WO2010006918A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von kalibrierdaten für eine led leuchtquelle unter berücksichtigung der sperrschichttemperatur - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von kalibrierdaten für eine led leuchtquelle unter berücksichtigung der sperrschichttemperatur Download PDF

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WO2010006918A1
WO2010006918A1 PCT/EP2009/058151 EP2009058151W WO2010006918A1 WO 2010006918 A1 WO2010006918 A1 WO 2010006918A1 EP 2009058151 W EP2009058151 W EP 2009058151W WO 2010006918 A1 WO2010006918 A1 WO 2010006918A1
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light source
temperature
calibration data
color
photometric
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PCT/EP2009/058151
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Nico Morgenbrod
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • 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
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/28—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source
    • G01J1/30—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source using electric radiation detectors
    • G01J1/32—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source using electric radiation detectors adapted for automatic variation of the measured or reference value
    • 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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
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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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining calibration data, a calibration unit and a light source.
  • Light sources e.g. Illuminated modules, LED modules, which are to meet high requirements in terms of their color location and color stability, must be suitably calibrated. Such a calibration can be done, for example, prior to their delivery to the customer or already activated on-site lighting sources.
  • the object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and in particular to provide an efficient and versatile approach for determining calibration data, wherein said calibration data can be used for example for setting or calibrating a light source, in particular an LED module.
  • This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • a photometric quantity and / or a colorimetric size of the light source is determined; in which a color valence, in particular a color locus, is determined on the basis of the photometric variable and / or the colorimetric variable;
  • the light source may be at least one light module, wherein in particular each light module comprises at least one light emitting diode (LED).
  • each light module comprises at least one light emitting diode (LED).
  • the photometric and / or colorimetric size (s) are measured by means of a suitable measuring device.
  • a plurality of light sources can be calibrated using a calibration unit. This is e.g. ensures that the multiple light sources have largely identical lighting properties to each other.
  • a plurality of photometric quantities or a plurality of different photometric variables of the light source can be measured.
  • multiple color locations can be determined and based At several temperatures, in particular at several junction temperatures of, for example, LEDs of the light source, the calibration data can be determined.
  • the calibration data are used to calibrate or adjust the light source.
  • the calibration data are preferably transmitted to the light source via a suitable interface or made available to it.
  • a development is that the temperature is provided by the light source and / or queried by this.
  • the light source may have an interface for providing the temperature information, in particular the junction temperature (s) of the light source.
  • each LED of the light source is provided by the light source and / or queried by this.
  • the temperature of the light source is taken into account substantially at the time of the determined photometric quantity and / or colorimetric size.
  • the calibration data are based on largely simultaneously occurring photometric and / or colorimetric variables or temperatures.
  • the calibration data comprise a brightness, a color location and / or a dominant wavelength.
  • the photometric quantity comprises at least one of the following variables:
  • a luminous flux a light reference value, in particular a
  • a dominant wavelength in particular a color saturation.
  • the photometric and / or colorimetric quantity is measured by means of at least one of the following components or geometries:
  • the calibration data comprise a dominant wavelength, a brightness and / or color coordinates.
  • the color valence is determined by the determination of dominant wavelength, saturation, color coordinates and / or brightness reference value
  • the saturation may be specified as a function of the dominant wavelength and / or as a function of the respective LED. This can be measured, but it can also be measured, e.g. be deposited in a store.
  • One embodiment is that the method is carried out for a plurality of color channels.
  • the method can be carried out iteratively for one or more color channels.
  • the calibration data are used to set the light source, in particular the calibration data of the light source being provided.
  • the light source comprises a light emitting module with at least one LED, in particular with a plurality of LEDs.
  • the above-mentioned object is also achieved by an arrangement for determining calibration data for a light source comprising a processor unit or a computer, which is set up in such a way that the method described herein can be carried out with it.
  • the calibration unit has a communication interface for connection to the light source.
  • a luminous source for interacting with the arrangement described herein, eg the calibration unit, wherein the luminous source has at least one temperature sensor, in particular at least one thermistor and / or at least one PTC thermistor for determining the temperature. It is an embodiment that a plurality of temperature sensors are arranged at different locations of the light source.
  • thermo resistance can be determined based on or taking into account a given output and / or a thermal resistance.
  • Fig.l an exemplary scenario comprising a light source (or light module) and a
  • Calibration unit wherein the calibration unit can be used to determine calibration data and to adjust the light source.
  • calibration data for a light source are determined. These calibration data can be used to set or calibrate the light source, in particular a light module or an LED module.
  • the determination of the calibration data is carried out in particular by means of a temperature, in particular a junction temperature, the light source.
  • a temperature in particular a junction temperature
  • the light source preferably by means of a module characterization and / or by means of a temperature sensor of the light source the
  • junction temperature of each LED of the light source as a function of the ambient temperature and determined depending on the impressed power. Determination of the junction temperature:
  • the color location of an LED may vary depending on the wavelength, and the wavelength may change with the junction temperature of the LED.
  • a luminous flux generally decreases with increasing temperature. Color locus and luminous flux show, in particular, a strongly nonlinear behavior over a temperature course. Adjustable color stable light sources, e.g. on an LED basis, compensate for such dependencies.
  • LEDs can be described mathematically, so that calibration data can be determined when the junction temperature is known.
  • a dominant wavelength of the LED shifts with increasing temperature in the direction of higher wavelengths and / or a luminous flux decreases with increasing temperature.
  • a large number of measured data is preferably evaluated for each type of LED.
  • At least one of the following conditions for determining the temperature, in particular the junction temperature of the LED, at least one
  • Temperature sensor may be provided which is thermally coupled to the LED.
  • different thermal sensors also in combination, can be provided. It is also possible that several temperature sensors at different position of a
  • Light module are arranged. By knowing the positions in relation to the LED (or corresponding to several LEDs a luminous module), a temperature distribution between the LEDs or temperature gradients along the light source comprising the LEDs can be determined accordingly. Thereby, the junction temperature of the LED can be detected with higher accuracy.
  • thermocouple examples of a temperature sensor are: thermistor (NTC), PTC thermistor, temperature sensor, thermocouple, pyrometer, or similar.
  • the LED impressed current and known forward voltage characteristics and performance of the LED and in known thermal resistances and efficiencies, the junction temperature of the LED can be determined.
  • the junction temperature of the LED (s) of the light source can also be efficiently determined during operation.
  • the complex measuring method of the so-called “flashing" to exclude temperature effects can thus be omitted.
  • the calibration of the luminous source proposed herein includes an approach for determining the necessary calibration data which is then used to calibrate e.g. can be used by means of a calibration unit.
  • the calibration of the light source comprises in particular the following steps: (1) Measurement of at least one photometric quantity, eg a luminous flux, of the luminous source. This is expediently carried out by at least one measuring device, for example by means of a spectral radiometer, an integrating sphere, at least one color sensor, etc.
  • the light source can provide interrogation temperatures ready to be interrogated via an interface or send them at predetermined times.
  • the light source can provide interrogation temperatures ready to be interrogated via an interface or send them at predetermined times.
  • the light source can provide interrogation temperatures ready to be interrogated via an interface or send them at predetermined times.
  • junction temperature synchronized with the time for the determination of at least one photometric and / or colorimetric size.
  • calibration data e.g. Brightness reference, dominant wavelength (color saturation), color location, depending on the junction temperature of the light source.
  • the determination of the calibration data for a specific, for example, required reference temperature preferably takes place in accordance with characteristic curves characteristic of the LEDs of the light source (and possibly stored or stored).
  • Steps (1) to (4) are preferably performed for each color channel of the light source to be calibrated.
  • the calibration data are transmitted to the light source.
  • the light source is thus adjusted using the calibration data (new).
  • the above steps may be performed at least partially on a calibration unit.
  • FIG. 1 An exemplary scenario for using the presented approach comprising a light source (or light module) 101 and a calibration unit 104 is shown in FIG.
  • the light source 101 comprises at least one LED module 102 and at least one module controller 103, the LED module 102 preferably having a plurality of LEDs.
  • the module controller (103) is preferably located on the considered LED module or on an external unit for a plurality of LED modules, which is assigned to a plurality of LED modules as a central control unit.
  • This module controller (103) has a memory unit assigned to the respective module, on which the module calibration data associated with the LED module (102) and to be calibrated can be stored and tapped during operation of the module for the controller.
  • the LED module 102 provides the module controller 103 with a temperature TBoard of the LED module 102, the module controller 103 transmits brightness values Y channel per (color) channel to the LED module 102 for adjusting the spectral distribution and intensity.
  • the module controller (103) calculates the resulting junction temperature (107) from the brightness values transmitted to the LED module, the resulting electrical power applied to the LED module for each color channel, and the transmitted TBoard of the LED module (102) via a thermal resistance network ) of the individual emitter on the LED module (102).
  • the LED module 102 emits light from a
  • Spectrometer 105 of the calibration unit 104 is recorded.
  • the spectrometer 105 is an example for a photometric or colorimetric measuring device. Accordingly, other measuring devices can be used in the calibration unit 104.
  • the light detected by the spectrometer 105 is made available to the calibration unit 104 in the form of measurement data 109, for example as color locus, brightness Y and / or dominant wavelength of a computing unit 106.
  • the computing unit 106 (which may be integrated into the module controller 103) receives or requests a
  • junction temperature 107 from the module controller 103 preferably at a time when the spectrometer 104 receives the measurement data. Based on the measured data and the junction temperature 107, the computing unit 106 determines, preferably by means of predetermined LED characteristics, e.g. For the respective LEDs stored temperature characteristics, calibration data 108 to the required reference temperature and transmits them to the light source 101.
  • predetermined LED characteristics e.g. For the respective LEDs stored temperature characteristics, calibration data 108 to the required reference temperature and transmits them to the light source 101.
  • the calibration data 108 are in particular standardized to the temperature and comprise a color locus, e.g. in the form of a lightness value YO and color coordinates (x ⁇ , y ⁇ ).
  • the calibration can be done in any temperature condition of the light source.
  • a multiple calibration of the light source at several temperature conditions is not necessary.
  • the cost of calibration is significantly reduced.
  • a time-consuming settling of defined temperature conditions is avoided,

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Abstract

Es wird ein Verfahren angegeben zum Bestimmen von Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle (101), bei dem eine photometrische Größe und/oder eine farbmetrische Größe der Leuchtquelle ermittelt wird, bei dem anhand der photometrischen Größe und/oder der farbmetrischen Größe eine Farbvalenz, insbesondere ein Farbort, ermittelt wird und bei dem die Kalibrierdaten abhängig von der Farbvalenz und von einer Temperatur (TBoard), insbesondere von einer Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle, bestimmt werden. Weiterhin werden eine entsprechende Vorrichtung sowie eine Kalibriereinheit vorgeschlagen und eine Leuchtquelle zur Interaktion mit der Anordnung bzw. der Kalibriereinheit.

Description

Be s ehre ibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BESTIMMEN VON KALIBRIERDATEN FÜR EINE LED LEUCHTQUELLE UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER SPERRSCHICHTTEMPERATUR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Kalibrierdaten, eine Kalibriereinheit und eine Leuchtquelle.
Leuchtquellen, z.B. Leuchtmodule, LED-Module, die hinsichtlich ihres Farbortes und einer Farbortstabilität hohen Anforderungen genügen sollen, müssen geeignet kalibriert werden. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise vor deren Auslieferung an den Kunden oder bei bereits aktivierten Leuchtquellen vor Ort erfolgen.
Ein bekannter Ansatz zur Kalibrierung ist es, eine LED bei bekannter Umgebungstemperatur gepulst zu betreiben. Bei diesem sog. "Blitzen" werden Pulse von 25ms erzeugt und mittels eines Spektralradiometers die photometrische Größe gemessen .
Hierbei ist es von Nachteil, dass oftmals keine derartigen Pulse auslösbar sind. Beispielsweise gibt es bei LED- Modulen keine Möglichkeit, dass das Spektralradiometer vorgenannte Pulse initiiert. Ein weiterer Nachteil beim "Blitzen" besteht in der aufwändigen Abstimmung der verwendeten Einheiten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen effizienten und vielseitig einsetzbaren Ansatz zur Bestimmung von Kalibrierdaten zu schaffen, wobei besagte Kalibrierdaten beispielsweise zur Einstellung bzw. Kalibrierung einer Leuchtquelle, insbesondere eines LED- Moduls, einsetzbar sind. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren angegeben zum Bestimmen von Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle,
- bei dem eine photometrische Größe und/oder eine farbmetrische Größe der Leuchtquelle ermittelt wird; - bei dem anhand der photometrischen Größe und/oder der farbmetrischen Größe eine Farbvalenz, insbesondere ein Farbort, ermittelt wird;
- bei dem die Kalibrierdaten abhängig von der Farbvalenz und von einer Temperatur, insbesondere von einer Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle, bestimmt werden.
Bei der Leuchtquelle kann es sich um mindestens ein Leuchtmodul handeln, wobei insbesondere jedes Leuchtmodul mindestens eine Leuchtdiode (LED) umfasst.
Vorteilhaft werden die photometrische und/oder die farbmetrische Größe (n) gemessen mittels einer geeigneten MessVorrichtung.
Anhand der Sperrschichttemperatur und der ermittelten photometrischen Größe kann eine Kalibrierung der Leuchtquelle durchgeführt werden. Insbesondere können anhand einer Kalibriereinheit mehrere Leuchtquellen kalibriert werden. Damit ist z.B. gewährleistet, dass die mehreren Leuchtquellen zueinander weitgehend identische Leuchteigenschaften aufweisen.
Hierbei sei angemerkt, dass insbesondere mehrere photometrische Größen bzw. mehrere unterschiedliche photometrische Größen der Leuchtquelle gemessen werden können. Auch können mehrere Farborte bestimmt und basierend auf mehreren Temperaturen, insbesondere auf mehreren Sperrschichttemperaturen von bspw. LEDs der Leuchtquelle die Kalibrierdaten bestimmt werden.
Vorzugsweise werden die Kalibrierdaten zum Kalibrieren bzw. Einstellen der Leuchtquelle eingesetzt. Hierzu werden die Kalibrierdaten vorzugsweise über ein geeignetes Interface an die Leuchtquelle übertragen oder dieser zur Verfügung gestellt .
Eine Weiterbildung ist es, dass die Temperatur von der Leuchtquelle bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt wird.
Insbesondere kann die Leuchtquelle ein Interface aufweisen zum Bereitstellen der Temperaturinformation, insbesondere der Sperrschichttemperatur (en) der Leuchtquelle.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Temperatur jeder LED der Leuchtquelle von der Leuchtquelle bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt wird.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die Temperatur der Leuchtquelle im wesentlichen zum Zeitpunkt der ermittelten photometrischen Größe und/oder farbmetrischen Größe berücksichtigt wird.
Insofern wird vorteilhaft berücksichtigt, dass die Kalibrierdaten auf weitgehend zeitgleich auftretenden photometrischen und/oder farbmetrischen Größen bzw. Temperaturen beruhen.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Kalibrierdaten eine Helligkeit, einen Farbort und/oder eine Dominantwellenlänge umfassen. Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die photometrische Größe mindestens eine der folgenden Größen umfasst:
- ein Spektrum;
- einen Lichtstrom; - einen Hellbezugswert, insbesondere eine
Leuchtdichte und/oder Beleuchtungsstärke;
- eine Dominantwellenlänge, insbesondere eine FärbSättigung.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird die photometrische und/oder farbmetrische Größe mittels mindestens einer der folgenden Komponenten oder Geometrien gemessen :
- ein Spektralradiometer; - eine Ulbrichtkugel;
- einen Helligkeitssensor;
- ein Farbsensor.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die Kalibrierdaten eine Dominantwellenlänge, eine Helligkeit und/oder Farbkoordinaten umfassen.
Hierbei sei angemerkt, dass die Farbvalenz durch die Bestimmung von Dominantwellenlänge, Sättigung, Farbkoordinaten und/oder Helligkeitsbezugswert
(insbesondere eindeutig) bestimmt ist. Hierbei kann die Sättigung als Funktion von der Dominantwellenlänge und/oder als Funktion der jeweiligen LED spezifiziert sein. Diese kann gemessen werden, sie kann aber auch, z.B. in einem Speicher, hinterlegt sein.
Eine Ausgestaltung ist es, dass das Verfahren für mehrere Farbkanäle durchgeführt wird.
Insbesondere kann das Verfahren für einen oder für mehrere Farbkanäle iterativ durchgeführt werden. Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Kalibrierdaten zur Einstellung der Leuchtquelle verwendet werden, wobei insbesondere die Kalibrierdaten der Leuchtquelle bereitgestellt werden.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass die Leuchtquelle ein Leuchtmodul mit mindestens einer LED, insbesondere mit mehreren LEDs, umfasst.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung zum Bestimmen von Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle umfassend eine Prozessoreinheit oder einen Rechner, der derart eingerichtet ist, dass das hierin beschriebene Verfahren damit durchführbar ist.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe gelöst mittels einer Kalibriereinheit für eine Leuchtquelle umfassend
- eine Messeinrichtung zur Bestimmung einer photometrischen und/oder einer farbmetrischen Größe der Leuchtquelle;
- eine Einheit zur Ermittlung von Kalibrierdaten abhängig von der photometrischen Größe und/oder der farbmetrischen Größe und von einer Temperatur, insbesondere von einer Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle.
Hierbei ist es eine Weiterbildung, dass die Kalibriereinheit eine Kommunikationsschnittstelle zur Verbindung mit der Leuchtquelle aufweist.
Auch wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Leuchtquelle angegeben zur Interaktion mit der hierin beschriebenen Anordnung, z.B. der Kalibriereinheit, wobei die Leuchtquelle mindestens einen Temperatursensor, insbesondere mindestens einen Heißleiter und/oder mindestens einen Kaltleiter zur Bestimmung der Temperatur aufweist . Es ist eine Ausgestaltung, dass mehrere Temperatursensoren an verschiedenen Orten der Leuchtquelle angeordnet sind.
Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass die Temperatur bestimmbar ist anhand bzw. unter Berücksichtigung einer abgegeben Leistung und/oder eines thermischen Widerstands.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Es zeigt:
Fig.l ein beispielhaftes Szenario umfassend eine Leuchtquelle (oder Leuchtmodul) sowie eine
Kalibriereinheit, wobei die Kalibriereinheit zur Bestimmung von Kalibrierdaten und zur Einstellung der Leuchtquelle einsetzbar ist.
Anhand des hierin vorgestellten Ansatzes werden insbesondere Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle bestimmt. Diese Kalibrierdaten sind einsetzbar, um die Leuchtquelle, insbesondere ein Leuchtmodul bzw. ein LED-Modul, einzustellen bzw. zu kalibrieren.
Die Ermittlung der Kalibrierdaten erfolgt insbesondere mittels einer Temperatur, insbesondere eine Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle. Hierbei werden bevorzugt mittels einer Modulcharakterisierung und/oder mittels eines Temperatursensors der Leuchtquelle die
Sperrschichttemperatur jeder einzelnen LED der Leuchtquelle in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von der eingeprägten Leistung bestimmt. Bestimmung der Sperrschichttemperatur:
Der Farbort einer LED kann abhängig von der Wellenlänge variieren, wobei sich die Wellenlänge mit der Sperrschichttemperatur der LED ändern kann. Zudem sinkt im allgemeinen ein Lichtstrom mit steigender Temperatur. Farbort und Lichtstrom zeigen über einen Temperaturverlauf insbesondere ein stark nichtlineares Verhalten. Einstellbare farbortstabile Leuchtquellen, z.B. auf LED- Basis, kompensieren derartige Abhängigkeiten.
Gemäß der hier vorgeschlagenen Lösung können LEDs mathematisch beschrieben werden, so dass bei Kenntnis der Sperrschichttemperatur Kalibrierdaten bestimmt werden können.
Je nach Technologie und/oder Aufbau einer LED ergeben sich unterschiedlich stark ausgeprägte thermische Effekte während des Betriebs der LED.
So verschiebt sich eine Dominantwellenlänge der LED mit zunehmender Temperatur in Richtung höherer Wellenlängen und/oder ein Lichtstrom nimmt mit steigender Temperatur ab.
Zur Bestimmung der jeweiligen Temperaturkurve wird bevorzugt eine große Anzahl von Messdaten für jeden LED-Typ ausgewertet .
Zur Bestimmung der Temperatur, insbesondere der Sperrschichttemperatur der LED kann mindestens ein
Temperatursensor vorgesehen sein, der thermisch an die LED gekoppelt ist. Insbesondere können unterschiedliche thermische Sensoren, auch in Kombination miteinander, vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass mehrere Temperatursensoren an unterschiedlichen Position eines
Leuchtmoduls angeordnet sind. Durch Kenntnis der Positionen in Relation zu der LED (oder entsprechend zu mehreren LEDs eines Leuchtmoduls) lässt sich entsprechend eine Temperaturverteilung zwischen den LEDs bzw. Temperaturgradienten entlang der die LEDs umfassenden Leuchtquelle bestimmen. Dadurch kann die Sperrschichttemperatur der LED mit höherer Genauigkeit ermittelt werden.
Beispiele für einen Temperatursensor sind: Heißleiter (NTC) , Kaltleiter (PTC) , Temperaturfühler, Thermoelement, Pyrometer, o.a.
Bei einem bekanntem, der LED eingeprägten Strom und bei bekannten Vorwärtsspannungskennlinien bzw. Leistungen der LED sowie bei bekannten thermischen Widerständen und Wirkungsgraden kann die Sperrschichttemperatur der LED bestimmt werden.
Somit kann abhängig von einer auf einem Leuchtmodul gemessenen Temperatur auf die Sperrschichttemperaturen mehrerer (beliebig vieler) LEDs rückgeschlossen werden.
Somit kann die Sperrschichttemperatur der LED(s) der Leuchtquelle effizient auch während des Betriebs bestimmt werden. Die aufwändige Messmethodik des sogenannten "Blitzens" zum Ausschluss von Temperatureffekten kann somit entfallen .
Kalibrierung:
Die hierin vorgeschlagene Kalibrierung der Leuchtquelle umfasst einen Ansatz zur Bestimmung der notwendigen Kalibrierdaten, die dann zur Kalibrierung z.B. mittels einer Kalibriereinheit einsetzbar sind.
Die Kalibrierung der Leuchtquelle umfasst insbesondere die folgenden Schritte: (1) Messung mindestens einer photometrischen Größe, z.B. eines Lichtstroms, der Leuchtquelle. Dies erfolgt zweckmäßig durch mindestens eine Messvorrichtung, z.B. mittels eines Spektralradiometers, einer Ulbrichtkugel, mindestens eines Farbsensors, etc.
(2) Bestimmung eines Farborts anhand der mindestens einen ermittelten photometrischen Größe, z.B. anhand des vermessenen Spektrums. Beispielsweise kann einen Dominantwellenlänge und/oder ein Farbort in Form von Farbkoordinaten (x, y) ermittelt werden.
(3) Auslesen oder Abfragen der Sperrschichttemperatur (en) der Leuchtquelle. Insbesondere kann die Leuchtquelle über ein Interface Sperrschichttemperaturen abfragbar bereithalten oder diese zu vorgegebenen Zeitpunkten versenden. Vorzugsweise wird die
Sperrschichttemperatur mit dem Zeitpunkt für die Ermittlung der mindestens einen photometrischen und/oder farbmetrischen Größe synchronisiert.
(4) Bestimmung von Kalibrierdaten, z.B. Hellbezugswert, Dominantwellenlänge (Farbsättigung), Farbort, abhängig von der Sperrschichttemperatur der Leuchtquelle. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Kalibrierdaten für eine bestimmte bspw. geforderte Bezugstemperatur nach für die LEDs der Leuchtquelle charakteristischen (und ggf. hinterlegten bzw. abgespeicherten) Kennlinien .
(5) Die Schritte (1) bis (4) werden vorzugsweise für jeden Farbkanal der zu kalibrierenden Leuchtquelle durchgeführt .
(6) Die Kalibrierdaten werden an die Leuchtquelle übermittelt. Die Leuchtquelle wird somit anhand der Kalibrierdaten (neu) eingestellt. Die vorstehenden Schritte können zumindest teilweise auf einer Kalibriereinheit durchgeführt werden.
Ein beispielhaftes Szenario zum Einsatz des vorgestellten Ansatzes umfassend eine Leuchtquelle (oder Leuchtmodul) 101 sowie eine Kalibriereinheit 104 ist in Fig.l dargestellt.
Die Leuchtquelle 101 umfasst mindestens ein LED-Modul 102 und mindestens eine Modulsteuerung 103, wobei das LED-Modul 102 vorzugsweise mehrere LEDs aufweist. Die Modulsteuerung (103) befindet sich vorzugsweise auf dem betrachteten LED- Modul oder auf einer für mehrere LED-Module externen Einheit, welche mehreren LED-Modulen als zentrale Steuereinheit zugeordnet ist. Diese Modulsteuerung (103) verfügt über eine dem jeweiligen Modul zugeordnete Speichereinheit, auf welcher die dem LED-Modul (102) zugehörigen und zu kalibrierenden Modulkalibrierdaten abgelegt und im Betrieb des Moduls für die Steuerung abgegriffen werden können.
Das LED-Modul 102 stellt der Modulsteuerung 103 eine Temperatur TBoard des LED-Moduls 102 zur Verfügung, die Modulsteuerung 103 übermittelt Helligkeitswerte YKanal pro (Färb-) Kanal an das LED-Modul 102 zur Einstellung der spektralen Verteilung und Intensität. Zudem errechnet die Modulsteuerung (103) aus den an das LED-Modul übermittelten Helligkeitswerten, der daraus resultierenden am LED-Modul anliegenden elektrischen Leistung für jeden Farbkanal und der übermittelten TBoard des LED-Moduls (102) über ein thermisches Widerstandsnetzwerk die resultierende Sperrschichttemperatur (107) der einzelnen Emitter auf dem LED-Modul (102) .
Das LED-Modul 102 emittiert Licht, das von einem
Spektrometer 105 der Kalibriereinheit 104 aufgenommen wird. Bei dem Spektrometer 105 handelt es sich um ein Beispiel für eine photometrische bzw. colormetrische Messeinrichtung. Entsprechend können andere Messeinrichtungen in der Kalibriereinheit 104 eingesetzt werden. Das von dem Spektrometer 105 erfasste Licht wird in Form von Messdaten 109, z.B. als Farbort, Helligkeit Y und/oder Dominantwellenlänge einer Recheneinheit 106 der Kalibriereinheit 104 zur Verfügung gestellt.
Die Recheneinheit 106 (welche in die Modulsteuerung 103 integriert sein kann) erhält oder erfragt eine
Sperrschichttemperatur 107 von der Modulsteuerung 103 vorzugsweise zu einer Zeit, zu der das Spektrometer 104 die Messdaten aufnimmt. Anhand der Messdaten und der Sperrschichttemperatur 107 bestimmt die Recheneinheit 106, vorzugsweise mittels vorgegebener LED-Charakteristika, z.B. für die jeweiligen LEDs hinterlegte Temperaturkennlinien, Kalibrierdaten 108 zur geforderten Bezugstemperatur und übermittelt diese an die Leuchtquelle 101.
Die Kalibrierdaten 108 sind insbesondere auf die Temperatur genormt und umfassen einen Farbort z.B. in Form eines Hellbezugswertes YO sowie Farbkoordinaten (xθ, yθ) .
Weitere Vorteile:
Bei ausreichend exakter (mathematischer) Beschreibung des Verhaltens der Leuchtdioden (oder generell von Lichtquellen) über die Temperatur kann eine genaue Kalibrierung bei jeder beliebigen Umgebungstemperatur erfolgen.
Die Kalibrierung kann in jedem Temperaturzustand der Lichtquelle erfolgen. Eine mehrfache Kalibrierung der Lichtquelle bei mehreren Temperaturzuständen ist nicht notwendig. Hierdurch wird der Aufwand für die Kalibrierung deutlich reduziert. Insbesondere wird ein zeitaufwändiges Einschwingen von definierten Temperaturzuständen vermieden,

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen von Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle, - bei dem eine photometrische Größe und/oder eine farbmetrische Größe der Leuchtquelle ermittelt wird;
- bei dem anhand der photometrischen Größe und/oder der farbmetrischen Größe eine Farbvalenz, insbesondere ein Farbort, ermittelt wird;
- bei dem die Kalibrierdaten abhängig von der Farbvalenz und von einer Temperatur, insbesondere von einer Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle, bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur der Leuchtquelle von der Leuchtquelle bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Temperatur jeder LED der Leuchtquelle von der Leuchtquelle bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur der Leuchtquelle im wesentlichen zum Zeitpunkt der ermittelten photometrischen Größe und/oder farbmetrischen Größe berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kalibrierdaten eine Helligkeit, einen Farbort und/oder eine Dominantwellenlänge umfassen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die photometrische Größe mindestens eine der folgenden Größen umfasst:
- ein Spektrum;
- einen Lichtstrom; - einen Hellbezugswert, insbesondere eine Leuchtdichte und/oder Beleuchtungsstärke;
- eine Dominantwellenlänge, insbesondere eine FärbSättigung.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die photometrische und/oder farbmetrische Größe gemessen wird mittels mindestens einer der folgenden Komponenten oder Geometrien: - ein Spektralradiometer;
- eine Ulbrichtkugel;
- einen Helligkeitssensor;
- ein Farbsensor.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kalibrierdaten eine Dominantwellenlänge, eine Helligkeit und/oder Farbkoordinaten umfassen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren für mehrere Farbkanäle durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kalibrierdaten zur Einstellung der Leuchtquelle verwendet werden, wobei insbesondere die Kalibrierdaten der Leuchtquelle bereitgestellt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leuchtquelle ein Leuchtmodul mit mindestens einer LED, insbesondere mit mehreren LEDs, umfasst.
12. Anordnung zum Bestimmen von Kalibrierdaten für eine Leuchtquelle umfassend eine Prozessoreinheit oder einen Rechner, der derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführbar ist.
13. Kalibriereinheit für eine Leuchtquelle umfassend - eine Messeinrichtung zur Bestimmung einer photometrischen und/oder einer farbmetrischen Größe der Leuchtquelle; - eine Einheit zur Ermittlung von Kalibrierdaten abhängig von der photometrischen Größe und/oder der farbmetrischen Größe und von einer Temperatur, insbesondere von einer Sperrschichttemperatur, der Leuchtquelle .
14. Leuchtquelle zur Interaktion mit der Anordnung gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Leuchtquelle mindestens einen Temperatursensor, insbesondere mindestens einen Heißleiter und/oder mindestens einen Kaltleiter zur Bestimmung der Temperatur aufweist.
15. Leuchtquelle nach Anspruch 14, bei der mehrere Temperatursensoren an verschiedenen Orten der Leuchtquelle angeordnet sind, wobei insbesondere die Temperatur bestimmbar ist anhand einer abgegeben Leistung und/oder anhand eines thermischen Widerstands .
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