), vorzugsweise am unteren Ende der angegebenen Spanne.
So kann eine Änderung der Umgebungsleuchtdichte von 0 auf 300 Candela pro Quadratmeter bei einer Meßfrequenz von 400 Hz in einem Spannungsbereich von etwa 10-1 5 Volt als Änderung der Kapazität um etwa 50% registriert werden.
Die Kosteneinsparung durch Wegfall eines zusätzlichen Helligkeitssensors ist beachtlich. Ferner ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Beleuchtungshelligkeit in Abhängigkeit des tatsächlich auf die Leuchtfläche einfallenden Lichts zu regeln. Die mittels eines Elektrolumineszenzelements ausgeführte Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristallanzeige kann so quasikontinuierlich an ständig wechselnden lokalen Lichteinfall angepaßt werden, d.h. an Bedingungen, die insbesondere bei mobilen Anwendungen, etwa Anzeigen im Automobilbereich, vorherrschen. Selbstverständlich können auch andere Leuchtelemente so fortlaufend ab sich ändernde Lichtverhältnisse angepaßt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Auswerteschaltung zum Anschluß an ein Elektrolumineszenzelement für dessen Betrieb als Helligkeitssensor gemäß Anspruch 29 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen können gemäß den Ansprüchen 30-31 gestaltet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Ansteuerelektronik zur Regelung der Helligkeit eines Elektrolumineszenzelements in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit gemäß Anspruch 32 gelöst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Helligkeitssensor gemäß Anspruch 33 gelöst, welcher einen mit einem herkömmlichen Elektrolumineszenzelement vergleichbaren Kondensatoraufbau besitzt.
Zumindest eine der Elektrodenschichten ist dabei vorzugsweise auf ein Substrat aufgesputtert oder aufgedampft. Als Substrat kann vorteilhafterweise eine, vorzugsweise transparente, Kunststoffolie, beispielsweise aus
Polyethylentherephthalat (PET), verwendet werden. Ein besoders geeignetes Elektrodenmaterial ist Indium-Zinn-Oxid (Indium-Tin-Oxide, ITO). Ferner können Elektrodenschichten vorteilhafterweise aus Druckpasten mit ITO oder ATO (Antimon- Tin-Oxide, Antimon-Zinn-Oxid) oder transparenten, organischen Leitlacken bestehen. Die Elektrodenschicht, welche auf der dem zu messenden Lichteinfall abgewandten Seite der disperse Elektroluminophoren enthaltenden Schicht angeordnet ist, braucht nicht transparent ausgeführt zu sein.
Häufig wird eine opake Ausführung der Rückkseite sogar erwünscht sein, um ein nur von der Helligkeit auf der Vorderseite abhängiges Meßsignal zu erhalten. Vice versa bietet die transparente Ausführung aller Elektroden- und Isolierschichten auf Vorder- und Rückseite die Möglichkeit, integral die Summe des Lichteinfalls von beiden Seiten zu messen. Opake Abdeckungen von Teilflächen gestatten es, eben diese Teilflächen aus der Helligkeitsmessung auszunehmen, sollte dies erwünscht sein
Die Elektroluminophore (Leuchtpigmente) sind in ein möglichst transparentes, jedenfalls nicht völlig opakes, organisches oder anorganisches Bindemittel eingebettet. Ausgangsstoffe sind meist dotierte Zinksulfide oder andere gängige anorganische Leuchtpigmente. Grundsätzlich eignen sind alle im Bereich der Elektrolumineszenztechnologie üblichen Elektroluminophore, darüberhinaus können selbstredend auch neuartige Leuchtpigmente eingesetzt werden.
Meist ist auf der dem Substrat abgewandten Seite des Helligkeitssensors eine Isolierschicht vorgesehen. Auch das Vorsehen weiterer Isolier- bzw. Dielektrikumsschichten kann zweckmäßig sein.
Erfindungsgemäße Helligkeitssensoren lassen sich wie herkömmliche Elektrolumineszenzelemente mit fast beliebiger Flächenausdehnung bei äußerst geringer Dicke herstellen, so daß auch der Lichteinfall auf mehrere Quadratmeter große Flächen integral meßbar ist. Zudem kann der dünne Schichtaufbau erfindungsgemäßer Helligkeitssensoren je nach Gestaltung insbesondere des Substrats biegsam ausgeführt werden, so daß sich beispielsweise auch zylindrische oder anders im Raum gekrümmte Meßflächen darstellen lassen, um den Lichteinfall aus verschiedenen Richtungen zu messen.
Es empfiehlt sich insbesondere bei großflächigen Ausführungen, die Elektrodenschichten über sogenannte Bus-Bars, d.h. berandende bzw. umrandende, gut leitende Strukturen aus Silber- und/oder Kuper- und/oder Carbonpasten, Metallfolien oder dergleichen zu kontaktieren.
Der Fachmann wird je nach Bedarf und je nach erwünschter Meßgenauigkeit bei erfindungsgemäßen Helligkeitssensoren bzw. Auswerteschaltungen Vorkehrungen zur Kompensation externer Störeinflüsse, z.B. Temperatureffekte, treffen.
Unter Umständen kann es erforderlich sein, bei der Meßdatenauswertung auch Alterungseffekte des Sensors zu berücksichtigen, vor allem dann, wenn dieser auch als Leuchtmittel betrieben wird. Insbesondere in letzterem Fall ist denkbar, daß sich das Meßsignal mit zunehmender Betriebsdauer verändert. Eine entsprechende Kompensation kann mittels empirisch anhand eines Baumusters zu gewinnenden Daten umgesetzt werden.
Für die erfindungsgemäße Regelung der Helligkeit eines Elektrolumineszenzelements besteht vorteilhafterweise ferner die Möglichkeit, dessen alterungsbedingte Helligkeitsabnahme in der Regelcharakteristik mit zu berücksichtigen. Vorzugsweise wird dabei die Betriebsspannung bzw. Betriebsfrequenz nicht lediglich in Abhängigkeit der reinen Betriebsdauer, sondern in Abhängigkeit der bisher (kumulativ) eingetragenen elektrischen Energie angepaßt. Hierzu wird die elektrische Leistung bzw. eine mit dieser in Relation stehende Größe kontinuierlich erfaßt. Das über die elektrische Leistung gebildete Integral von der ersten Aufnahme des Betriebs bis zum momentanen Zeitpunkt entspricht dem kumulativen elektrischen Energieeintrag. Üblicherweise wird ein alterungsbedingter Helligkeitsverlust durch eine Spannungsanhebung (d.h. eine Anhebung der Spannungsamplitude) ausgeglichen.
Die Anpassung der Betriebsspannung in Abhängigkeit des kumulativen elektrischen Energieeintrags bietet geringere Abweichungen von der Soll-Helligkeit eines entsprechend geregelten EL-Elements. Es wurde nämlich gefunden, daß ein bestimmter alterungsbedingter Helligkeitsverlust später eintritt, wenn ein EL-ELement häufig mit reduzierter Betriebsspannung betrieben wird (wie dies bei der der erfindungsgemäß vorliegenden Helligkeitsregelung in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit üblicherweise der Fall ist), als bei ständigem Betrieb mit Nenn-Betriebsspannung.
Eine Anpassung der Frequenz der Wechselspannung kann einer Änderung der Leuchtfarbe des EL-Elements mit zunehmendem Alter entgegenwirken.
Die in Abhängigkeit vom kumulativen elektrischen Energieeintrag zu wählende Anpassung der Spannungsamplitude und/oder Frequenz kann in Form diskreter Vergleichswerte und/oder anhand einer Funktion in mathematisch analytischer Form gespeichert werden. Eine derartige Funktion bzw. eine geeignete Zahl an Vergleichswerten läßt sich anhand eines Baumusters des anzusteuernden EL-Elements empirisch gewinnen oder auch durch Zurückgreifen auf Erfahrungs- oder Schätzwerte. Für die Formulierung der Funktion anhand entsprechender vorliegender Werte bietet sich die lineare oder polynome Regression an, wobei letztere eine höhere Genauigkeit der Wiedergabe des ermittelten Zusammenhangs zwischen dem kumulativem Energieeintrag und der zur Erlangung gleichbleibender Leuchtdichten erforderlichen Spannungsregulierung erlaubt. Die Berücksichtigung von Alterungseffekten in einem erfindungsgemäßen Regelvorgang zur Einstellung einer gewünschten Helligkeit kann vorteilhafterweise folgende Schritte umfassen:
- Ermittlung einer gewünschten Leuchtstärke durch Messen der Umgebungshelligkeit im Sensorbetrieb
- Ermittlung eines Spannungsgrundniveaus (= des Spannungsniveaus, welches beim nicht-gealterten EL-Element der gewünschten Helligkeit entspricht)
- Ermittlung eines Spannungskorrekturfaktors in Abhängigkeit des kumulativen elektrischen Energientrags zum Zeitpunkt der Einleitung des Regelvorgangs zum Ausgleich des erwarteten alterungsbedingten Helligkeitsverlusts
- optional Ermittlung eines Frequenzkorrekturfaktors zum Ausgleich einer erwarteten Farbortverschiebung
- Einstellung der gegenüber dem Spannungsgrundniveau um den Spannungskorrekturfaktor erhöhten Spannungsamplitude
- optional Einstellung der um den Frequenzkorrekturfaktor angepaßten Frequenz.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Umsetzung erfolgt die Kompensation der Alterung durch stufenweise Anpassung der Spannungsamplitude und/oder Frequenz. Vorzugsweise wird dabei eine neue Kompensationsstufe erst beim nächsten Einschaltvorgang des EL-Elements eingestellt, nachdem (gemäß einem gespeicherten Zusammenhang) eine Anpassung der Einstellparameter aufgrund des Erreichens eines entsprechenden kumulativen elektrischen Energieeintrags vorgegeben ist. Hierdurch wird verhindert, daß das Nachregeln für den Betrachter als plötzliche sprunghafte Änderung der Helligkeit erkennbar wird. Grundsätzlich kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw. angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je nach wirtschaftlichen und technischen Bedingungen im Einzelfall. Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen austauschbar oder miteinander kombinierbar.
Anhand der zugehörigen Zeichnungen werden Beispiele bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen sind dabei rein schematisch aufzufassen.
Fig. 1 zeigt den Meßkondensator eines erfindungsgemäßen Helligkeitssensors in einer nicht maßstäblichen Schnittdarstellung, insbesondere sind
Schichtdicken aus Anschaulichkeitsgründen stark vergrößert. Der Bereich der
Elektrodenanschlüsse ist nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Meßkondensators mit einer erfindungsgemäßen Auswerteschaltung.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines EL-Elements mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerelektronik.
Fig. 4a zeigt die Abhängigkeit der x-Koordinate des Farborts (im CIE-System) der von einem EL-Element emittierten Strahlung in Abhängigkeit von Betriebsspannung und Betriebsfrequenz.
Fig. 4b zeigt die Abhängigkeit, der y-Koordinate des Farborts (im CIE-System) der von einem EL-Element emittierten Strahlung in Abhängigkeit von Betriebsspannung und Betriebsfrequenz.
Fig. 1 zeigt den Schichtaufbau des Meßkondensators eines erfindungsgemäßen Helligkeitssensors. Nicht dargestellt ist die zugehörige elektronische Schaltung, welche die Messung der Kapazität (oder einer davon abhängigen Größe) des Meßkondensators erlaubt. Die gemessene Kapazität ist ein Maß für die Helligkeit des auf den Meßkondensator (in der Zeichnung von oben her) einfallenden Lichts. Der Meßkondensator weist ein transparentes Kunststoffoliensubstrat 1 auf, auf welches eine transparente ITO-Elektrodenschicht 2 vakkumtechnisch aufgesputtert ist. Die je nach Anwendung für das Kunststoffoliensubstrat 1 geeigneten Materialien sind vielfältig, beispielsweise Polycarbonat (PC), Polyalkylenterephthalate, Polyamid (PA), Polyacrylat, Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (PUR), Polyoxymethylen (POM), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyimid (PI), Polyetherimiden (PEI), Polyether, Polyetherketone (PEK), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylidenfluorid (PVdF) oder dergleichen Folien, die im optisch sichtbaren Wellenlängenbereich hohe Transparenz aufweisen. Besonders geeignet sind Folien aus Polyethylentherephthalat (PET).
Auf der Elektrodenschicht 2 ist eine Schicht 3 mit feinpartikulären, dispersen Elektroluminophoren 4 angeordnet, wobei es sich um eine transparente Matrix 5 handelt, in welche die Elektroluminophoren 4 eingelagert sind. Die Schicht 3 kann als gegossene oder extrudierte Folie, aber auch als Siebdruckschicht oder dergleichen ausgeführt sein. Insbesondere die Darstellung der Elektroluminophore 4 ist rein schematisch aufzufassen. In der Praxis bemüht man sich um möglichst der Kugelform angenäherte Partikeln. Elektroluminophore sind in der Regel empfindlich gegen Feuchtigkeitseinwirkung. Darum können zusätzliche Schichten integriert werden, welche die Funktion einer Feuchtigkeitssperre bzw. Dampfsperre übernehmen. Diese können jedoch insbesondere dann weitgehend entfallen, wenn mikroverkapselte Elektroluminophore 4 verwendet werden. Die Mikroverkapselung ist üblicherweise oxidisch oder nitridisch, allerdings ist auch eine organische Mikroverkapselung oder eine diamantartige Carbonverkapselung ("diamond-like carbon") denkbar.
Auf der Schicht 3 oder einer darauf befindlichen isolierenden Zwischenschicht (nicht dargestellt) ist die Rückelektrodenschicht 6 angeordnet, welche nach ihrer der Schicht 3 abgewandten Seite zu mittels der Isolierschicht 7 isoliert ist.
Die Rückelektrodenschicht kann beispielsweise durch Rakeln, Rollenbeschichtung, Vorhanggießen, Sprühen oder drucktechnisch (meist mittels Siebdrucks) in Form einer intrinsisch leitfähigen Polymerschicht und/oder Silber- bzw. Carbonleitpasten und/oder einer Schicht mit Metalloxiden, beispielsweise Indium-Zinn-Oxiden (ITO) oder Antimon-Zinn-Oxiden (ATO) hergestellt sein. Die Isolierschicht 7 kann eine dünne Lackschicht oder dergleichen sein, zusätzlich oder stattdessen kann aber auch eine isolierende Kunststoffolie auflaminiert sein.
Der abgebildete Meßkondensator weist an seiner dem zu messenden Lichteinfall abgewandten Seite eine selbstklebende Beschichtung 8 auf, mittels welcher er auf einfache Weise an unterschiedlichsten Oberflächen befestigt werden kann.
Nicht dargestellt sind Anschlußmittel zum Anschluß an die zugehörige elektronische Schaltung. Diese können jedoch gestaltet sein wie die Anschlüsse herkömmlicher Dickschicht-Elektrolumineszenzelemente an deren Spannungsversorgung, also beispielsweise mit sogenannten Bus-bars, also besser leitfähigen Verdrahtungselementen, welche beispielsweise mittels Siebdruck unter Verwendung von Silberleitpasten und/oder Kupferleitpasten und/oder Carbonleitpasten oder dgl. hergestellt werden können.
Durch Anlegen einer Wechselspannung, üblicherweise im unteren dreistelligen Volt- Bereich, läßt sich der dargestellte Meßkondensator auch wie ein herkömmliches EL- Element als Leuchtmittel und somit zusammen mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerelektronik (beispielsweise wie in Fig. 3 dargestellt) verwenden.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Auswerteschaltung 9 zum Betrieb eines EL- Elements 10 als Helligkeitssensor. Das EL-Element 10 kann vorteilhafterweise aufgebaut sein, wie der in Fig. 1 beschriebene Meßkondensator. Es wird mit Wechselspannung von beispielsweise 10 Volt (effektiv) versorgt, welche im dargestellten Beispiel von einem mittels eines Akkumulators 1 1 gespeisten Inverter 1 2 bereitgestellt wird. Alternativ ist selbstredend auch der Einsatz eines Netzgeräts denkbar.
Die Auswerteschaltung 9 besitzt Spannungsmeßmittel 13 und Strommeßmittel 14 zur Messung der Spannung respektive des Stroms. Die Meßsignale werden mittels eines Analog-Digitalwandlers (A/D) digitalisiert. Eine Verarbeitungseinheit 1 5 bestimmt hieraus mittels im Speicher 1 6 abgelegter, empirisch ermittelter Kalibrierdaten eine Helligkeit, d.h. die Leuchtdichte des auf das EL-Element einfallenden Lichts. Die Helligkeit kann auch mittels einer mathematisch analytisch formulierten, ggf. einen oder mehrere Kalibrierparameter enthaltenden Funktion berechnet werden.
Ein Beispiel eines Satzes Kalibrierdaten ist in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle
Spannung (eff.) [V] Frequenz [Hz] Stromstärke [mA] Leuchtdichte [
10 400 64,40 260,00
1 0 400 63,60 200,00
1 0 400 61 ,50 1 40,00
1 0 400 60,00 1 07,00
1 0 400 58,50 82,00
1 0 400 56,40 65,00
1 0 400 55, 1 3 55,00
1 0 400 53,87 45,00
10 400 52,52 37,00
1 0 400 50,77 26,00
1 0 400 48,70 1 7,00
1 0 400 46,89 1 1 ,00
1 0 400 45,1 0 6,00
1 0 400 44,55 3,00
1 0 400 44,08 0.3
Der ermittelte Helligkeitswert wird über einen Ausgabekanal 17 und eine elektronische Anzeige 1 8 ausgegeben.
Die in Fig. 3 dargestellte Ansteuerelektronik 19 ist ähnlich aufgebaut wie die Auswerteschaltung 9. Einander entsprechende Komponenten sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Wechselspannungsversorgung erfolgt über eine steuerbare Wechselspannungsquelle 20, kann aber auch wie in Fig. 2 ausgeführt sein. An die Spannungsversorgung ist ein EL-Element 10 angeschlossen, welches intermittierend als Leuchtmittel und als Helligkeitssensor betrieben wird. Hierzu veranlaßt die Verarbeitungseinheit 1 5 über einen Steuerkanal 21 die steuerbare Wechselspannungsquelle 20 dazu, die Spannung für eine kurze Zeit, beispielsweise einmal pro Sekunde für ein Meßintervall von 40 Millisekunden, auf die Meßspannung von beispielsweise 10 Volt abzusenken. Hierfür ist ein Zeitgeber 22 vorgesehen.
Dabei wird die Stromstärke von den Strommeßmitteln 14 gemessen und das entsprechende Meßsignal mittels des Analog-Digitalwandlers (A/D) digitalisiert. Eine Verarbeitungseinheit 1 5 bestimmt hieraus sowie aus der effektiven Spannung mittels im Speicher 1 6 abgelegter, empirisch ermittelter Kalibrierdaten eine Helligkeit, d.h. die Leuchtdichte des auf das EL-Element einfallenden Lichts. Die Helligkeit kann auch mittels einer mathematisch analytisch formulierten, ggf. einen oder mehrere Kalibrierparameter enthaltenden Funktion berechnet werden.
Der für die Helligkeitsermittlung benötigte Spannungswert kann entweder mit entsprechenden Spannungsmeßmitteln 1 3 gemessen werden, oder aber es wird, bei Verwendung eines entsprechend stabilisierten und genau steuerbaren Netzgeräts 20, auf den über den Steuerkanal 21 vorgegebenen Spannungswert zurückgegriffen.
Der ermittelten Helligkeit ordnet die Verarbeitungseinheit 1 5 unter Verwendung im Speicher 1 6 abgelegter Sollwerte ein Betriebsspannungsniveau zu, welches die gewünschte Emissions-Helligkeit des EL-Elements 10 im Leuchtmittelbetrieb gewährleistet. Optional wird die so ermittelte Betriebsspannung noch korrigiert, um eine alterungsbedingte Helligkeitsabnahme des EL-Elements 10 zu berücksichtigen.
Hierfür wird laufend die Betriebsdauer bzw. der (mit Spannung und Stromstärke berechnete) elektrische Energieentrag kumulativ erfaßt. Der ggf. korrigierte Wert wird als Soll-Betriebsspannung über den Steuerkanal 21 ausgegeben und vom
Netzgerät 20 bis zum nächsten Meßintervall gehalten. Ferner kann dem Netzgerät 20 optional auch über den Steuerkanal 21 eine angepaßte Wechselspannungsfrequenz vorgegeben werden, um eine etwaige Korrektur des Farborts der vom EL-Element 10 emittierten Strahlung zu erreichen. Der einer solchen Korrektur zugrundeliegende
Zusammenhang zwischen Farbort, Betriebsspannung und Betriebsfrequenz ist exemplarisch in den Figuren 4a-b wiedergegeben. Wie sich den obigen Ausführungen entnehmen läßt, wird unter Wechselspannungsbetrieb nicht in erster Linie der Spannungs-(Amplituden-)Wechsel zwischen unterschiedlichen Spannungen bzw. Spannungsamplituden im Leuchtmittel- und im Sensorbetrieb, sondern das Anlegen einer Wechselspannung sowohl im Leuchtmittel- als auch im Sensorbetrieb verstanden, deren Frequenz jeweils die Umschaltfrequenz zwischen Leuchtmittel- und Sensorbetrieb deutlich übersteigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10), welches zumindest zwei Elektrodenschichten (2, 6) und eine Schicht (3) mit eingelagerten
Elektroluminophoren (4) aufweist, als Helligkeitssensor, indem der aufgrund einer an das Elektrolumineszenzelement (10) angelegten Wechselspannung fließende Strom und/oder die Kapazität des Elektrolumineszenzelements (10) als vom Lichteinfall abhängiges Signal gemessen wird.
2. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 1 , wobei das Elektrolumineszenzelement (10) auch als Leuchtmittel betrieben wird.
3. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 2, wobei der Betrieb des Elektrolumineszenzelements (10) als Helligkeitssensor der Regelung der Helligkeit des Elektrolumineszenzelements (10) als Leuchtmittel in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit dient.
4. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 3, wobei die Regelungscharakteristik die Abschaltung des Betriebs als Leuchtmittel ab
Überschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit und/oder die Aufnahme des Betriebs als Leuchtmittel ab Unterschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit umfaßt.
5. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 4, wobei sich die Regelungscharakteristik auf die Abschaltung des Betriebs als Leuchtmittel ab Überschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit und/oder die Aufnahme des Betriebs als Leuchtmittel ab Unterschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit beschränkt.
6. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß einem der Ansprüche 2-5, wobei der Betrieb als Helligkeitssensor intermittierend zum Betrieb als Leuchtmittel erfolgt.
7. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 6, wobei der intermittierende Betrieb als Helligkeitssensor jeweils für eine Zeitspanne nahe oder unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges erfolgt.
8. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 7, wobei der intermittierende Betrieb als Helligkeitssensor jeweils für eine Zeitspanne von 40 Millisekunden oder weniger erfolgt.
9. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß einem der Ansprüche 2-8, wobei für den Betrieb als Helligkeitssensor eine niedrigere elektrische Spannung an das Elektrolumineszenzelement (10) angelegt wird als für den Betrieb als Leuchtmittel.
1 0. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 9, wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor weniger als die Hälfte der maximalen für den Betrieb als Leuchtmittel angelegten Spannung beträgt.
1 1 . Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß Anspruch 10, wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor weniger als ein Fünftel der maximalen für den Betrieb als Leuchtmittel angelegten Spannung beträgt.
1 2. Verwendung eines Elektrolumineszenzelements (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor zwischen 1 und 50 Volt (Betrag der Spannungsamplitude) beträgt.
1 3. Verfahren zur Regelung der Helligkeit eines als Leuchtmittel betriebenen Elektrolumineszenzelements (10), welches zumindest zwei Elektrodenschichten (2, 6) und eine Schicht (3) mit eingelagerten Elektroluminophoren (4) aufweist, in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit, wobei das Elektrolumineszenzelement (10) selbst als Sensor zur Messung der
Umgebungshelligkeit dient, indem der aufgrund einer an das Elektrolumineszenzelement (10) angelegten Wechselspannung fließende Strom und/oder die Kapazität des Elektrolumineszenzelements (10) als von der Umgebungshelligkeit abhängiges Signal ermittelt wird.
1 4. Verfahren gemäß Anspruch 1 3, wobei die Regelungscharakteristik die Abschaltung des Betriebs als Leuchtmittel ab Überschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit und/oder die Aufnahme des Betriebs als Leuchtmittel ab Unterschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit umfaßt.
1 5. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei sich die Regelungscharakteristik auf die Abschaltung des Betriebs als Leuchtmittel ab Überschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit und/oder die Aufnahme des Betriebs als Leuchtmittel ab Unterschreiten einer festgesetzten Umgebungshelligkeit beschränkt.
1 6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 3-1 5, wobei der Betrieb als Helligkeitssensor intermittierend zum Betrieb als Leuchtmittel erfolgt.
1 7. Verfahren gemäß Anspruch 1 6, wobei der intermittierende Betrieb als Helligkeitssensor jeweils für eine Zeitspanne nahe oder unterhalb der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges erfolgt.
1 8. Verfahren gemäß Anspruch 1 7, wobei der intermittierende Betrieb als Helligkeitssensor jeweils für eine Zeitspanne von 40 Millisekunden oder weniger erfolgt.
1 9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 3-18, wobei für den Betrieb als Helligkeitssensor eine niedrigere elektrische Spannung an das Elektrolumineszenzelement (10) angelegt wird als für den Betrieb als Leuchtmittel.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor weniger als die Hälfte der maximalen für den Betrieb als
Leuchtmittel angelegten Spannung beträgt.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor weniger als ein Fünftel der maximalen für den Betrieb als Leuchtmittel angelegten Spannung beträgt.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13-21 , wobei die angelegte Spannung für den Betrieb als Helligkeitssensor zwischen 1 und 50 Volt (Betrag der Spannungsamplitude) beträgt
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 3-22, wobei die Helligkeit des Elektrolumineszenzelements (10) durch Veränderung der Spannungsamplitude und/oder der Frequenz nachgeregelt wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei eine alterungsbedingt erwartete Helligkeitsabnahme des Elektrolumineszenzelements (10) durch Anpassung der Spannungsamplitude und/oder der Frequenz zumindest teilweise ausgeglichen wird.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Anpassung der Spannungsamplitude und/ oder der Frequenz in Abhängigkeit der Betriebsstundenzahl und/oder des kumulativen elektrischen Energieeintrags erfolgt.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei die Abhängigkeit von der Betriebsstundenzahl und/oder dem kumulativen elektrischen Energieeintrag anhand gespeicherter diskreter Vergleichswerte und/oder mathematisch analytisch anhand einer gespeicherten Funktion berücksichtigt wird.
27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24-26, wobei die Anpassung der Spannungsamplitude und/oder der Frequenz zum zumindest teilweisen Ausgleich der alterungsbedingt erwarteten Helligkeitsabnahme in Stufen erfolgt.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Anhebung der Spannungsamplitude und/ oder der Frequenz auf eine neue Stufe jeweils erst beim nächsten folgenden Einschalten des Elektrolumineszenzelements (10) erfolgt.
29. Auswerteschaltung zum Anschluß an ein Elektrolumineszenzelement (10) für dessen Betrieb als Helligkeitssensor, welche folgendes aufweist: eine Meßeinrichtung (14) zur Messung der Kapazität des Elektrolumineszenzelements und/oder zur Messung des aufgrund der angelegten
Wechselspannung fließenden Stroms, eine Recheneinheit (1 5), welche zur Berechnung eines Helligkeitswerts in
Abhängigkeit des gemessenen Stroms und/oder der gemessenen Kapazität ausgestattet ist, eine Ausgabeschnittstelle (17) zur Ausgabe eines des berechneten Helligkeitswerts entsprechenden Signals.
30. Auswerteschaltung gemäß Anspruch 29, aufweisend eine Spannungsversorgung (1 1 , 1 2) zur Anlegung einer Wechselspannung an das Elektrolumineszenzelement ( 1 0),
31 . Auswerteschaltung gemäß Anspruch 30, wobei die Spannungsversorgung (1 1 , 1 2) für mindestens eine Spannungsamplitude ausgelegt ist, deren Betrag zwischen 1 und 50 Volt liegt.
32. Ansteuerelektronik zur Regelung der Helligkeit eines Elektrolumineszenzelements (10) in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit, welche folgendes aufweist: eine Spannungsversorgung (20) zur Anlegung einer variablen Wechselspannung an das Elektrolumineszenzelement (10), eine Meßeinrichtung (14) zur Messung des aufgrund der angelegten
Wechselspannung fließenden Stroms und/oder zur Messung der Kapazität des Elektrolumineszenzelements (10), eine Regeleinheit (1 5), welche einen Signaleingang zum Empfang eines Meßsignals von der Meßeinrichtung sowie einen Signalausgang (21 ) zur Ausgabe eines Steuersignals an die Spannungsversorgung (20) aufweist, und welche zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 23-28 ausgestattet ist.
33. Helligkeitssensor zur Messung des integralen Lichteinfalls auf eine Fläche, aufweisend zwei sich über die Fläche erstreckende Elektrodenschichten (2, 6), von welchen zumindest eine lichtdurchlässig ist, eine eingelagerte Elektroluminophoren (4) enthaltende Schicht (3) zwischen den Elektrodenschichten (2, 6),
- Anschlußmittel zum Anschluß einer elektronischen Schaltung, welche die Messung der Kapazität des aus den Elektrodenschichten (2, 6) gebildeten Kondensators und/ oder einer davon abhängigen Größe erlaubt, eine elektronische Schaltung, welche die Messung der Kapazität des aus den Elektrodenschichten (2, 6) gebildeten Kondensators und/oder einer davon abhängigen Größe erlaubt.
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