WO2013164250A1 - Anordnung zur erzeugung von weissem licht mit einstellbarer farbtemperatur, mittels drei weisslicht-leds - Google Patents

Anordnung zur erzeugung von weissem licht mit einstellbarer farbtemperatur, mittels drei weisslicht-leds Download PDF

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WO2013164250A1
WO2013164250A1 PCT/EP2013/058624 EP2013058624W WO2013164250A1 WO 2013164250 A1 WO2013164250 A1 WO 2013164250A1 EP 2013058624 W EP2013058624 W EP 2013058624W WO 2013164250 A1 WO2013164250 A1 WO 2013164250A1
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white
led light
light source
interface
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PCT/EP2013/058624
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French (fr)
Inventor
Katharina Keller
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Zumtobel Lighting Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for generating white light with adjustable color temperature based on LED (LED: light-emitting diode).
  • the invention relates to a method for controlling such
  • a device with three LEDs for the production of white light with adjustable color temperature on LED basis, a device with three LEDs is known in which the first LED emits a red light, the second LED a green light and the third LED a blue light.
  • the arrangement is designed in such a way that the differently colored lights of the LEDs subsequently more or less mix, so that-viewed from the usual distance-a mixed light is seen that appears white.
  • the intensities of the three LEDs can be changed independently of each other, so that the color of the mixed light can be adjusted in this way.
  • CIE Commission international de l'eclairage
  • the intensities of the two white light LEDs are set differently.
  • the color location of the mixed light thus formed is on the Connecting straight lines of the two color locations, which correspond to the two white light LED light sources.
  • a mixed light of a color is produced whose color locus deviates so much from the blackbody curve that this mixed light no longer appears white to a normal viewer, but for example pink. This results from the fact that in the
  • the invention has for its object to provide a corresponding improved arrangement for generating white light.
  • a white light with adjustable color temperature should be specified, which appears over the entire adjustment range as pure white light.
  • a method for controlling such an arrangement is to be specified.
  • an arrangement for producing white light whose color temperature can be adjusted comprising: a first LED light source for generating a first light of a first color, the first color being characterized by a first white color locus a second LED light source for generating a second light of a second color, wherein the second color is characterized by a second white color locus different from the first white color locus, and a third LED light source for generating a third light of a third color wherein the third color is characterized by a third white color location extending from both the first white color location and the second white color location
  • the third LED light source can be achieved that with the arrangement by appropriate brightness control of the three LED light sources in its color temperature adjustable mixed light can be generated, the
  • the arrangement comprises a control unit for controlling the first LED light source, the second LED light source and the third LED light source, which is designed to independently control the intensities of the three LED light sources, such that each of the three LED light sources are not operated at less than 10% of their maximum power.
  • control unit is designed in such a way that the intensities of the three LED light sources can be regulated independently of one another but only between 10% and 100% of the maximum power of the respective LED light source.
  • the latter is advantageous in the following respect:
  • two different methods are known, namely a first method in which the amplitude of the current or the current is changed, “analog dimming” and a second method so-called “PWM dimming” (PWM: pulse width modulation).
  • analog dimming to less than 10% there may be a color change, which then affects the achievement of the desired mixed light or total light output.
  • PWM dimming to less than 10% can only be realized with comparatively high outlay.
  • the accuracy of the light output with respect to the color location setting of the mixed light can thus be improved while avoiding great control effort
  • the color locus of the color is warm white
  • the second white color locus of the color is cool white
  • the third white color locale of the color neutral white This choice makes it possible to achieve that the mixed light has a comparatively high color rendering index (CRI), even if the As a result, the LED light sources can be manufactured with relatively low production costs, so that the overall arrangement can be made more cost-effective LED light source "a comparatively low color rendering index, for the mixed light to achieve a color rendering index of 80, for example, a relatively high or good color rendering index.
  • the arrangement is designed such that the third white color locus with respect to the blackbody curve is located in the CIE standard color chart on the side opposite to the purple line. Further preferably, the arrangement is configured such that the first white color locus and / or the second white color locus with respect to the blackbody curve are arranged in the CIE standard color chart on the side opposite to the purple line.
  • the three lights generated with the LED light sources correspond to the vertices of a triangular color locus area in the CIE standard color chart which includes a relatively large part of the blackbody curve.
  • the arrangement is such that, with respect to the blackbody curve in the CIE standard color chart, the connecting line between the first white color location and the second white color location intersects the blackbody curve at a first interface and at a second interface; first interface lies within a first section and the second interface lies within a second section of the blackbody curve.
  • the first section extends from 2600 K to 3300 K, in particular from 2800 K to 3100 K and the second section from 5000 K to 7000 K, in particular from 5500 K to 6500 K. In this way, can be particularly well an area of
  • the distance between the first interface and the second interface is at least three times and at most ten times the distance between the first interface and the first white color location, preferably at least four times and at most eight times and / or the distance between the first interface and the second Interface is at least three times and at most ten times the distance between the second interface and the second white color location, preferably at least four times and at most eight times.
  • Areal can be adjusted when the first LED light source and the second LED light source are each operated with at least 10% of their power.
  • the arrangement is further configured such that with respect to the CIE standard color chart, the third white color location is located within a range defined by the x-coordinate interval 0.380 ⁇ 0.005 and the y-coordinate interval 0.390 ⁇ 0.005.
  • This design is particularly advantageous with respect to the third LED light source with reference to the "controlling the LED light sources to at least 10%".
  • control unit is designed to control the three intensities by changing the current intensity.
  • control unit is preferably designed to control a total intensity, which is composed of the three intensities or the intensity of the mixed light - by a PWM dimming.
  • a method for driving an arrangement according to the invention comprising the following step:
  • the three mentioned LED light sources are controlled in such a way that they are always operated with at least 10%> of their maximum power.
  • the current intensities are varied by the said LED light sources for controlling the three intensities.
  • the setting of the color locus of the mixed light is thus preferably carried out by analog dimming the LED light sources.
  • the brightness of the mixed light is advantageously adjusted by PWM dimming.
  • the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment and with reference to the drawings. Show it:
  • FIG. 2 shows the known CIE standard color chart 1931 with the blackbody curve
  • FIG. 3 shows a detail of the standard color chart and FIG. 4 shows a further detail from the standard color chart.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of an inventive arrangement outlined.
  • the arrangement comprises a first LED light source 1, a second LED light source 2 and a third LED light source 3.
  • the first LED light source 1 may in particular consist of one LED or of several LEDs, the same applies to the second LED light source 2 and the third LED light source 3.
  • the first LED light source 1 is designed to produce a first light of a first color
  • the second LED light source 2 to produce a second light of a second color
  • the third LED light source 3 to produce a third light of a third color
  • the LED light sources 1, 2, 3 can be arranged on a common board 4.
  • the three LED light sources 1, 2, 3 are preferably arranged very close to each other, so that even at a short distance results in a mixed light, which is composed of the first light, the second light and the third light.
  • the arrangement may be designed such that the distances between the LED light sources 1, 2, 3 are not greater than the diameter thereof.
  • Fig. 2 the well-known CIE standard color chart from 1931 is sketched.
  • the horseshoe-shaped spectral color line 4, the blackbody curve 5 and the purple line 6 are marked, for example.
  • some temperatures of the corresponding blackbody radiators are indicated on the blackbody curve 5.
  • the Black body curve 5 is not straight, but arcuate, wherein it is curved with respect to the purple line 5 to the outside.
  • Each color location in the standard color chart is known to be uniquely identified by an x coordinate and a y coordinate.
  • the first color ie the color of the first light generated by the first LED light source 1 is characterized by a first white color location 7.
  • the second color is characterized by a second white color locus 8 and the third color by a third white color locus 9.
  • the second white color locus 8 differs from the first white color locus 7
  • the third white color locus 9 differs from both the first white color locus 7, as well as the second white color location 8.
  • the three named color locations 7, 8, 9 are not in line.
  • the third color locus 9 is preferably located on the side opposite to the purple line 6 with respect to a connecting line between the first color locus 7 and the second color locus 8.
  • the LED light sources 1, 2, 3 may, for example, be LED light sources which generate a blue light or UV radiation which is subsequently influenced by a phosphor layer, so that a corresponding white light is formed overall , This is known per se, so that will not be discussed here at this point.
  • Fig. 3 a section of the standard color chart is sketched, which shows the three white color locations 7, 8, 9 in more detail.
  • the three color locations 7, 8, 9 are each connected in a straight line, so that a triangular Farbort- areal is limited, in which the color location of the mixed light, which is composed of the first light, the second light and the third light, anyway must be located.
  • the blackbody curve 5 runs approximately between 2900 K and 5900 K within this color locus area. This is a relatively further and, with respect to the lighting technology, practice-relevant section of the blackbody curve 5.
  • all three color loci 7, 8, 9 are located relatively close to the blackbody curve 5, in particular such that No light is generated by any of the LED light sources 1, 2, 3, which-in the case of a normal observer-produces a color impression of a "colorful" color.
  • Warm white area WW a cold white area CW and a neutral white area NW are drawn.
  • the color loci within the warm white area WW are referred to here as “warm white”, corresponding to the color locations within the cold white area CW as “cool white” and those within the neutral white area NW as “neutral white”.
  • the three mentioned areas WW, CW, NW are each quadrangles in the standard color chart.
  • the following table shows the x and y coordinates of the vertices of these squares in the standard color chart:
  • the design is such that the first white color location 7 lies within the warm white area WW, the second white color location 8 within the cold white area CW and the third white color location 9 within the neutral white area NW.
  • Fig. 3 is - as part of the boundary of the above-mentioned triangular Farbort- areal - the connecting line 11 between the first white color location 7 and the second white color location 8 drawn. It can be seen that this connecting straight line 11 intersects the blackbody curve 5 at two points, namely at a first interface 12 and at a second interface 13.
  • the first interface 12 lies in particular within a first section of the blackbody curve 5, which extends from 2600 K to 3300 K, preferably from 2800 K to 3100 K, the second interface 13 within a second section extending from 5000 K to 7000 K, preferably from 5500 K to 6500 K.
  • the first color locus 7 lies at a certain distance from the first interface 12 and the second color locus 8 at a certain distance from the second interface 13. This is advantageous because in this way to form an adjustable
  • the first color location 7 and the second color location 8 are selected such that the above-described "controlling the LED light sources to at least 10%" for all possible color locations along the blackbody curve 5 - in this case approximately between 2900 K and 5900 K.
  • the arrangement may be such that the distance between the first interface 12 and the second interface 13 is at least three times and at most the tooth of the distance between the first interface 12 and the first white color location 7,
  • the distance between the first interface 12 and the second interface 13 is preferably at least three times and at most ten times the distance between the second interface 13 and the second white color location 8, preferably at least four times and at most eight times St still a - schematically outlined in Fig.
  • control unit 10 for driving the first LED light source 1, the second LED light source 2 and the third LED light source 3, wherein the arrangement is designed such that the control unit 10, the Intensities of said LED light sources 1, 2, 3 can each be controlled independently.
  • the controller 10 may be configured to determine the color location on the blackbody curve 5 within the accuracy of a MacAdam ellipse (or a "one-step MacAdam -Ellipse ").
  • the control unit 10 is designed such that with it the intensities of the three LED light sources 1, 2, 3 can only be regulated between 10% and 100%.
  • a method comprising the following step: controlling the intensities of the first LED light source 1, the second LED light source 2 and the third LED light source 3 such that the first light, the second light and The mixed light formed in the third light has a color whose color locus lies on the blackbody curve 5, in particular within the scope of the accuracy of a MacAdam ellipse.
  • the mentioned LED light sources 1, 2, 3 are driven such that they are always operated with at least 10%> their power.
  • the current intensities are preferably varied by the mentioned LED light sources 1, 2, 3.
  • the desired brightness of the mixed light is advantageously controlled by means of PWM dimming.
  • the arrangement may also have more than three LED light sources, namely at least one first LED light source.
  • Light source, at least one second LED light source and at least one third LED light source wherein the at least one first LED light source in its features corresponds to the above-described first LED light source 1, the at least one second LED light source of the above-described second LED -.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht, dessen Farbtemperatur eingestellt werden kann, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: Eine erste LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe, wobei die erste Farbe durch einen ersten weißen Farbort (7) charakterisiert ist, eine zweite LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines zweiten Lichts einer zweiten Farbe, wobei die zweite Farbe durch einen zweiten weißen Farbort (8) charakterisiert ist, der sich von dem ersten weißen Farbort unterscheidet, sowie eine dritte LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe, wobei die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort (9) charakterisiert ist, der sich sowohl von dem ersten weißen Farbort (7), als auch von dem zweiten weißen Farbort (8) unterscheidet. Durch entsprechende Helligkeitssteuerung der drei LED-Lichtquellen kann ein Mischlicht erzeugt werden, dessen Farbort praktisch beliebig genau auf der Schwarzkörper-Kurve (5) liegt.

Description

ANORDNUNG ZUR ERZEUGUNG VON WEISSEM LICHT MIT EINSTELLBARER
FARBTEMPERATUR, MITTELS DREI WEISSLICHT-LEDS
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht mit einstellbarer Farbtemperatur auf LED-Basis (LED: lichtemittierende Diode).
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen
Anordnung. Zur Erzeugung von weißem Licht mit einstellbarer Farbtemperatur auf LED-Basis ist eine Anordnung mit drei LEDs bekannt, bei der die erste LED ein rotes Licht abstrahlt, die zweite LED ein grünes Licht und die dritte LED ein blaues Licht. Die Anordnung ist so gestaltet, dass sich die unterschiedlich farbigen Lichter der LEDs im Weiteren mehr oder weniger vermischen, so dass - aus üblicher Entfernung betrachtet - ein Mischlicht gesehen wird, das weiß erscheint. Die Intensitäten der drei LEDs lassen sich dabei unabhängig voneinander verändern, so dass die Farbe des Mischlichts auf diese Weise eingestellt werden kann. Werden in der bekannten CIE -Normfarbtafel 1931 (CIE: Commission internationale de l'eclairage) - im Folgenden auch kurz „Normfarbtafel" - die drei Farborte, die den drei verwendeten Farben Rot, Grün und Blau entsprechen, eingetragen und miteinander geradlinig verbunden, so dass ein
Dreieck entsteht, liegt der Farbort des Mischlichts jedenfalls innerhalb dieses Dreiecks.
Allerdings ist es mit erheblichem Aufwand verbunden, die Anordnung derart zu gestalten, dass die Mischung der Farben so vollständig erfolgt, dass bei Betrachtung der Anordnung keine störenden farbigen Stellen erkennbar sind. Häufig weist eine entsprechende Anordnung eine Lichtabgabefläche auf, auf der sich eine ungewollte, nicht-weiße farbige Lichterscheinung ausbildet. Ein Weißlicht, das besonders hohen Anforderungen entspricht, kann mit einer solchen Anordnung kaum oder nur mit besonders hohem Aufwand realisiert werden.
Alternativ ist es bekannt, zur Erzeugung eines einstellbaren Weißlichts das Licht zweier Weißlicht-LEDs miteinander zu mischen, wobei zur Einstellung der
Farbtemperatur die Intensitäten der beiden Weißlicht-LEDs unterschiedlich eingestellt werden. Auf der Normfarbtafel liegt der Farbort des so gebildeten Mischlichts auf der Verbindungsgeraden der beiden Farborte, die den beiden Weißlicht-LED-Lichtquellen entsprechen. Allerdings ergibt sich in diesem Fall das Problem, dass bei bestimmten Mischungsverhältnissen der Intensitäten der beiden LED -Lichtquellen ein Mischlicht einer Farbe erzeugt wird, dessen Farbort von der Schwarzkörper-Kurve so stark abweicht, dass dieses Mischlicht für einen normalen Betrachter nicht mehr weiß erscheint, sondern beispielsweise rosa. Dies ergibt sich daraus, dass in der
Normfarbtafel die Schwarzkörper-Kurve nicht geradlinig verläuft, sondern
bogenförmig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende verbesserte Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht anzugeben. Insbesondere soll mit der Anordnung ein weißes Licht mit einstellbarer Farbtemperatur angegeben werden, das über den gesamten Einstellbereich hinweg als rein weißes Licht erscheint. Außerdem soll ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Anordnung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht vorgesehen, dessen Farbtemperatur eingestellt werden kann, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: Eine erste LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe, wobei die erste Farbe durch einen ersten weißen Farbort charakterisiert ist, eine zweite LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines zweiten Lichts einer zweiten Farbe, wobei die zweite Farbe durch einen zweiten weißen Farbort charakterisiert ist, der sich von dem ersten weißen Farbort unterscheidet, sowie eine dritte LED-Lichtquelle zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe, wobei die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort charakterisiert ist, der sich sowohl von dem ersten weißen Farbort, als auch von dem zweiten weißen Farbort
unterscheidet.
Durch die Verwendung der dritten LED-Lichtquelle lässt sich erzielen, dass mit der Anordnung durch entsprechende Helligkeitssteuerung der drei LED-Lichtquellen ein in seiner Farbtemperatur einstellbares Mischlicht erzeugt werden kann, dessen
Farborte praktisch beliebig genau auf der Schwarzkörper-Kurve liegen.
Weiterhin weist die Anordnung eine Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten LED- Lichtquelle, der zweiten LED-Lichtquelle und der dritten LED-Lichtquelle auf, welche dazu ausgebildet ist, die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen jeweils unabhängig voneinander zu regeln, derart, dass jede der drei LED-Lichtquellen nicht mit weniger als 10% ihrer Maximalleistung betrieben wird. Mit anderen Worten ist die
Steuereinheit derart gestaltet, dass mit ihr die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen zwar unabhängig voneinander, aber jeweils lediglich zwischen 10% und 100% der Maximalleistung der betreffenden LED-Lichtquelle geregelt werden können.
Letzteres ist in folgender Hinsicht vorteilhaft: Zum Regeln der Intensitäten von LED- Lichtquellen sind zwei unterschiedliche Verfahren bekannt, nämlich ein erstes Verfahren, bei dem die Amplitude des Stroms bzw. die Stromstärke verändert wird, kurz„analoges Dimmen" und ein zweites Verfahren, das so genannten„PWM- Dimmen" (PWM: Pulsweitenmodulation). Beim analogen Dimmen auf unter 10% kann es zu einer Farbveränderung kommen, die dann das Erzielen der gewünschten Mischlicht- bzw. Gesamtlichtabgabe beeinträchtigt. Und ein PWM-Dimmen auf unter 10%) ist nur mit vergleichsweise hohem Aufwand zu realisieren. Durch das„Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%>" lässt sich also bei Vermeidung von großem Regel-Aufwand die Genauigkeit der Lichtabgabe mit Bezug auf die Farbort- Einstellung des Mischlichts verbessern. Vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der erste weiße Farbort der Farbe Warmweiß entspricht, der zweite weiße Farbort der Farbe Kaltweiß und der dritte weiße Farbort der Farbe Neutralweiß. Durch diese Wahl lässt sich erzielen, dass das Mischlicht einen vergleichsweise hohen Farbwiedergabe-Index (colour rendering index, CRI) aufweist, auch wenn die einzelnen LED-Lichtquellen als solche jeweils einen vergleichsweise niedrigen Farbwiedergabeindex haben. Auf diese Weise lassen sich die LED-Lichtquellen mit relativ geringem Herstellungsaufwand fertigen, so dass sich die Anordnung insgesamt kostengünstiger gestalten lässt. Beispielsweise lässt sich selbst für den Fall, dass die„kaltweiße LED-Lichtquelle" einen vergleichsweise niedrigen Farbwiedergabeindex aufweist, für das Mischlicht ein Farbwiedergabeindex von beispielsweise 80 erzielen, also ein relativ hoher bzw. guter Farbwiedergabeindex.
Vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der dritte weiße Farbort mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie gegenüber liegenden Seite angeordnet ist. Weiterhin vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass der erste weiße Farbort und/oder der zweite weiße Farbort mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie gegenüber liegenden Seite angeordnet sind. Hierdurch lässt sich erzielen, dass - bei relativ hoher Effizienz - die drei mit den LED-Lichtquellen erzeugten Lichter den Eckpunkten eines dreieckigen Farbort- Areals in der CIE-Normfarbtafel entsprechen, das einen verhältnismäßig großen Teil der Schwarzkörper-Kurve beinhaltet.
Weiterhin vorzugsweise ist die Anordnung derart gestaltet, dass mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve in der CIE-Normfarbtafel die Verbindungsgerade zwischen dem ersten weißen Farbort und dem zweiten weißen Farbort die Schwarzkörper-Kurve an einer ersten Schnittstelle und an einer zweiten Schnittstelle schneidet, wobei die erste Schnittstelle innerhalb eines ersten Abschnitts liegt und die zweite Schnittstelle innerhalb eines zweiten Abschnitts der Schwarzkörper-Kurve. Dabei erstreckt sich vorzugsweise der erste Abschnitt von 2600 K bis 3300 K, insbesondere von 2800 K bis 3100 K und der zweite Abschnitt von 5000 K bis 7000 K, insbesondere von 5500 K bis 6500 K. Auf diese Weise lässt sich besonders gut ein Bereich der
Schwarzkörper-Kurve abdecken, der für die Praxis besonders relevant ist. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung dabei außerdem derart gestaltet, dass der
Abstand zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der ersten Schnittstelle und dem ersten weißen Farbort beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache und/oder dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der zweiten Schnittstelle und dem zweiten weißen Farbort beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass der Farbort des Mischlichts praktisch über den gesamten Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve innerhalb des dreieckigen Farbort- Areals eingestellt werden kann, wenn die erste LED-Lichtquelle und die zweite LED- Lichtquelle jeweils mit mindestens 10% ihrer Leistung betrieben werden.
Vorzugsweise ist Anordnung weiterhin derart gestaltet, dass mit Bezug auf die CIE- Normfarbtafel der dritte weiße Farbort innerhalb eines Bereichs angeordnet ist, der durch das x-Koordinaten-Intervall 0,380 ± 0,005 und das y-Koordinaten-Intervall 0,390 ± 0,005 festgelegt ist. Diese Gestaltung ist insbesondere auch mit Bezug auf das „Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%" hinsichtlich der dritten LED- Lichtquelle vorteilhaft.
Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, die drei Intensitäten jeweils durch Veränderung der Stromstärke zu regeln.
Außerdem ist die Steuereinheit vorzugsweise dazu ausgelegt, eine Gesamtintensität, die sich aus den drei Intensitäten zusammensetzt bzw. die Intensität des Mischlichts - durch ein PWM-Dimmen zu regeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, das den folgenden Schritt aufweist:
Regeln der drei Intensitäten der ersten LED-Lichtquelle, der zweiten LED-Lichtquelle und der dritten LED-Lichtquelle derart, dass das von dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht gebildete Mischlicht eine Farbe aufweist, deren Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve liegt. Dabei werden die drei genannten LED- Lichtquellen derart angesteuert, dass sie stets mit jeweils mindestens 10%> ihrer Maximalleistung betrieben werden.
Vorzugsweise werden dabei zur Regelung der drei Intensitäten die Stromstärken durch die genannten LED-Lichtquellen variiert. Die Einstellung des Farborts des Mischlichts erfolgt also vorzugsweise durch analoges Dimmen der LED-Lichtquellen.
Die Einstellung der Helligkeit des Mischlichts erfolgt vorteilhaft durch ein PWM- Dimmen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausfuhrungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Skizze einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung,
Fig. 2 die bekannte CIE -Normfarbtafel 1931 mit der Schwarzkörper-Kurve,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Normfarbtafel und Fig. 4 einen weiteren Ausschnitt aus der Normfarbtafel.
In Fig. 1 ist sehr schematisch eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung skizziert. Die Anordnung umfasst eine erste LED- Lichtquelle 1, eine zweite LED-Lichtquelle 2 und eine dritte LED-Lichtquelle 3. Die erste LED-Lichtquelle 1 kann insbesondere aus einer LED oder aus mehreren LEDs bestehen, analoges gilt für die zweite LED-Lichtquelle 2 und die dritte LED- Lichtquelle3.
Die erste LED-Lichtquelle 1 ist zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe gestaltet, die zweite LED-Lichtquelle 2 zur Erzeugung eines zweiten Licht einer zweiten Farbe und die dritte LED -Lichtquelle 3 zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe.
Die LED-Lichtquellen 1, 2, 3 können auf einer gemeinsamen Platine 4 angeordnet sein. Die drei LED -Lichtquellen 1, 2, 3 sind vorzugsweise sehr nahe aneinander angeordnet, so dass sich bereits in geringer Entfernung ein Mischlicht ergibt, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt.
Beispielsweise kann die Anordnung derart gestaltet sein, dass die Abstände zwischen den LED-Lichtquellen 1, 2, 3 nicht größer sind als deren Durchmesser.
In Fig. 2 ist die bekannte CIE -Normfarbtafel von 1931 skizziert. Eingezeichnet ist unter anderem die hufeisenförmige Spektralfarblinie 4, die Schwarzkörper-Kurve 5 und die Purpurlinie 6. Exemplarisch sind an der Schwarzkörper-Kurve 5 einige Temperaturen der entsprechenden Schwarzkörper-Strahler angeben. Die Schwarzkörper-Kurve 5 verläuft nicht geradlinig, sondern bogenförmig, wobei sie mit Bezug auf die Purpurlinie 5 nach außen gewölbt ist. Jeder Farbort in der Normfarbtafel lässt sich bekanntermaßen durch eine x-Koordinate und eine y-Koordinate eindeutig angeben.
Die erste Farbe - also die Farbe des ersten Lichts, das durch die erste LED -Lichtquelle 1 erzeugt wird - ist durch einen ersten weißen Farbort 7 charakterisiert. Die zweite Farbe ist durch einen zweiten weißen Farbort 8 charakterisiert und die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort 9. Der zweite weiße Farbort 8 unterscheidet sich dabei von dem ersten weißen Farbort 7 und der dritte weiße Farbort 9 unterscheidet sich sowohl von dem ersten weißen Farbort 7, als auch von dem zweiten weißen Farbort 8. Dabei liegen die drei genannten Farborte 7, 8, 9 nicht auf einer Linie. Wie beispielhaft gezeigt, liegt der dritte Farbort 9 mit Bezug auf eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten Farbort 7 und dem zweiten Farbort 8 vorzugsweise auf der, der Purpurlinie 6 gegenüber liegenden Seite.
Bei den LED-Lichtquellen 1, 2, 3 kann es sich beispielsweise um LED-Lichtquellen handeln, die ein blaues Licht oder UV-Strahlung erzeugen, das bzw. die im Weiteren von einer Phosphorschicht beeinflusst wird, so dass insgesamt ein entsprechendes Weißlicht gebildet wird. Dies ist an sich bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus der Normfarbtafel skizziert, der die drei weißen Farborte 7, 8, 9 genauer zeigt. Die drei Farborte 7, 8, 9 sind dabei jeweils geradlinig miteinander verbunden, so dass ein dreieckiges Farbort- Areal begrenzt ist, in dem sich der Farbort des Mischlichts, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt, jedenfalls befinden muss. Man erkennt, dass im gezeigten Beispiel die Schwarzkörper-Kurve 5 ungefähr zwischen 2900 K und 5900 K innerhalb dieses Farbort- Areals verläuft. Dies ist ein verhältnismäßig weiter und - mit Bezug auf die Lichttechnik - praxisrelevanter Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve 5.
Wie aus den Figuren 2 und 3 beispielhaft hervorgeht, befinden sich alle drei Farborte 7, 8, 9 verhältnismäßig nahe an der Schwarzkörper-Kurve 5, insbesondere derart, dass von keiner der LED-Lichtquellen 1, 2, 3 ein Licht erzeugt wird, das - bei einem Normalbeobachter - einen Farbeindruck einer„bunten" Farbe erzeugt.
Wie weiterhin beispielhaft in Fig. 2 gezeigt, liegen im gezeigten Beispiel alle drei Farborte 7, 8, 9 mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve 5 auf der, der Purpurlinie 6 gegenüber liegenden Seite.
In Fig. 4 ist ein weiterer Ausschnitt aus der Normfarbtafel gezeigt, wobei ein
Warmweiß-Areal WW, ein Kaltweiß-Areal CW und ein Neutralweiß-Areal NW eingezeichnet sind. Die Farborte innerhalb des Warmweiß-Areals WW werden hier als „warmweiß" bezeichnet, entsprechend die Farborte innerhalb des Kaltweiß-Areals CW als„kaltweiß" und diejenigen innerhalb des Neutralweiß-Areals NW als„neutralweiß".
Die drei genannten Areale WW, CW, NW sind jeweils Vierecke in der Normfarbtafel. In der folgenden Tabelle sind die x- und y- Koordinaten der Eckpunkte dieser Vierecke in der Normfarbtafel angegeben:
Figure imgf000010_0001
Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass der erste weiße Farbort 7 innerhalb des Warmweiß-Areals WW liegt, der zweite weiße Farbort 8 innerhalb des Kaltweiß- Areals CW und der dritte weiße Farbort 9 innerhalb des Neutralweiß-Areals NW.
Besonders bevorzugt liegt der erste weiße Farbort innerhalb des Bereichs x = 0,465 ± 0,005; y = 0,420 ± 0,005, der zweite weiße Farbort innerhalb des Bereichs x = 0,310 ± 0,005; y = 0,325 ± 0,005 und der dritte weiße Farbort 9 innerhalb des Bereichs x = 0,380 ± 0,005; y = 0,390 ± 0,005.
In Fig. 3 ist - als Teil der Begrenzung des weiter oben genannten dreieckigen Farbort- Areals - die Verbindungsgerade 11 zwischen dem ersten weißen Farbort 7 und dem zweiten weißen Farbort 8 eingezeichnet. Man erkennt, dass diese Verbindungsgerade 11 die Schwarzkörper-Kurve 5 an zwei Stellen schneidet, und zwar an einer ersten Schnittstelle 12 und an einer zweiten Schnittstelle 13. Die erste Schnittstelle 12 liegt dabei insbesondere innerhalb eines ersten Abschnitts der Schwarzkörper-Kurve 5, der sich von 2600 K bis 3300 K erstreckt, vorzugsweise von 2800 K bis 3100 K, die zweite Schnittstelle 13 innerhalb eines zweiten Abschnitts, der sich von 5000 K bis 7000 K erstreckt, vorzugsweise von 5500 K bis 6500 K.
Der erste Farbort 7 liegt dabei in einem gewissen Abstand von der ersten Schnittstelle 12 und der zweite Farbort 8 in einem gewissen Abstand von der zweiten Schnittstelle 13. Dies ist vorteilhaft, weil auf diese Weise zur Bildung eines einstellbaren
Mischlichts, dessen Farborte sich auf der Schwarzkörper-Kurve 5 befinden, die erste LED-Lichtquelle 1 und die zweite LED-Lichtquelle 2 nicht auf Null oder
näherungsweise auf Null gedimmt werden müssen. Insbesondere sind der erste Farbort 7 und der zweite Farbort 8 so gewählt, dass sich das oben beschriebene„Regeln der LED-Lichtquellen auf mindestens 10%" für alle möglichen Farborte entlang der Schwarzkörper-Kurve 5 - hier also etwa zwischen 2900 K und 5900 K - realisieren lässt. Konkret kann in diesem Zusammenhang die Anordnung derart gestaltet sein, dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle 12 und der zweiten Schnittstelle 13 mindestens das Dreifache und höchstens das Zahnfache des Abstands zwischen der ersten Schnittstelle 12 und dem ersten weißen Farbort 7 beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache. Analog beträgt vorzugsweise der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle 12 und der zweiten Schnittstelle 13 mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der zweiten Schnittstelle 13 und dem zweiten weißen Farbort 8, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache. Die Anordnung weist weiterhin eine - schematisch in Fig. 1 skizzierte - Steuereinheit 10 zur Ansteuerung der ersten LED-Lichtquelle 1, der zweiten LED-Lichtquelle 2 und der dritten LED-Lichtquelle 3 auf, wobei die Anordnung derart gestaltet ist, dass mit der Steuereinheit 10 die Intensitäten der genannten LED-Lichtquellen 1, 2, 3 jeweils unabhängig voneinander geregelt werden können. Hierdurch lässt sich mit den drei LED-Lichtquellen 1, 2, 3 ein Mischlicht erzeugen, das sich aus dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht zusammensetzt, derart, dass das Mischlicht eine Farbe aufweist, die durch einen Farbort charakterisiert ist, der - praktisch beliebig genau - auf der Schwarzkörper-Kurve 5 liegt, also sozusagen„reines" Weißlicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit 10 dazu ausgelegt sein, den Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve 5 im Rahmen der Genauigkeit einer MacAdam-Ellipse (bzw. einer„1-Schritt-MacAdam-Ellipse") einzustellen. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig ausschließen, dass das Mischlicht einen rosa-farbigen oder grünlichen Farbstich aufweist. Zum Vergleich ist in Fig. 3 um den Farbort bei 4000 K auf der Schwarzkörper-Kurve 5 eine„4-Schritt MacAdam-Ellipse" eingezeichnet (also eine größere Ellipse als eine„1 -Schritt MacAdam-Ellipse").
Die Steuereinheit 10 ist dabei derart gestaltet, dass mit ihr die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen 1, 2, 3 jeweils nur zwischen 10% und 100% geregelt werden können.
Zur Ansteuerung ist dementsprechend ein Verfahren vorgesehen, das den folgenden Schritt aufweist: Regeln der Intensitäten der ersten LED -Lichtquelle 1, der zweiten LED-Lichtquelle 2 und der dritten LED-Lichtquelle 3 derart, dass das von dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht gebildete Mischlicht eine Farbe aufweist, deren Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve 5 liegt, insbesondere im Rahmen der Genauigkeit einer MacAdam-Ellipse. Dabei werden die genannten LED- Lichtquellen 1, 2, 3 derart angesteuert, dass sie stets mit jeweils mindestens 10%> ihrer Leistung betrieben werden.
Zur Regelung der drei Intensitäten werden vorzugsweise die Stromstärken durch die genannten LED-Lichtquellen 1, 2, 3 variiert.
Die gewünschte Helligkeit des Mischlichts wird vorteilhaft mittels PWM-Dimmen geregelt.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf den Fall, dass die Anordnung die drei genannten LED-Lichtquellen 1, 2, 3 aufweist. Selbstverständlich kann die Anordnung auch mehr als drei LED -Lichtquellen aufweisen, nämlich wenigstens eine erste LED- Lichtquelle, wenigstens eine zweite LED-Lichtquelle und wenigstens eine dritte LED- Lichtquelle, wobei die wenigstens eine erste LED-Lichtquelle in ihren Merkmalen der oben beschriebenen ersten LED-Lichtquelle 1 entspricht, die wenigstens eine zweite LED-Lichtquelle der oben beschriebenen zweiten LED -Lichtquelle 2 und die wenigstens eine dritte LED-Lichtquelle der oben beschriebenen dritten LED- Lichtquelle 3.

Claims

Ansprüche
Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht, dessen Farbtemperatur eingestellt werden kann, aufweisend
- eine erste LED-Lichtquelle (1) zur Erzeugung eines ersten Lichts einer ersten Farbe, wobei die erste Farbe durch einen ersten weißen Farbort (7)
charakterisiert ist,
- eine zweite LED-Lichtquelle (2) zur Erzeugung eines zweiten Lichts einer zweiten Farbe, wobei die zweite Farbe durch einen zweiten weißen Farbort (8) charakterisiert ist, der sich von dem ersten weißen Farbort (7) unterscheidet,
- eine dritte LED-Lichtquelle (3) zur Erzeugung eines dritten Lichts einer dritten Farbe, wobei die dritte Farbe durch einen dritten weißen Farbort (9)
charakterisiert ist, der sich sowohl von dem ersten weißen Farbort (7), als auch von dem zweiten weißen Farbort (8) unterscheidet und
- eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung der ersten LED-Lichtquelle (1), der zweiten LED-Lichtquelle (2) und der dritten LED-Lichtquelle (3), welche dazu ausgebildet ist, die Intensitäten der drei LED-Lichtquellen (1, 2, 3) jeweils unabhängig voneinander zu regeln, derart, dass jede der drei LED-Lichtquellen (1, 2, 3) nicht mit weniger als 10% ihrer Maximalleistung betrieben wird.
Anordnung nach Anspruch 1 ,
die derart gestaltet ist, dass der erste weiße Farbort (7) der Farbe Warmweiß entspricht, der zweite weiße Farbort (8) der Farbe Kaltweiß und der dritte weiße Farbort (9) der Farbe Neutralweiß.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
die derart gestaltet ist, dass der dritte weiße Farbort (9) mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve (5) in der CIE-Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie (6) gegenüber liegenden Seite angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die derart gestaltet ist, dass der erste weiße Farbort (7) und/oder der zweite weiße Farbort (8) mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve (5) in der CIE- Normfarbtafel auf der, der Purpurlinie (6) gegenüber liegenden Seite angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die derart gestaltet ist, dass mit Bezug auf die Schwarzkörper-Kurve (5) in der CIE -Normfarbtafel die Verbindungsgerade (11) zwischen dem ersten weißen Farbort (7) und dem zweiten weißen Farbort (8) die Schwarzkörper-Kurve (5) an einer ersten Schnittstelle (12) und an einer zweiten Schnittstelle (13) schneidet, wobei die erste Schnittstelle (12) innerhalb eines ersten Abschnitts liegt und die zweite Schnittstelle (13) innerhalb eines zweiten Abschnitts, wobei sich vorzugsweise der erste Abschnitt von 2600 K bis 3300 K, insbesondere von 2800 K bis 3100 K erstreckt und der zweite Abschnitt von 5000 K bis 7000 K, insbesondere von 5500 K bis 6500 K.
Anordnung nach Anspruch 5,
die derart gestaltet ist, dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle (12) und der zweiten Schnittstelle (13) mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der ersten Schnittstelle (12) und dem ersten weißen Farbort (7) beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache und/oder
dass der Abstand zwischen der ersten Schnittstelle (12) und der zweiten
Schnittstelle (13) mindestens das Dreifache und höchstens das Zehnfache des Abstands zwischen der zweiten Schnittstelle (13) und dem zweiten weißen Farbort (8) beträgt, vorzugsweise mindestens das Vierfache und höchstens das Achtfache.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die derart gestaltet ist, dass mit Bezug auf die CIE -Normfarbtafel der dritte weiße Farbort (9) innerhalb eines Bereichs angeordnet ist, der durch das x- Koordinaten-Intervall 0,380 ± 0,005 und das y-Koordinaten-Intervall y = 0,390 ± 0,005 festgelegt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Steuereinheit (10) dazu ausgelegt ist, die drei Intensitäten jeweils durch Veränderung der Stromstärke zu regeln.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Steuereinheit (10) dazu ausgelegt, ist eine Gesamtintensität, die sich aus den drei Intensitäten zusammensetzt, durch ein PWM-Dimmen zu regeln.
10. Verfahren zur Ansteuerung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend den folgenden Schritt:
Regeln der drei Intensitäten der ersten LED-Lichtquelle (1), der zweiten LED- Lichtquelle (2) und der dritten LED-Lichtquelle (3) derart, dass das von dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht gebildete Mischlicht eine Farbe aufweist, deren Farbort auf der Schwarzkörper-Kurve (5) liegt, wobei die drei genannten LED -Lichtquellen (1, 2, 3) derart angesteuert werden, dass sie stets mit jeweils mindestens 10% ihrer Maximalleistung betrieben werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem zur Regelung der drei Intensitäten die Stromstärken durch die genannten LED-Lichtquellen (1, 2, 3) variiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
bei dem eine gewünschte Helligkeit des Mischlichts mittels PWM-Dimmen geregelt wird.
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