WO2007033966A1 - Circuit for measuring the brightness of light sources - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01J2001/4247—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for testing lamps or other light sources

Definitions

  • the present invention relates to a Wegungsanord ⁇ tion for measuring the brightness of light sources.
  • circuit arrangements which measure such a large area of a brightness, and it can take ⁇ .
  • a gain switching realized with a digital adjustable resistor is very expensive and expensive.
  • circuit arrangements as integrated circuits, with which a gain can be changed digitally.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a circuit arrangement with which a brightness measurement of light sources can be carried out in a low-cost and reliable manner over a very large brightness range of a light source.
  • a circuit arrangement according to Hellig ⁇ velocity measurement of light sources comprises an operational amplifier, the operational amplifier in wesentli ⁇ cher manner is fixed in its gain.
  • the circuit arrangement has at least one photodetector, which is electrically connected to a first input of the operational amplifier and is designed and arranged to detect the light of the light source.
  • the circuit arrangement has a current path for supplying power to the Operationsver- is more highly trained and is electrically connected to the first input of the operational amplifier.
  • the first input of the operational amplifier is designed as a negative input.
  • a resistor having the ten ers ⁇ input and an output of the operational amplifier is electrically connected. The electrical connection is such that this resistor is connected quasi parallel to the operating amplifier.
  • the voltage supply of at least one Photodetek ⁇ gate is placed in an advantageous manner by a supply voltage negative ⁇ Ver.
  • At least two Photodetek ⁇ motors are connected in the circuit arrangement, wherein the at least two photodetectors are connected in a parallel ⁇ circuit, this parallel circuit is connected electri- cally with the first input of the operational amplifier. This can be achieved that a larger area can be detected and thus the brightness of a larger area can be measured.
  • the photodetectors can be deemed to semiconductor sensors forms, which are preferably driven in the reverse direction be ⁇ be.
  • the current path is preferably connected to a D / A converter.
  • the light source can be designed as an LED or as an electric lamp.
  • FIGURE 1 shows a circuit arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement 1 according to the invention for measuring the brightness of a light source (not shown).
  • the circuit arrangement 1 comprises an operational amplifier 2, which has a fixed amplification factor ⁇ Ver.
  • the operational amplifier 2 has a first input, which is characterized in the execution ⁇ example by the negative input.
  • This negative input of the operational amplifier 2 is connected to a circuit node to which a parallel connection of photodetectors is also connected.
  • the photodetectors are in the embodiment as semiconducting ⁇ ters sensors 3 and 4 are formed.
  • the circuit arrangement 1 comprises an additional current path 5, which is also connected to the circuit node and thus with the negative input of the operational amplifier 2 is electrically connected ⁇ .
  • the photodetectors are, for example approximately in the exporting ⁇ as semiconductor sensors 3 and 4 are formed.
  • the circuit arrangement 1 comprises an additional current path 5, which is also electrically connected to the circuit node and thus to the negative input of the operational amplifier 2.
  • I_SHIFT power from a non ⁇ represent provided D A converter is provided /.
  • This additional current path 5 and the resulting negative to the input of the operational amplifier 2 transmitted electrical ⁇ 's current I_SHIFT can be achieved that the Hei lotti a very large portion of the le of the Lichtquel ⁇ emitted light can be measured or detected.
  • the D / A converter can be set very precisely.
  • a second input of the operational amplifier which is the positive input, is connected to ground potential.
  • the half ⁇ wire sensors 3 and 4 are operated in the reverse direction and are supplied to a negative supply voltage, which is in the embodiment about -5V. As indicated by the arrows in the vicinity of the semiconductor sensors 3 and 4, so that a corresponding Er ⁇ detection of the brightness of the light of a light source can be performed. It can also be provided that only one semiconductor sensor 3 or 4 or more than the two semiconductor sensors 3 and 4 shown are arranged in a parallel connection. The more such Semiconductor sensors in the circuit 1 maral ⁇ tet are, the larger is the area that can detect these semicon ⁇ tersensoren.
  • the fixed amplification or the fixed amplification factor of the operational amplifier 2 is achieved in the exemplary embodiment in that a resistor 6 is electrically connected to the negative input of the operational amplifier 2 and to an output of the operational amplifier 2.

Abstract

Circuit arrangement for measuring the brightness of light sources comprising an operational amplifier (2), the gain of which is fixedly set, wherein at least one photodetector (3, 4) is electrically connected to a first input of the operational amplifier (2) and a current path (5) for feeding in current to the operational amplifier (2) is electrically connected to the first input of the operational amplifier (2).

Description

Schaltung zur Helligkeitsmessung von Lichtquellen Circuit for measuring the brightness of light sources
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord¬ nung zur Helligkeitsmessung von Lichtquellen.The present invention relates to a Schaltungsanord ¬ tion for measuring the brightness of light sources.
Stand der TechnikState of the art
In vielerlei Hinsicht ist es bei Lichtquellen, beispiels¬ weise mit ein oder mehreren LEDs (Light Emitting Diode) oder sonstigen elektrischen Lampen, erforderlich und er¬ wünscht, deren Helligkeit im Betrieb zu ermitteln. Diese Informationen werden dann verwendet, um optimale Be¬ triebsbedingungen der Lichtquellen einstellen zu können und einen effektiven und effizienten Betrieb gewährleis- ten zu können. Derartige Helligkeitsmessungen sind bei¬ spielsweise wichtig, um Farbortkorrekturen durchführen zu können. Eine Farbortverschiebung des emittierten Lichts von Lichtquellen wird durch Alterung und den Einfluss der Betriebstemperatur verursacht und es ist erforderlich, eine derartige Farbortverschiebung aktiv zu messen und diese auszuregeln. Nur dadurch kann über eine lange Be¬ triebsdauer der Lichtquelle das erforderliche Farbspekt¬ rum durch das emittierte Licht der Lichtquelle bereitge¬ stellt werden.In many ways it is case of light sources example ¬ substituted with one or more LEDs (Light Emitting Diode) or other electric lamps, necessary and it ¬ wishes to determine their brightness in the operation. This information is then used to optimum Be ¬ the light sources to adjust and to th an effective and efficient operation warranty operating conditions. Such brightness measurements are playing as important in ¬ to be able to perform Farbortkorrekturen. Color locus shift of the emitted light from light sources is caused by aging and the influence of the operating temperature, and it is necessary to actively measure and correct such color locus shift. Only in this way the required Farbspekt ¬ rum can over a long Be ¬ operating time of the light source by the light emitted from the light source bereitge ¬ be provides.
Da die Helligkeit der Lichtquellen oftmals über einen sehr großen Bereich variiert, ist es erforderlich, dass Schaltungsanordnungen bereitgestellt werden, welche einen derartigen großen Bereich einer Helligkeit messen und er¬ fassen können. Bei bisher bekannten Schaltungsanordnungen zum Messen der Helligkeit von Lichtquellen wird eine Ver- stärkungsumschaltung mit einem digitalen einstellbaren Widerstand realisiert. Eine derartige Ausgestaltung mit einem digitalen Potentiometer ist jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv. Des Weiteren ist bekannt, Schaltungs- anordnungen als integrierte Schaltungen auszubilden, mit denen eine Verstärkung digital verändert werden kann.Since the brightness of the light sources often varies over a very wide range, it is necessary that circuit arrangements are provided which measure such a large area of a brightness, and it can take ¬. In previously known circuit arrangements for measuring the brightness of light sources, a gain switching realized with a digital adjustable resistor. However, such a configuration with a digital potentiometer is very expensive and expensive. Furthermore, it is known to form circuit arrangements as integrated circuits, with which a gain can be changed digitally.
Die bekannten Schaltungsanordnungen ermöglichen jedoch lediglich einen sehr begrenzten Bereich einer Helligkeit erfassen zu können, wodurch eine Farbortkorrektur ledig- lieh suboptimal erfolgen kann.However, the known circuit arrangements allow to detect only a very limited range of brightness, whereby a color correction can be done only sublime sublime.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine Helligkeitsmessung von Lichtquellen in aufwandsarmer und zuverlässiger Weise über einen sehr großen Hellig- keitsbereich einer Lichtquelle erfolgen kann.The present invention is therefore based on the object to provide a circuit arrangement with which a brightness measurement of light sources can be carried out in a low-cost and reliable manner over a very large brightness range of a light source.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.The object is achieved by a circuit arrangement having the features according to claim 1.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Hellig¬ keitsmessung von Lichtquellen umfasst einen Operations- Verstärker, wobei der Operationsverstärker in wesentli¬ cher Weise in seiner Verstärkung fest eingestellt ist. Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung zumindest einen Photodetektor auf, welcher mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden ist und zur Detektion des Lichts der Lichtquelle ausgebildet und angeordnet ist. Als weiterer wesentlicher Gedanke der Er¬ findung weist die Schaltungsanordnung einen Strompfad auf, welcher zur Stromeinspeisung an den Operationsver- stärker ausgebildet ist und mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden ist. Indem so¬ wohl der erste Eingang des Operationsverstärkers mit fes¬ tem Verstärkungsfaktor als auch ein zusätzlicher Strom- pfad und zumindest ein Photodetektor zur Helligkeitser¬ fassung einer Lichtquelle mit einem gemeinsamen Schal¬ tungsknoten verbunden sind, kann erreicht werden, dass eine Helligkeitsmessung von von zumindest einer Licht¬ quelle emittiertem Licht zuverlässig über einen sehr gro- ßen Helligkeitsbereich genau erfasst werden kann. Darüber hinaus kann auch ermöglicht werden, dass die Erfassung der Helligkeit möglichst aufwandsarm und kostengünstig durchgeführt werden kann.A circuit arrangement according to Hellig ¬ velocity measurement of light sources comprises an operational amplifier, the operational amplifier in wesentli ¬ cher manner is fixed in its gain. In addition, the circuit arrangement has at least one photodetector, which is electrically connected to a first input of the operational amplifier and is designed and arranged to detect the light of the light source. As a further essential idea of the He ¬ invention, the circuit arrangement has a current path for supplying power to the Operationsver- is more highly trained and is electrically connected to the first input of the operational amplifier. Are by so ¬ probably the first input of the operational amplifier as well path with fes ¬ system gain an additional power and at least one photodetector for Helligkeitser ¬ replaced by a light source with a common scarf ¬ processing nodes connected can be achieved that a brightness measurement of at least a light source ¬ emitted light can be detected reliably over a very big impacts brightness range carefully. In addition, it can also be made possible that the detection of the brightness can be carried out with the least possible expense and at low cost.
In bevorzugter Weise ist der erste Eingang des Operati- onsverstärkers als negativer Eingang ausgebildet. Zur festen Einstellung der Verstärkung des Operationsverstär¬ kers ist in bevorzugter Weise ein Widerstand mit dem ers¬ ten Eingang und einem Ausgang des Operationsverstärkers elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung ist da- bei derart, dass dieser Widerstand quasi parallel zum O- perationsverstärker geschaltet ist.In a preferred manner, the first input of the operational amplifier is designed as a negative input. For fixed adjustment of the gain of the Operationsverstär ¬ kers, preferably, a resistor having the ten ers ¬ input and an output of the operational amplifier is electrically connected. The electrical connection is such that this resistor is connected quasi parallel to the operating amplifier.
Die Spannungsversorgung des zumindest einen Photodetek¬ tors ist in vorteilhafter Weise durch eine negative Ver¬ sorgungsspannung gegeben.The voltage supply of at least one Photodetek ¬ gate is placed in an advantageous manner by a supply voltage negative ¬ Ver.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Photodetek¬ toren in die Schaltungsanordnung geschaltet sind, wobei die zumindest zwei Photodetektoren in einer Parallel¬ schaltung geschaltet sind, wobei diese Parallelschaltung mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers elekt- risch verbunden ist. Dadurch kann erreicht werden, dass eine größere Fläche erfasst werden kann und somit auch die Helligkeit eines größeren Bereichs gemessen werden kann .It may be provided that at least two Photodetek ¬ motors are connected in the circuit arrangement, wherein the at least two photodetectors are connected in a parallel ¬ circuit, this parallel circuit is connected electri- cally with the first input of the operational amplifier. This can be achieved that a larger area can be detected and thus the brightness of a larger area can be measured.
Die Photodetektoren können als Halbleitersensoren ausge- bildet sein, welche bevorzugterweise in Sperrrichtung be¬ trieben werden. Der Strompfad ist bevorzugt mit einem D/A-Wandler verbunden. Die Lichtquelle kann als LED oder als elektrische Lampe ausgebildet sein.The photodetectors can be deemed to semiconductor sensors forms, which are preferably driven in the reverse direction be ¬ be. The current path is preferably connected to a D / A converter. The light source can be designed as an LED or as an electric lamp.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung .In the following an embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. The sole FIGURE 1 shows a circuit arrangement according to the invention.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 zur Helligkeitsmessung von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) gezeigt. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst einen Operationsverstärker 2, welcher einen festen Ver¬ stärkungsfaktor aufweist. Der Operationsverstärker 2 weist einen ersten Eingang auf, welcher im Ausführungs¬ beispiel durch den negativen Eingang gekennzeichnet ist. Dieser negative Eingang des Operationsverstärkers 2 ist mit einem Schaltungsknoten verbunden, mit dem auch eine Parallelschaltung von Photodetektoren verbunden ist. Die Photodetektoren sind im Ausführungsbeispiel als Halblei¬ tersensoren 3 und 4 ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen zusätzlichen Strompfad 5, welcher ebenfalls mit dem Schaltungsknoten und somit mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 elekt¬ risch verbunden ist. Die Photodetektoren sind im Ausfüh¬ rungsbeispiel als Halbleitersensoren 3 und 4 ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung 1 einen zusätzlichen Strompfad 5, welcher ebenfalls mit dem Schaltungsknoten und somit mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 elektrisch verbunden ist. In die¬ sen Strompfad 5 ist ein Widerstand 5a geschaltet, wobei der über den Strompfad 5 zusätzlich an den Operationsver- stärker 2 eingespeiste Strom I_SHIFT von einem nicht dar¬ gestellten D/A-Wandler bereitgestellt wird. Durch diesen zusätzlichen Strompfad 5 und den dadurch an den negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 übertragenen elektri¬ schen Strom I_SHIFT kann erreicht werden, dass die HeI- ligkeit eines sehr großen Bereichs des von der Lichtquel¬ le emittierten Lichts gemessen bzw. erfasst werden kann. Der D/A-Wandler kann sehr exakt eingestellt werden.FIG. 1 shows a circuit arrangement 1 according to the invention for measuring the brightness of a light source (not shown). The circuit arrangement 1 comprises an operational amplifier 2, which has a fixed amplification factor ¬ Ver. The operational amplifier 2 has a first input, which is characterized in the execution ¬ example by the negative input. This negative input of the operational amplifier 2 is connected to a circuit node to which a parallel connection of photodetectors is also connected. The photodetectors are in the embodiment as semiconducting ¬ ters sensors 3 and 4 are formed. In addition, the circuit arrangement 1 comprises an additional current path 5, which is also connected to the circuit node and thus with the negative input of the operational amplifier 2 is electrically connected ¬ . The photodetectors are, for example approximately in the exporting ¬ as semiconductor sensors 3 and 4 are formed. In addition, the circuit arrangement 1 comprises an additional current path 5, which is also electrically connected to the circuit node and thus to the negative input of the operational amplifier 2. In the ¬ sen current path 5 is connected a resistor 5a, the additionally fed to the stronger Operationsver- 2 via the current path 5 I_SHIFT power from a non ¬ represent provided D A converter is provided /. This additional current path 5 and the resulting negative to the input of the operational amplifier 2 transmitted electrical ¬'s current I_SHIFT can be achieved that the Hei ligkeit a very large portion of the le of the Lichtquel ¬ emitted light can be measured or detected. The D / A converter can be set very precisely.
Wie des Weiteren aus Figur 1 zu erkennen ist, ist ein zweiter Eingang des Operationsverstärkers, welcher der positive Eingang ist, mit Massepotential verbunden.As can further be seen from FIG. 1, a second input of the operational amplifier, which is the positive input, is connected to ground potential.
Des Weiteren ist aus Figur 1 zu erkennen, dass die Halb¬ leitersensoren 3 und 4 in Sperrrichtung betrieben werden und mit einer negativen Versorgungsspannung, welche im Ausführungsbeispiel etwa -5V beträgt, versorgt werden. Wie durch die Pfeile in der Nähe der Halbleitersensoren 3 und 4 angedeutet ist, kann damit eine entsprechende Er¬ fassung der Helligkeit des Lichts einer Lichtquelle durchgeführt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Halbeitersensor 3 oder 4 oder auch mehr als die zwei gezeigten Halbleitersensoren 3 und 4 in einer Parallelschaltung angeordnet sind. Je mehr derartige Halbleitersensoren in die Schaltungsanordnung 1 geschal¬ tet sind, umso größer ist die Fläche, die diese Halblei¬ tersensoren erfassen können.Furthermore, it can be seen from Figure 1 that the half ¬ wire sensors 3 and 4 are operated in the reverse direction and are supplied to a negative supply voltage, which is in the embodiment about -5V. As indicated by the arrows in the vicinity of the semiconductor sensors 3 and 4, so that a corresponding Er ¬ detection of the brightness of the light of a light source can be performed. It can also be provided that only one semiconductor sensor 3 or 4 or more than the two semiconductor sensors 3 and 4 shown are arranged in a parallel connection. The more such Semiconductor sensors in the circuit 1 geschal ¬ tet are, the larger is the area that can detect these semicon ¬ tersensoren.
Die feste Verstärkung bzw. der feste Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 2 wird im Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass ein Widerstand 6 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 sowie mit einem Aus¬ gang des Operationsverstärkers 2 elektrisch verbunden ist .The fixed amplification or the fixed amplification factor of the operational amplifier 2 is achieved in the exemplary embodiment in that a resistor 6 is electrically connected to the negative input of the operational amplifier 2 and to an output of the operational amplifier 2.
Darüber hinaus ist in der Schaltungsanordnung 1 ein wei¬ terer Signalpfad enthalten, in dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 7 und einem Kondensator 8 enthalten ist. Dieser weitere Signalpfad ist parallel zum Wider¬ stand 6 geschaltet. Am Ausgang des Operationsverstärkers 2 liegt dann ein die Helligkeit der Lichtquelle charakte¬ risierendes Spannungssignal U_PHOTO an. In addition, contain a white ¬ more excellent signal path in the circuit arrangement 1, in which a series circuit comprising a resistor 7 and a capacitor is contained. 8 This further signal path is parallel to resist ¬ 6 was connected. At the output of the operational amplifier 2 then the brightness of the light source is a characte ¬ risierendes voltage signal to U_PHOTO.

Claims

Ansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zur Helligkeitsmessung zumindest einer Lichtquelle mit einem in seiner Verstärkung fest eingestellten Operationsverstärker (2), wobei zumin¬ dest ein Photodetektor (3, 4) mit einem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist und ein Strompfad (5) zur Stromeinspeisung an den Ope¬ rationsverstärker (2) mit dem ersten Eingang des Ope¬ rationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.1. A circuit arrangement for brightness measurement of at least one light source with a fixed calibration in gain operational amplifier (2), wherein at ¬ least one photodetector (3, 4) is electrically connected to a first input of the operational amplifier (2) and a current path (5) for Power supply to the op ¬ tion amplifier (2) with the first input of the op ¬ tion amplifier (2) is electrically connected.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang des Operationsverstärkers (2) als negativer Eingang ausgebildet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first input of the operational amplifier (2) is designed as a negative input.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur festen Einstellung der Verstärkung des Operations¬ verstärkers (2) ein Widerstand (6) mit dem ersten Ein¬ gang und mit einem Ausgang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.3. A circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that for fixed adjustment of the gain of the operational amplifier ¬ (2), a resistor (6) to the first input and a ¬ output with the output of the operational amplifier (2) is electrically connected.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung des zumindest einen Photode¬ tektors (3, 4) durch eine negative Versorgungsspannung erfolgt .4. Circuit arrangement according to one of the preceding arrival claims, characterized in that the voltage supply of the at least one photodetector ¬ (3, 4) is effected by a negative supply voltage.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Photodetektoren (3, 4) in einer Paral¬ lelschaltung geschaltet sind und die Parallelschaltung mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (2) elektrisch verbunden ist.5. A circuit arrangement according to one of the preceding claims ¬, characterized in that at least two photodetectors (3, 4) in a ¬ Paral lelschaltung are connected, and the parallel circuit is electrically connected to the first input of the operational amplifier (2).
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren als Halbleitersensoren (3, 4) aus¬ gebildet sind, welche in Sperrrichtung betrieben wer- den.6. Circuit arrangement according to one of the preceding ¬ claims, characterized in that the photodetectors as semiconductor sensors (3, 4) are formed from ¬ which advertising operated in the reverse direction of the.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompfad mit einem D/A-Wandler verbunden ist.7. Circuit arrangement according to one of the preceding ¬ claims, characterized in that the current path with a D-A converter is connected /.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle als LED oder als elektrische Lampe ausgebildet ist. 8. Circuit arrangement according to one of the preceding ¬ claims, characterized in that the light source is designed as a LED or a electric bulb.
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