WO2007141254A1 - Schaltungseinheit - Google Patents

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WO2007141254A1
WO2007141254A1 PCT/EP2007/055497 EP2007055497W WO2007141254A1 WO 2007141254 A1 WO2007141254 A1 WO 2007141254A1 EP 2007055497 W EP2007055497 W EP 2007055497W WO 2007141254 A1 WO2007141254 A1 WO 2007141254A1
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WO
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unit
radiation
circuit unit
radiation source
circuit
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Application number
PCT/EP2007/055497
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Biebl
Günther Hirschmann
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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Publication date
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Priority to US12/227,269 priority patent/US8044607B2/en
Priority to JP2009513672A priority patent/JP2009540554A/ja
Priority to EP07729882A priority patent/EP2027755A1/de
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • 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 invention relates to a circuit unit for a radiation-generating semiconductor unit.
  • a forward current I f which flows through the semiconductor unit, is kept at a constant level by means of constant current regulation.
  • the problem may arise that the intensity of the radiation generated by the semiconductor unit decreases when it heats up.
  • a radiation source in a circuit unit according to the invention for a radiation-generating semiconductor unit is in operation on a forward voltage U f to the radiation-generating semiconductor unit, and the radiation-generating semiconductor unit is flowed through by a forward current I f , wherein the circuit unit the forward current I f such controls that an actual value V lst , which depends on the forward current I f and the forward voltage U f , assumes a predetermined desired value V 3 OiI.
  • V lst V soll mean that the actual value V lst assumes the predefined setpoint value V soll . Rather, in this case in the context of the invention, the compliance of the desired value V soll within a specified deviation, typically up to 10% of the actual value V lst amount can be tolerated.
  • the circuit unit is a luminous flux control, preferably a power control instead.
  • the intensity of the radiation generated by the semiconductor unit or the luminous flux is proportional to the electrical power that is converted in the radiation-generating semiconductor unit
  • the luminous flux control over the constant current control has the advantage that lower fluctuations of the luminous flux occur .
  • the forward voltage U f decreases with increasing heating of the radiation-generating semiconductor unit, in the case of conventional constant-current regulation, the converted electrical power and thus the radiation intensity decrease.
  • the forward current I f According to the invention as a function of the forward voltage U f varied such that the electrical power and thus the radiation power remain at a constant level. Deviations within the tolerance range specified above are permissible.
  • the circuit unit has a drive unit and an evaluation unit.
  • the drive unit By means of the drive unit, the forward current I f flowing through the radiation-generating semiconductor unit can be controlled.
  • the evaluation unit an instantaneous value of the forward current can be determined.
  • an instantaneous actual value V actual can be determined by means of the evaluation unit.
  • the evaluation unit comprises an ohmic resistance.
  • the forward current I f is determined by means of a voltage drop across the ohmic resistance. This allows a simple determination of the forward current I f .
  • additional components such as a photodiode or a temperature sensor for determining the forward current I f , which is decisive for the radiation intensity of the radiation source.
  • the light emitted by the radiation-generating unit light is detected by the photodiode and compared the instantaneous actual value of the generated photocurrent with the predetermined target value.
  • the temperature of the radiation-generating unit can be determined by means of a temperature-dependent resistor and the forward current I f can be adjusted accordingly.
  • an ohmic resistance is sufficient to determine the instantaneous actual value of the forward current If.
  • the ohmic resistance is connected in series with the radiation-generating semiconductor unit.
  • the ohmic resistance of the radiation-generating semiconductor unit is connected downstream in the forward direction.
  • the evaluation unit comprises a math circuit.
  • mathematical operations of the input variables that is, the forward voltage U f and the forward current I f , such as multiplication, division, addition and subtraction can be performed.
  • the actual value V can be determined by means of the mathematics circuit .
  • the function f depends solely on the forward voltage U f and the forward current I f .
  • the forward current I f may be a direct current or a pulsed current, in the latter case, a pulse width modulation (PWM) is preferred.
  • PWM pulse width modulation
  • the radiation intensity of the semiconductor bodies can be changed by varying the direct current or by varying the duty cycle (ratio of pulse duration to period duration) of the PWM control.
  • the eye perceives a mean radiation intensity at different duty cycles.
  • the mean forward current I f In order to determine the actual value V lst in a pulsed current as indicated, the mean forward current I f must be determined.
  • the evaluation unit may have an average-forming element.
  • the mean value forming element is adapted to the duty cycle.
  • the averaging element may be an RC low pass.
  • the evaluation unit has at least one element for determining the difference between V inst and V so n.
  • the element is a subtractor which serves as a regulator. The determined difference forms the basis for regulating the forward voltage U f and the forward current I f .
  • the drive unit is electrically conductively connected to the evaluation unit.
  • this allows a regulation of the output voltage applied to the semiconductor unit and equal to the forward voltage Uf, and the forward current If as a function of the determined actual value V 1st .
  • the drive unit comprises a voltage converter.
  • the voltage converter can be, for example, a DC / DC converter, in particular a SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter) converter.
  • SEPIC Single Ended Primary Inductance Converter
  • a radiation source according to the invention has a circuit unit as described above.
  • the radiation source can thereby be operated with a relatively constant luminous flux, which means that deviations within the tolerance range specified above are permissible.
  • Radiation source further comprises a radiation-generating semiconductor unit, wherein the radiation-generating unit is electrically conductively connected to the circuit unit.
  • the radiation-generating semiconductor unit and the circuit unit can be arranged on a common printed circuit board and be electrically conductively connected by conductor tracks.
  • the forward voltage U f and the forward current I f of the radiation-generating unit can be regulated. Furthermore, this allows the luminous flux to be regulated.
  • the radiation-generating unit has at least one radiation-generating semiconductor body.
  • the radiation-generating unit may comprise a series connection of a plurality of semiconductor bodies. As a result, the same amount of current can be achieved through all the semiconductor bodies, so that a uniform brightness can be achieved over a luminous area.
  • a plurality of semiconductor bodies provides the further advantage of higher radiation intensity.
  • a compact arrangement of Semiconductor body can also be achieved a comparatively high luminance.
  • the individual semiconductor body may contain a "material based on nitride compound semiconductors", which in the present context means that the semiconductor body for generating radiation has a layer sequence or at least one layer comprising a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga 1n Ini_ n _ m N, where O ⁇ n ⁇ l, O ⁇ m ⁇ l and n + m ⁇ 1.
  • this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula, but rather one or more dopants and additional constituents comprise the characteristic physical properties of Al n Ga m ini- n -. but not change m N material substantially simplicity, the above formula includes only the major components of the crystal lattice (Al, Ga, in, N), even when these may be partially replaced by small amounts of other substances.
  • the active or radiation-generating layer of the semiconductor body may be formed, for example, as a heterostructure, a double heterostructure or as a quantum well structure.
  • quantum well structure encompasses any structure in which charge carriers undergo quantization of their energy states by confinement.
  • the name includes Quantum well structure no information about the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures.
  • the semiconductor body may be formed as a thin-film light-emitting diode chip.
  • a thin-film light-emitting diode chip is characterized in particular by at least one of the following characteristic features: on a first main surface of a radiation-generating end facing towards a carrier element
  • Epitaxial layer sequence is applied or formed a reflective layer, which reflects back at least a part of the electromagnetic radiation generated in the epitaxial layer sequence; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m; and the epitaxial layer sequence includes at least one semiconductor layer having at least one surface that has a blending structure that ideally results in an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, i. it has as ergodically stochastic scattering behavior as possible.
  • a thin-film light-emitting diode chip is, to a good approximation, a Lambert surface radiator and is therefore particularly well suited for use in a headlight.
  • the radiation-generating unit may contain at least one light-emitting diode or laser diode.
  • the radiation-generating unit may be an array composed of a plurality of light-emitting diodes or laser diodes.
  • the spectral intensity maximum of the light-emitting diode or of the laser diode can be in the ultraviolet range, in the visible range or in the infrared range of the electromagnetic spectrum.
  • the radiation source is provided for a headlight.
  • the radiation source according to the invention can be provided for illumination.
  • the radiation source is suitable for illumination with a constant luminance.
  • the radiation source can be provided for backlighting, for example by a display.
  • FIG. 1 is a graph illustrating the time course of the luminance and the temperature of a conventional cooled or uncooled light emitting diode
  • FIG. 2 shows a block diagram of a conventional radiation source with a temperature sensor or a photosensor
  • FIGS. 3a and 3b show a graph illustrating the time profile of the luminance in conventional constant-current regulation and light-current regulation according to the invention
  • FIG. 4 shows a graph representing the temperature-dependent profile of the forward voltage U f .
  • FIG. 5a shows a graph representing forward voltage U f , forward current I f and the resulting converted power P f ,
  • FIG. 5b shows a plurality of semiconductor bodies connected in series
  • FIG. 6 shows a graph representing a curve of constant radiation intensity which can be achieved by means of the circuit unit or radiation source according to the invention
  • FIG. 7 shows a block diagram of a first embodiment of a radiation source according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a second embodiment of a radiation source according to the invention
  • Figure 9 is a schematic representation of the second embodiment of a radiation source which is connected to an optical element.
  • the luminance L [cd * rrT 2 ] and the temperature T [ 0 C] are plotted against the time t [sec].
  • the curves A and D show the time course of the luminance L (curve A) and the temperature T (curve D) in a cooled light emitting diode.
  • the curves C and B respectively represent the time course of the luminance L (curve C) and the temperature T (curve B) in the case of an uncooled light-emitting diode.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a conventional radiation source 1.
  • the radiation source 1 can have a photosensor 6 for determining the luminance L generated by a radiation-emitting unit 2. This converts the received radiation into a photocurrent, which is output to an evaluation unit 3. By means of the photocurrent, a corresponding drive current for the radiation-emitting unit is set, so that the forward current I f , which supplies a drive unit 4, is substantially constant.
  • the radiation source 1 may comprise a temperature sensor 5 for determining the instantaneous temperature T of the radiation-emitting unit 2. By means of a temperature table, which assigns a temperature value a suitable value for the drive current, a corresponding drive current can be set.
  • such additional components as photosensor or temperature sensor can be saved. Because advantageously enough in this case an ohmic resistance for keeping constant the luminous flux or the luminance L at a change in temperature T. Another advantage is that a control of sensors that are prone to contamination or failure deleted.
  • the luminance L of the emitted radiation constant during the operating period (see FIG. 3b, curve A).
  • the forward current I f is variable (curve B).
  • the forward current I f is controlled such that the luminance L remains substantially constant as the temperature T of the radiation-generating semiconductor unit increases. As can be seen from FIG. 3b, this leads to the fact that the forward current I f increases in the initial operation as well as the temperature T.
  • the slope of the linear curve B is determined by a temperature coefficient T k , which depends on materials used for the radiation generating unit and on a possible heat sink.
  • the power P can be maintained, despite the increasing temperature, at an optimum value P op t, which corresponds to the desired value P So ii (see FIG.
  • Forward voltage U f of the strand voltage corresponds, that is, the total voltage, which decreases in the forward direction from the first to the last semiconductor body 7.
  • FIG. 6 shows a curve A of constant radiation intensity or constant power P opt .
  • a radiation source according to the invention which has a circuit unit as explained in more detail below in connection with FIG. 7 and has a radiation-generating unit, as shown, for example, in FIG. 5b.
  • the variable power values which are achieved with a conventional radiation source (see FIG.
  • consistent power values can be achieved in the radiation source according to the invention by adapting the forward current I f to the decreasing forward voltage U f as the temperature T increases ,
  • the forward current I f is so adapted to the forward voltage U f, that the product of Forward current I f and forward voltage U f the optimal power value P op t and the target value P so ii assumes (P op t corresponds in Figure 6, the area of the drawn rectangles).
  • FIG. 7 shows a block diagram of a radiation source 1 according to the invention.
  • the radiation source 1 has a circuit unit 8 and the radiation-generating semiconductor unit 2, wherein the radiation-generating semiconductor unit 2 is electrically conductively connected to the circuit unit 8, so that the semiconductor unit 2 is electrically supplied by means of the circuit unit 8.
  • the circuit unit 8 has an evaluation unit 3 and a drive unit 4, wherein the evaluation unit 3 comprises an ohmic resistor 9.
  • the forward current I f determined in accordance with Ohm's law. From this and by means of a voltage divider 20, the forward voltage U f can also be determined.
  • the ohmic resistor 9 is connected in series with the radiation-generating semiconductor unit 2.
  • the element 11 is a subtractor which serves as a regulator.
  • a control voltage is generated. This is applied to a first input of a second element 12.
  • a delta voltage is applied to a first input of a second element 12.
  • the element 12 is a comparator.
  • the forward current I f with which the radiation-generating semiconductor unit 2 flows through, is a direct current.
  • the forward current I f may be a pulsed current.
  • the luminous flux can be kept constant by varying the DC current or changing the duty cycle of the PWM drive.
  • the drive unit 4 has, in addition to the second element 12, a voltage source 23 which supplies a supply voltage U Ba tt.
  • the voltage source 23 may be a DC voltage source such as a car battery.
  • the further elements of the drive unit 4 in their entirety constitute a voltage converter 21 which, as in the present case, is a DC / DC converter, in particular a SEPIC converter.
  • the evaluation unit 3 may have an average value forming element 22.
  • the mean value forming element 22 of the mathematical circuit 10 is connected upstream in the direction of flow.
  • the averaging element 22 may be an RC low pass.
  • FIG. 8 shows a radiation source 1 with a radiation-generating semiconductor unit 2, wherein the radiation-generating semiconductor unit 2 is arranged on a mounting support 18.
  • the radiation-generating semiconductor unit 2 has a plurality of radiation-generating semiconductor bodies 7. These are arranged in a recess 15 of a housing body, which is formed by means of a carrier 13 and a frame 14.
  • the semiconductor bodies 7 are electrically mounted in the housing body.
  • the carrier 13, on which the semiconductor bodies 7 are arranged has contact surfaces.
  • the contact surfaces are, on the one hand, wire connection surfaces 16 for top-side wire contacting of the semiconductor bodies 7 and, on the other hand, chip connection surfaces (not shown) for contacting the semiconductor bodies 7 on the underside, for example by means of soldering or conductive adhesive.
  • the contact surfaces are electrically conductively connected to one of the external contacts 17.
  • the semiconductor body 7 may be connected in series, for example.
  • the mounting bracket 18 is provided on the one hand for mounting the radiation-generating semiconductor unit 2, on the other hand, the circuit unit (not shown) may be arranged on the mounting bracket 18. An electrically conductive connection between the circuit unit and the radiation-generating semiconductor unit 2 is then possible by means of the external contacts 17.
  • the mounting bracket 18 may further include a heat sink for cooling the radiation generating semiconductor unit 2 or be thermally conductively connected to a heat sink.
  • the device shown in FIG. 9 has a radiation source 1, as already known from FIG. 8, and an optical element 19.
  • the optical element 19 is a non-imaging optical concentrator, by means of which the divergence of the radiation emitted by the semiconductor unit 2 radiation can be reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinheit für eine Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit, wobei im Betrieb eine Durchlassspannung Uf an der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit anliegt und die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit von einem Durchlassstrom If durchflossen wird, wobei die Schaltungseinheit den Durchlassstrom If derart regelt, dass ein Ist-Wert Vist, der von dem Durchlassstrom If und der Durchlassspannung Uf abhängt, einen vorgegebenen Soll-Wert Vsoll annimmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Strahlungsquelle.

Description

Beschreibung
Schaltungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinheit für eine Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit.
Bei einer herkömmlichen Strahlung erzeugenden Halbleiter- Einheit, beispielsweise einer Leuchtdiode, wird ein Durchlassstrom If, der die Halbleiter-Einheit durchfließt, mittels Konstantstromregelung auf konstantem Niveau gehalten. Dabei kann das Problem auftreten, dass die Intensität der von der Halbleiter-Einheit erzeugten Strahlung bei Erwärmung derselben abnimmt.
Aus dem Abstract JP 2005-011895 A ist eine LED-Schaltung bekannt, die einen konstanten Strom durch eine weiße LED ermöglicht .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungseinheit anzugeben, die bei einer Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit eine einfache Lichtstromregelung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungseinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strahlungsquelle mit einer einfachen Lichtstromregelung anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch eine Strahlungsquelle gemäß Patentanspruch 16 gelöst. Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungseinheit für eine Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit liegt im Betrieb eine Durchlassspannung Uf an der Strahlung erzeugenden Halbleiter- Einheit an, und die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit wird von einem Durchlassstrom If durchflössen, wobei die Schaltungseinheit den Durchlassstrom If derart regelt, dass ein Ist-Wert Vlst, der von dem Durchlassstrom If und der Durchlassspannung Uf abhängt, einen vorgegebenen Soll-Wert V3OiI annimmt .
Dabei bedeutet nicht nur die exakte Entsprechung Vlst = Vsoll, dass der Ist-Wert Vlst den vorgegebenen Soll-Wert Vsoll annimmt. Vielmehr ist hierbei im Rahmen der Erfindung die Einhaltung des Soll-Werts Vsoll innerhalb einer vorgegebenen Abweichung, die typischerweise bis zu 10% des Ist-Werts Vlst betragen kann, tolerabel.
Mittels der erfindungsgemäßen Schaltungseinheit findet eine Lichtstromregelung, vorzugsweise eine Leistungsregelung, statt. Unter der Voraussetzung, dass die Intensität der von der Halbleiter-Einheit erzeugten Strahlung beziehungsweise der Lichtstrom proportional zur elektrischen Leistung ist, die in der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit umgesetzt wird, hat die Lichtstromregelung gegenüber der Konstantstromregelung den Vorteil, dass geringere Schwankungen des Lichtstroms auftreten. Da die Durchlassspannung Uf mit zunehmender Erwärmung der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit abnimmt, nimmt im Falle der herkömmlichen Konstantstromregelung die umgesetzte elektrische Leistung und somit die Strahlungsintensität ab. Erfindungsgemäß wird hingegen der Durchlassstrom If in Abhängigkeit von der Durchlassspannung Uf so variiert, dass die elektrische Leistung und somit die Strahlungsleistung auf konstantem Niveau bleiben. Abweichungen innerhalb des oben angegebenen Toleranzbereichs sind zulässig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Schaltungseinheit eine Ansteuereinheit und eine Auswerteeinheit auf. Mittels der Ansteuereinheit kann der durch die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit fließende Durchlassstrom If gesteuert werden. Mittels der Auswerteeinheit kann ein momentaner Wert des Durchlassstroms bestimmt werden. Ferner kann mittels der Auswerteeinheit ein momentaner Ist-Wert Vlst bestimmt werden.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung der
Schaltungseinheit umfasst die Auswerteeinheit einen ohmschen Widerstand. Vorzugsweise wird mittels eines Spannungsabfalls am ohmschen Widerstand der Durchlassstrom If ermittelt. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung des Durchlassstroms If. Im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtungen kann gemäß der Erfindung auf zusätzliche Bauelemente wie eine Fotodiode oder einen Temperaturfühler zur Bestimmung des Durchlassstroms If, der für die Strahlungsintensität der Strahlungsquelle maßgebend ist, verzichtet werden. Im Falle einer Fotodiode wird das von der Strahlung erzeugenden Einheit emittierte Licht von der Fotodiode erfasst und der momentane Ist-Wert des erzeugten Fotostroms mit dem vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Im Falle eines Temperaturfühlers kann mittels eines temperaturabhängigen Widerstand die Temperatur der Strahlung erzeugenden Einheit ermittelt und der Durchlassstrom If entsprechend angepasst werden. Im Falle der Erfindung hingegen genügt ein ohmscher Widerstand, um den momentanen Ist-Wert des Durchlassstroms If zu bestimmen. Besonders bevorzugter Weise ist der ohmsche Widerstand mit der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit in Reihe geschaltet. Insbesondere ist der ohmsche Widerstand der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit in deren Durchlassrichtung nachgeschaltet .
Gemäß einer bevorzugten Variante umfasst die Auswerteeinheit eine Mathematikschaltung. Mittels der Mathematikschaltung können mathematische Operationen der Eingangsgrößen, das heißt der Durchlassspannung Uf und des Durchlassstroms If, wie Multiplikation, Division, Addition und Subtraktion durchgeführt werden.
Gemäß einer weiter bevorzugten Variante kann der Ist-Wert Vlst mittels der Mathematikschaltung bestimmt werden. Der Ist-Wert Vlst ist insbesondere eine Funktion f der Durchlassspannung Uf und des Durchlassstroms If, wobei einer der folgenden Zusammenhänge gilt: Vlst = f (Uf*If); Vlst = f (Uf/If); Vlst = f (Uf+If) ; Vlst = f (Uf-If) . Im Gegensatz zur herkömmlichen Konstantstromregelung interessiert somit nicht nur der Durchlassstrom If, sondern auch die Durchlassspannung Uf. Vorzugsweise hängt die Funktion f ausschließlich von der Durchlassspannung Uf und dem Durchlassstrom If ab.
Der Durchlassstrom If kann ein Gleichstrom oder ein getakteter Strom sein, wobei im letztgenannten Fall eine Pulsweitenmodulation (PWM) bevorzugt ist. Die Strahlungsintensität der Halbleiterkörper kann verändert werden, indem der Gleichstrom variiert oder der Tastgrad (Verhältnis Pulsdauer zu Periodendauer) der PWM-Ansteuerung verändert wird. Vorteilhafterweise nimmt das Auge bei unterschiedlichen Tastgraden eine mittlere Strahlungsintensität wahr. Um bei einem getakteten Strom den Ist-Wert Vlst wie angegeben zu bestimmen, muss der mittlere Durchlassstrom If ermittelt werden. Hierfür kann die Auswerteeinheit ein Mittelwert bildendes Element aufweisen. Zweckmäßigerweise ist das Mittelwert bildende Element an den Tastgrad angepasst. Beispielsweise kann das Mittelwert bildende Element ein RC- Tiefpass sein.
Mit Vorteil weist die Auswerteeinheit mindestens ein Element zur Bestimmung der Differenz von Vlst und Vson auf. Somit kann ermittelt werden, wie stark Vlst von Vson abweicht. Vorzugsweise ist das Element ein Subtrahierer, der als Regler dient. Die ermittelte Differenz bildet die Grundlage zur Regelung der Durchlassspannung Uf und des Durchlassstroms If.
Zweckmäßigerweise ist die Ansteuereinheit mit der Auswerteeinheit elektrisch leitend verbunden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Regelung der Ausgangsspannung, die an der Halbleiter-Einheit anliegt und gleich der Durchlassspannung Uf ist, und des Durchlassstroms If in Abhängigkeit vom ermittelten Ist-Wert V1st erfolgen.
Bevorzugt umfasst die Ansteuereinheit einen Spannungswandler. Der Spannungswandler kann beispielsweise ein DC/DC-Wandler, insbesondere ein SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter)- Wandler sein. Besonders bevorzugt kann mittels des Spannungswandlers eine für die Strahlungsquelle vorgesehene Versorgungsspannung derart angepasst werden, dass die Ausgangsspannung, die an der Halbleiter-Einheit anliegt, einen gewünschten Wert annimmt.
Eine erfindungsgemäße Strahlungsquelle weist eine Schaltungseinheit wie oben beschrieben auf. Vorteilhafterweise kann die Strahlungsquelle dadurch mit einem relativ konstanten Lichtstrom betrieben werden, was bedeutet, dass Abweichungen im Rahmen des oben angegebenen Toleranzbereichs zulässig sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung umfasst die
Strahlungsquelle ferner eine Strahlung erzeugende Halbleiter- Einheit, wobei die Strahlung erzeugende Einheit mit der Schaltungseinheit elektrisch leitend verbunden ist. Beispielsweise können die Strahlung erzeugende Halbleiter- Einheit und die Schaltungseinheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet und mittels Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden sein.
Mittels der Schaltungseinheit können die Durchlassspannung Uf und der Durchlassstrom If der Strahlung erzeugenden Einheit geregelt werden. Ferner kann dadurch der Lichtstrom geregelt werden .
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung weist die Strahlung erzeugende Einheit mindestens einen Strahlung erzeugenden Halbleiterkörper auf.
Desweiteren kann die Strahlung erzeugende Einheit eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern aufweisen. Hierdurch kann ein gleich starker Strom durch alle Halbleiterkörper erzielt werden, so dass eine gleichmäßige Helligkeit über eine Leuchtfläche erreicht werden kann.
Insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich oder für Beleuchtungszwecke erbringt eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern den weiteren Vorteil höherer Strahlungsintensität. Mittels einer kompakten Anordnung der Halbleiterkörper kann ferner eine vergleichsweise hohe Leuchtdichte erzielt werden.
Bevorzugte Ausgestaltungen einer Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit, für welche die Schaltungseinheit gemäß der Erfindung geeignet ist, können der Offenlegungsschrift WO 2006/012842 A2 entnommen werden, deren Inhalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Der einzelne Halbleiterkörper kann ein „auf Nitrid- Verbindungshalbleitern basierendes" Material enthalten, was im vorliegenden Zusammenhang bedeutet, dass der Halbleiterkörper zur Strahlungserzeugung eine Schichtenfolge oder zumindest eine Schicht aufweist, die ein Nitrid-III/V- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGa1nIni_n_mN umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIni-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Die aktive beziehungsweise Strahlung erzeugende Schicht des Halbleiterkörpers kann zum Beispiel als Heterostruktur, Doppelheterostruktur oder als QuantentopfStruktur ausgebildet sein. Die Bezeichnung QuantentopfStruktur umfasst dabei jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (Confinement ) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen .
Der Halbleiterkörper kann als Dünnfilm-Leuchtdioden-Chips ausgebildet sein.
Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus : an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer Strahlungserzeugenden
Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert; die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al . , Appl . Phys . Lett . 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ist in guter Näherung ein Lambert ' scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher besonders gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer. Insbesondere kann die Strahlung erzeugende Einheit mindestens eine Leuchtdiode oder Laserdiode enthalten. Beispielsweise kann die Strahlung erzeugende Einheit ein aus mehreren Leuchtdioden oder Laserdioden gebildetes Array sein. Das spektrale Intensitätsmaximum der Leuchtdiode oder der Laserdiode kann im Ultraviolettbereich, im sichtbaren Bereich oder Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums liegen .
Gemäß einer bevorzugten Variante ist die Strahlungsquelle für einen Scheinwerfer vorgesehen.
Ferner kann die erfindungsgemäße Strahlungsquelle zur Beleuchtung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist die Strahlungsquelle zur Beleuchtung mit konstanter Leuchtdichte geeignet .
Weiterhin kann die Strahlungsquelle zur Hinterleuchtung, beispielsweise von einem Display, vorgesehen sein.
Weitere bevorzugte Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie Vorteile einer MehrfachquantentopfStruktur sowie eines
Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers oder Bauelements gemäß der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 7 näher erläuterten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen Figur 1 ein Schaubild darstellend den zeitlichen Verlauf der Leuchtdichte und der Temperatur einer herkömmlichen gekühlten beziehungsweise ungekühlten Leuchtdiode,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Strahlungsquelle mit einem Temperatursensor oder einem Fotosensor,
Figuren 3a und 3b ein Schaubild darstellend den zeitlichen Verlauf der Leuchtdichte bei herkömmlicher Konstantstromregelung und erfindungsgemäßer LichtStromregelung,
Figur 4 ein Schaubild darstellend den temperaturabhängigen Verlauf der Durchlassspannung Uf,
Figur 5a ein Schaubild darstellend Durchlassspannung Uf, Durchlassstrom If und die daraus resultierende umgesetzte Leistung P,
Figur 5b eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Halbleiterkörper,
Figur 6 ein Schaubild darstellend eine Kurve konstanter Strahlungsintensität, die mittels der erfindungsgemäßen Schaltungseinheit beziehungsweise Strahlungsquelle erzielt werden kann,
Figur 7 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Strahlungsquelle gemäß der Erfindung, Figur 8 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Strahlungsquelle gemäß der Erfindung,
Figur 9 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer Strahlungsquelle, die mit einem optischen Element verbunden ist.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Diagramm sind die Leuchtdichte L [cd*rrT2] und die Temperatur T [0C] gegenüber der Zeit t [sec] aufgetragen. Die Kurven A beziehungsweise D zeigen den zeitlichen Verlauf der Leuchtdichte L (Kurve A) beziehungsweise der Temperatur T (Kurve D) bei einer gekühlten Leuchtdiode. Hingegen stellen die Kurven C beziehungsweise B den zeitlichen Verlauf der Leuchtdichte L (Kurve C) beziehungsweise der Temperatur T (Kurve B) bei einer ungekühlten Leuchtdiode dar.
Wie aus den Kurven hervorgeht, ist ein eingeschwungener Zustand bei der gekühlten Leuchtdiode schneller erreicht als bei der ungekühlten Leuchtdiode. Im eingeschwungenen Zustand entspricht der Ist-Wert dem Soll-Wert. Ferner bleiben im eingeschwungenen Zustand die Leuchtdichte L und die Temperatur T im Wesentlichen unverändert. Es ist zu sehen, dass die Leuchtdichte L (Kurve C) um ca. 20% abfällt, wenn die Temperatur T, wie im Falle der ungekühlten Leuchtdiode, auf etwa das doppelte des Ausgangswertes ansteigt. Es sei angemerkt, dass eine Änderung der Temperatur T sowohl durch die im Betrieb der Leuchtdiode auftretende Verlustwärme als auch durch eine Änderung der Umgebungstemperatur hervorgerufen werden kann. Dem Nachteil, der sich aus der anhand des in Figur 1 dargestellten Diagramms aufgezeigten Korrelation zwischen Leuchtdichte L und der Temperatur T ergibt, kann auf verschiedene Weise entgegengewirkt werden.
In Figur 2 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Strahlungsquelle 1 dargestellt. Die Strahlungsquelle 1 kann im ersten Falle einen Fotosensor 6 zur Ermittlung der von einer Strahlung emittierenden Einheit 2 erzeugten Leuchtdichte L aufweisen. Dieser wandelt die empfangene Strahlung in einen Fotostrom um, der an eine Auswerteeinheit 3 ausgegeben wird. Mittels des Fotostroms wird ein entsprechender Ansteuerstrom für die Strahlung emittierende Einheit eingestellt, so dass der Durchlassstrom If, den eine Ansteuereinheit 4 liefert, im Wesentlichen konstant ist. Im zweiten Falle kann die Strahlungsquelle 1 einen Temperatursensor 5 zur Ermittlung der momentanen Temperatur T der Strahlung emittierenden Einheit 2 aufweisen. Mittels einer Temperaturtabelle, die einem Temperaturwert einen geeigneten Wert für den Ansteuerstrom zuweist, kann ein entsprechender Ansteuerstrom eingestellt werden.
Erfindungsgemäß können derartige zusätzliche Bauteile wie Fotosensor oder Temperatursensor eingespart werden. Denn vorteilhafterweise genügt hierbei ein ohmscher Widerstand zur Konstanthaltung des Lichtstroms beziehungsweise der Leuchtdichte L bei einer Änderung der Temperatur T. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Kontrolle von Sensoren, die für Verschmutzung beziehungsweise Ausfall anfällig sind, entfällt.
Bei einer herkömmlichen Strahlungsquelle (beispielsweise wie bei der in Figur 2 dargestellten Strahlungsquelle) findet eine Konstantstromregelung statt, das heißt, der Durchlassstrom If wird auf einem konstanten Niveau gehalten. Wie die Kurve B in Figur 3a zeigt, ändert sich der Durchlassstrom If im Laufe der Zeit nicht. Da jedoch die Temperatur T (Kurve C) zunimmt, was wiederum zu einer Abnahme der Durchlassspannung Uf führt (s. Figur 4, Kurve B), sinkt die Leuchtdichte L (Kurve A) im Laufe des Betriebs ab.
Hingegen ist es erfindungsgemäß möglich, die Leuchtdichte L der emittierten Strahlung während der Betriebsdauer konstant zu halten (s. Figur 3b, Kurve A) . Dies kann erfindungsgemäß mittels einer Lichtstromregelung der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit erreicht werden. Hierbei ist der Durchlassstrom If variabel (Kurve B) . Insbesondere wird der Durchlassstrom If derart geregelt, dass bei zunehmender Temperatur T der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit die Leuchtdichte L im Wesentlichen konstant bleibt. Wie aus Figur 3b hervorgeht führt dies dazu, dass der Durchlassstrom If im anfänglichen Betrieb ebenso wie die Temperatur T ansteigt.
Das in Figur 4 dargestellte Diagramm zeigt den bereits erwähnten Zusammenhang zwischen Durchlassspannung Uf und Temperatur T bei einer herkömmlichen Strahlungsquelle mit Konstantstromregelung (Kurve A, Durchlassstrom If = konstant) . Mit steigender Temperatur T sinkt die Durchlassspannung Uf (Kurve B) und umgekehrt. Die Steigung der linear verlaufenden Kurve B wird durch einen Temperaturkoeffizienten Tk, der von für die Strahlung erzeugende Einheit verwendeten Materialien und von einer möglichen Wärmesenke abhängt, bestimmt.
In Figur 5a ist die Leistung P, die ein Produkt aus Durchlassstrom If und Durchlassspannung Uf ist, bei einer herkömmlichen Strahlungsquelle mit Konstantstromregelung dargestellt. Während der Durchlassstrom If konstant ist (Gerade B) , ändert sich die Durchlassspannung Uf bei zunehmender Temperatur von einem Maximalwert Ufmax zu einem Minimalwert Ufmin(s. Figur 4) . Entsprechend ändert sich die Leistung P von einem Maximalwert Pmax zu einem Minimalwert Pmin, so dass gilt: Pmax > Popt= Psoii > Pmm. Hingegen kann erfindungsgemäß die Leistung P trotz zunehmender Temperatur auf einem Optimalwert Popt, der dem Sollwert PSoii entspricht, gehalten werden (s. Figur 6) .
An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei einer Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2, die wie in Figur 5b dargestellt eine Mehrzahl in Reihe geschalteter, Strahlung erzeugender Halbleiterkörper 7 aufweist, die
Durchlassspannung Uf der Strangspannung entspricht, das heißt die Gesamtspannung, die in Durchlassrichtung vom ersten bis zum letzten Halbleiterkörper 7 abfällt.
Figur 6 zeigt eine Kurve A konstanter Strahlungsintensität beziehungsweise konstanter Leistung Popt. Eine derartige Kurve kann mit einer erfindungsgemäßen Strahlungsquelle, die eine Schaltungseinheit wie nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 7 näher erläutert und eine Strahlung erzeugende Einheit wie beispielsweise in Figur 5b dargestellt aufweist, erzielt werden. Im Gegensatz zu den veränderlichen Leistungswerten, die bei einer herkömmlichen Strahlungsquelle (s. Figur 5a) erreicht werden, können bei der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle gleich bleibende Leistungswerte dadurch erzielt werden, dass der Durchlassstrom If bei zunehmender Temperatur T an die abnehmende Durchlassspannung Uf angepasst wird. Insbesondere wird der Durchlassstrom If derart an die Durchlassspannung Uf angepasst, dass das Produkt aus Durchlassstrom If und Durchlassspannung Uf den optimalen Leistungswert Popt beziehungsweise den Soll-Wert Psoii annimmt (Popt entspricht in Figur 6 der Fläche der eingezeichneten Rechtecke) .
In Figur 7 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Strahlungsquelle 1 dargestellt. Die Strahlungsquelle 1 weist eine Schaltungseinheit 8 und die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit 2 auf, wobei die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit 2 mit der Schaltungseinheit 8 elektrisch leitend verbunden ist, so dass die Halbleiter-Einheit 2 mittels der Schaltungseinheit 8 elektrisch versorgt wird.
Die Schaltungseinheit 8 weist eine Auswerteeinheit 3 und eine Ansteuereinheit 4 auf, wobei die Auswerteeinheit 3 einen ohmschen Widerstand 9 umfasst. Mittels des Spannungsabfalls am ohmschen Widerstand 9 kann der Durchlassstrom If gemäß dem Ohmschen Gesetz bestimmt. Hieraus und mittels eines Spannungsteilers 20 kann ferner die Durchlassspannung Uf bestimmt werden.
Der ohmsche Widerstand 9 ist mit der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2 in Reihe geschaltet.
Die ermittelten Werte des Durchlassstroms If und der Durchlassspannung Uf werden an eine Mathematikschaltung 10, die Teil der Auswerteeinheit 3 ist, weitergegeben. Mittels der Mathematikschaltung 10 kann ein Ist-Wert Vlst berechnet werden, der eine Funktion f der Durchlassspannung Uf und des Durchlassstroms If ist, wobei einer der folgenden Zusammenhänge gilt: Vlst = f (Uf*If); Vlst = f (Uf/If); Vlst = f (Uf+If) ; Vlst = f (Uf-If) . Mittels eines ersten Elements 11, das Teil der Auswerteeinheit 3 ist, kann die Differenz zwischen dem Ist- Wert Vlst und dem Soll-Wert Vson bestimmt werden. Vorzugsweise ist das Element 11 ein Subtrahierer, der als Regler dient. Mittels des ersten Elements 11 wird eine Regelspannung erzeugt. Diese liegt an einem ersten Eingang eines zweiten Elements 12 an. An einem zweiten Eingang des zweiten Elements 12 liegt eine Dreiecksspannung an, mit welcher die Regelspannung moduliert wird. Vorzugsweise ist das Element 12 ein Komparator.
Im dargestellten Falle ist der Durchlassstrom If, mit welchem die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit 2 durchflössen wird, ein Gleichstrom. Alternativ kann der Durchlassstrom If ein getakteter Strom sein. Der Lichtstrom kann konstant gehalten werden, indem der Gleichstrom variiert oder der Tastgrad der PWM-Ansteuerung geändert wird.
Wie in Figur 7 dargestellt weist die Ansteuereinheit 4 neben dem zweiten Element 12 eine Spannungsquelle 23 auf, die eine Versorgungsspannung UBatt liefert. Die Spannungsquelle 23 kann eine Gleichspannungsquelle wie beispielsweise eine Autobatterie sein. Die weiteren Elemente der Ansteuereinheit 4 stellen in ihrer Gesamtheit einen Spannungswandler 21 dar, der wie vorliegend ein DC/DC-Wandler, insbesondere ein SEPIC- Wandler, ist.
Für eine PWM-Ansteuerung bedarf es der Ermittlung eines mittleren Durchlassstroms If. Hierzu kann die Auswerteeinheit 3 ein Mittelwert bildendes Element 22 aufweisen. Vorzugsweise ist das Mittelwert bildende Element 22 der Mathematikschaltung 10 in Durchflussrichtung vorgeschaltet. Beispielsweise kann das Mittelwert bildende Element 22 ein RC-Tiefpass sein.
In Figur 8 ist eine Strahlungsquelle 1 mit einer Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2 dargestellt, wobei die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit 2 auf einem Montageträger 18 angeordnet ist. Die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit 2 weist eine Mehrzahl von Strahlung erzeugenden Halbleiterkörpern 7 auf. Diese sind in einer Ausnehmung 15 eines Gehäusekörpers angeordnet, der mittels eines Trägers 13 und eines Rahmens 14 gebildet ist. Vorzugsweise sind die Halbleiterkörper 7 im Gehäusekörper elektrisch montiert. Hierzu weist der Träger 13, auf dem die Halbleiterkörper 7 angeordnet sind, Kontaktflächen auf. Die Kontaktflächen sind einerseits Drahtanschlussflächen 16 zur oberseitigen Drahtkontaktierung der Halbleiterkörper 7 und andererseits Chipanschlussflächen (nicht gezeigt) zur unterseitigen Kontaktierung der Halbleiterkörper 7 beispielsweise mittels Löten oder Leitkleber. Die Kontaktflächen sind mit einem der Außenkontakte 17 elektrisch leitend verbunden. Die Halbleiterkörper 7 können beispielsweise in Reihe geschaltet sein.
Der Montageträger 18 ist einerseits zur Montage der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2 vorgesehen, andererseits kann die Schaltungseinheit (nicht dargestellt) auf dem Montageträger 18 angeordnet sein. Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Schaltungseinheit und der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2 ist dann mittels der Außenkontakte 17 möglich. Der Montageträger 18 kann ferner eine Wärmesenke zur Kühlung der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit 2 aufweisen oder mit einer Wärmesenke thermisch leitend verbunden sein. Die in Figur 9 dargestellte Vorrichtung weist eine Strahlungsquelle 1, wie bereits aus Figur 8 bekannt, und ein optisches Element 19 auf. Beispielsweise ist das optische Element 19 ein nicht-abbildender optischer Konzentrator, mittels welchem die Divergenz der von der Halbleiter-Einheit 2 emittierten Strahlung verringert werden kann.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungseinheit (8) für eine Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2), wobei im Betrieb eine Durchlassspannung Uf an der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit (2) anliegt und die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2) von einem Durchlassstrom If durchflössen wird, wobei die Schaltungseinheit (8) den Durchlassstrom If derart regelt, dass ein Ist-Wert Vlst, der von dem Durchlassstrom If und der Durchlassspannung Uf abhängt, einen vorgegebenen Soll-Wert Vsoll annimmt.
2. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 1, wobei die Schaltungseinheit (8) eine Ansteuereinheit (4) und eine Auswerteeinheit (3) aufweist.
3. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswerteeinheit (3) einen ohmschen Widerstand (9) umfasst .
4. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 3, wobei der Durchlassstrom If mittels eines Spannungsabfalls am ohmschen Widerstands (9) ermittelt wird.
5. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der ohmsche Widerstand (9) mit der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit (2) in Reihe geschaltet ist.
6. Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auswerteeinheit (3) eine Mathematikschaltung (10) umfasst .
7. Schaltungseinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ist-Wert Vlst eine Funktion f der Durchlassspannung Uf und des Durchlassstroms If ist, wobei einer der folgenden Zusammenhänge gilt: Vlst = f (Uf*If); Vlst = f (Uf/If); Vlst = f (Uf+If) ; Vlst = f (Uf-If) .
8. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 6 und 7, wobei der Ist-Wert Vlst mittels der Mathematikschaltung (10) ermittelt wird.
9. Schaltungseinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchlassstrom If ein Gleichstrom ist.
10. Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Durchlassstrom If ein getakteter Strom ist.
11. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 10, wobei die Auswerteeinheit (3) zur Ermittlung eines mittleren Durchlassstroms If ein Mittelwert bildendes Element (22) aufweist .
12. Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die Auswerteeinheit (3) mindestens ein erstes Element (11) zur Bestimmung der Differenz von Vlst und Vson aufweist.
13. Schaltungseinheit (8) nach Anspruch 12, wobei das erste Element (11) ein Subtrahierer ist, der als Regler dient .
14. Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei die Ansteuereinheit (4) mit der Auswerteeinheit (3) elektrisch leitend verbunden ist.
15. Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Ansteuereinheit (4) einen Spannungswandler (21) umfasst .
16. Strahlungsquelle (1), die eine Schaltungseinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist .
17. Strahlungsquelle (1) nach Anspruch 16, die eine Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2) aufweist, wobei die Strahlung erzeugende Einheit (2) mit der
Schaltungseinheit (8) elektrisch leitend verbunden ist.
18. Strahlungsquelle (1) nach Anspruch 16 oder 17, wobei mittels der Schaltungseinheit (8) ein Lichtstrom der Strahlung erzeugenden Halbleiter-Einheit (2) geregelt wird.
19. Strahlungsquelle (1) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2) mindestens einen Strahlung erzeugenden Halbleiterkörper (7) aufweist.
20. Strahlungsquelle (1) nach Anspruch 19, wobei die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2) eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern (7) aufweist .
21. Strahlungsquelle (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die Strahlung erzeugende Halbleiter-Einheit (2) mindestens eine Leuchtdiode oder Laserdiode enthält.
22. Strahlungsquelle (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Strahlungsquelle (1) zur Beleuchtung vorgesehen ist.
23. Strahlungsquelle (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Strahlungsquelle (1) für einen Scheinwerfer vorgesehen ist .
24. Strahlungsquelle (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Strahlungsquelle (1) zur Display-Hinterleuchtung vorgesehen ist.
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