WO2022263440A1 - Lichtemissionsanordnung und verfahren zum betreiben einer lichtemissionsanordnung - Google Patents

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WO2022263440A1
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emitting
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PCT/EP2022/066159
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Michael Brandl
Sebastian Stigler
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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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]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/12—Controlling the intensity of the light using optical feedback
    • 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
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback

Definitions

  • a light-emitting arrangement and a method for operating a light-emitting arrangement are specified.
  • a light emitting assembly may include one or more assemblies.
  • An assembly comprises, for example, a first, a second and a third light-emitting semiconductor body and a housing.
  • the first, second and third semiconductor light-emitting bodies are inserted in the housing.
  • the first, second and third light-emitting semiconductor bodies can be realized, for example, as light-emitting diode chips emitting in the red, green and blue spectrum.
  • a driver arrangement supplies the first, second and third light-emitting semiconductor bodies of an assembly. In this case, the driver arrangement can be arranged in the housing of the module or can be implemented externally outside the housing of the module.
  • a first driver of the driver arrangement supplies the first light-emitting semiconductor body with the current or voltage values that are suitable for this example of the first light-emitting semiconductor body.
  • supplying each light-emitting semiconductor body with its own driver can involve a great deal of effort.
  • One object is to specify a light-emitting arrangement and a method for operating a light-emitting arrangement in which the outlay is kept to a minimum.
  • a light-emitting arrangement comprises a driver arrangement comprising a first, a second and a third driver, and a number N of assemblies each comprising a first, a second and a third light-emitting semiconductor body.
  • the number N is greater than 1.
  • the first driver is coupled to a first series circuit comprising the first light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the second driver is coupled to a second series circuit comprising the second light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the third driver is coupled to a third series circuit comprising the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the first, the second and the third driver are each designed to emit a driver signal which depends on the photometric variables of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the first driver advantageously supplies a number N of first light-emitting semiconductor bodies.
  • the second driver supplies a number N of second light-emitting semiconductor bodies and the third driver supplies a number N of third light-emitting ones
  • the outlay for realizing the light emission arrangement is thus kept small. In this case, photometric variables of the light-emitting semiconductor bodies are taken into account.
  • the number N of first light-emitting semiconductor bodies emit in the red spectrum.
  • the number N of second light-emitting semiconductor bodies emit in the green spectrum. Furthermore, the number N of third light-emitting semiconductor bodies emit in the blue spectrum. Since the semiconductor bodies of the number N of first light-emitting semiconductor bodies usually do not have identical properties, they do have similar properties, it is sufficient to drive them together. The same applies to the second and third light-emitting semiconductor bodies.
  • the parameters of the first, second and third driver are set according to measured values of the number N of first, second and third light-emitting semiconductor bodies, such as the luminous intensity and/or the color locus at a given value for a current, and as a function of a target color locus and/or a target light intensity.
  • the module is implemented, for example, as a red-green-blue module, abbreviated as an RGB module.
  • the target color locus can also be referred to as a predetermined or desired color locus or predetermined target color locus.
  • the Target light intensity can also be called predetermined or desired light intensity or predetermined target light intensity.
  • Light emission arrangement has an assembly of the number N of assemblies each have a housing, English package on. Consequently, an assembly can be referred to as an LED housing, for example.
  • the driver arrangement has a memory.
  • the first, the second and the third driver are configured to output a pulse width modulated driver signal with a first, a second and a third duty cycle, respectively, and to set the first, second and third duty cycle in accordance with information stored in the memory.
  • a light intensity, which is emitted on average during a period of the pulse-width-modulated driver signal, is advantageously set via the first, second and third duty cycle and not exclusively via a height of the pulses of the driver signals. The human eye is too sluggish to perceive the pulses individually.
  • Light emission arrangement is the first duty cycle of the first driver is an average of a number N of target duty cycles of the first light-emitting semiconductor body of the number N of assemblies.
  • the second duty cycle of the second driver is an average of a number N of target duty cycles of the second light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the third duty cycle of the third driver is an average of a number N of target duty cycles of the third light-emitting semiconductor body of the number N of assemblies.
  • the target duty cycles of the first, the second and the third light-emitting semiconductor body in an assembly of the number N of assemblies are determined by assembly as a function of the photometric variables of the first, the second and the third light-emitting semiconductor body and according to a target color locus and/or a target light intensity. Since the photometric variables of the three light-emitting semiconductor bodies and the target color locus and/or the target light intensity are known, three setpoint duty cycles for the three light-emitting semiconductor bodies can be determined in each assembly.
  • the target duty cycle is determined, for example, by converting the photometric variables of the three light-emitting semiconductor bodies of an assembly into tristimulus coordinates, by converting the target color locus and the target light intensity into tristimulus coordinates of the target and by solving the corresponding equations (specified below).
  • the three duty cycles are then determined by averaging.
  • Light emission arrangement is averaged at least one photometric variable of the first light-emitting semiconductor body of the number N of assemblies. Furthermore, at least one photometric variable of the second light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies is averaged. Likewise, at least one photometric variable of the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies is averaged.
  • the first duty cycle of the first driver, the second duty cycle of the second driver and the third duty cycle of the third driver are determined according to a target color locus and/or a target light intensity and according to the mean values of the at least one photometric quantity.
  • the three duty cycles are determined, for example, by converting the mean values of the at least one photometric variable into tristimulus coordinates, by converting the target color locus and the target light intensity into tristimulus coordinates of the target and by solving the corresponding equations (specified below).
  • the at least one photometric quantity comprises:
  • one of the three tristimulus coordinates, two of the three tristimulus coordinates, or all three of the three tristimulus coordinates are determined from the mean or mean values of the at least one photometric variable.
  • the tristimulus coordinates not determined by the mean values of the at least one photometric variable can be replaced, for example, by standard values of a batch of assemblies or a class.
  • a mean is calculated using one of the following methods:
  • the mean is calculated as the arithmetic mean.
  • the arithmetic mean is the sum of the given values divided by the number of values.
  • the mean is calculated as the median.
  • the median divides a list of given values into two equal parts such that the values in one half are no greater than the median and the other half are no less than the median. The median thus describes a value that divides the set of values in half.
  • the mean is calculated as root mean square.
  • the values are squared and the sum of the squared values is divided by the number of values.
  • the root mean square is the square root of the value of the division.
  • the mean is calculated according to the least squares or least squares method.
  • the mean is the number at which a sum of squares has the smallest value.
  • the squares are the squares of the difference of the given values and the number.
  • the mean value is therefore the value at which the sum of the squared deviations is minimal.
  • the first light-emitting semiconductor bodies are realized as light-emitting diode chips emitting in the red spectrum.
  • the second light-emitting semiconductor bodies are implemented as light-emitting diode chips emitting in the green spectrum.
  • the third light-emitting semiconductor bodies are implemented as light-emitting diode chips emitting in the blue spectrum.
  • Light emission arrangement is at least one driver from a group comprising the first, second and third driver, designed to adjust a level of the pulse width modulated drive signal according to information stored in the memory.
  • the color locus values of the light-emitting semiconductor body can be shifted by the level of the driver signal.
  • Light-emitting arrangement includes an assembly of the number N of assemblies each having a fourth light-emitting semiconductor body.
  • the driver arrangement also includes a fourth driver.
  • the fourth driver is coupled to a fourth series circuit comprising the fourth light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the fourth light-emitting semiconductor bodies can be implemented, for example, as light-emitting diode chips that emit outside the red, green, and blue spectrum.
  • the fourth light-emitting semiconductor bodies are implemented, for example, as light-emitting diode chips emitting in the yellow spectrum, in the long-wave blue spectrum, in the short-wave green spectrum or in the long-wave green spectrum, or, for example, as fully converted light-emitting diode chips (e.g. light-emitting diode chips with converter emitting in the blue spectrum).
  • the fourth light-emitting semiconductor bodies it can advantageously be achieved that, for example, more colors can be represented, that is to say in order to change the gamut in order to be able to cover different requirements.
  • the light-emitting arrangement is designed for backlighting, accenting, or lighting.
  • a method for operating a light-emitting arrangement comprising a number N of assemblies, each comprising a first, a second and a third light-emitting semiconductor body.
  • the procedure includes:
  • the first, the second and the third drive signal depend on photometric quantities of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of packages.
  • the first driver advantageously operates the first light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the method described here is particularly suitable for operating the light-emitting arrangement described here.
  • the features described in connection with the light emission arrangement can therefore also be used for the method and vice versa.
  • the first, second and third drivers each emit a pulse width modulated driver signal with a first, second and third duty cycle.
  • the first, second and third drivers adjust the first, second and third duty cycles in accordance with information stored in a memory of the driver arrangement.
  • the first, second and third duty cycles are advantageously calculated by averaging photometric quantities of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies and then stored in the memory.
  • the method includes:
  • the third duty cycle of the third driver by determining an average value of a number N of target duty cycles of the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies.
  • the target duty cycles of the first, the second and the third light-emitting semiconductor body in an assembly of the number N of assemblies are determined assembly by assembly according to a target color locus and/or a target light intensity.
  • the method comprises determining a first mean value of at least one photometric variable of the first light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies, determining a second mean value of at least one photometric variable of the second light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies, and determining a third Mean value of at least one photometric variable of the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies, and determining the first duty cycle of the first driver, the second duty cycle of the second driver and the third duty cycle of the third driver according to a target color locus and/or a target light intensity and according to the first , second and third average of the at least one photometric variable.
  • the at least one photometric variable comprises:
  • the at least one photometric quantity is a measured quantity or at least one measured quantity Size.
  • the photometric quantities of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies are measured photometric quantities of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies, such as the luminous intensity and/or the color locus.
  • the photometric variables of the first, the second and the third light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies are measured values or values determined from measured values. The measurement takes place, for example, at a specified value or a plurality of specified values for a current that flows through the respective light-emitting semiconductor body. In one example, no target value or values are designated with the at least one photometric quantity.
  • a mean value of the mean values mentioned above or below is calculated using one of the following methods:
  • the mean is calculated according to the least squares method.
  • a standard deviation of the values is calculated in addition to the mean. If the standard deviation is greater than a predetermined value, then, for example, the light-emitting arrangement is no longer used. The standard deviation can thus be used as an evaluation or quality criterion. In an example, the color point of the
  • Light emission arrangement determined in accordance with one of the methods described first, second and third duty cycle calculated or determined by a measurement. If the color locus is not within a predetermined number of x MacAdam ellipses in the CIE standard valence system or CIE standard color system around the target color locus, the light emission arrangement, for example, is no longer used. The position inside or outside the predetermined number of x MacAdam ellipses around the target color locus can thus be used as an evaluation or quality criterion.
  • the predetermined number x can also be called the required number.
  • the predetermined number x is, for example, 3 or 9.
  • the predetermined number x is, for example, less than or equal to 3, 9, 15, or 27.
  • the first, second and third duty cycles are changed iteratively until the color locus of the light emission arrangement lies within the predetermined number of x MacAdam ellipses around the target color locus.
  • the color locus is determined by calculation or by measurement.
  • the values of the first, second and third duty cycle calculated by averaging serve as the starting point of an iteration.
  • a light arrangement comprises the number M of light emitting arrangements.
  • the number M is greater than 1.
  • a light emitting array of the number M of light emitting arrays includes the number N of assemblies.
  • the first, second and third drive signals depend on photometric quantities of the first, second and third semiconductor light-emitting bodies of the M-number of light-emitting array assemblies.
  • the number M of light emitting arrays becomes built together in one application. What is advantageously achieved is that the color locus achieved overall by the light arrangement deviates as little as possible from the target color locus.
  • the first, second and third drive signals of the M number of light emitting arrays are identical.
  • the color locus achieved by the light array as a whole is optimized (so that it approaches the target color locus) and not the color locus of one of the light emitting arrays.
  • a further light emitting arrangement of the number M of light emitting arrangements comprises a further number NI of assemblies.
  • the further number NI is identical to or different from the number N.
  • the further number is greater than 0 or greater than 1.
  • the method describes an improved method to calibrate RGB assemblies and/or semiconductor bodies light-emitting in the red, green and blue spectrum without providing individual drivers for the RGB assembly.
  • the method can be used with RGB light-emitting diodes, multi-color light-emitting diodes, RGB assemblies, assemblies with four semiconductor bodies and/or multi-color assemblies in which calibration data (for example through a data matrix code) are known.
  • the method and the light emission arrangement are advantageously suitable for RGB or multicolor applications which require a narrow definition of the color locus. For example, are the
  • a high color accuracy or a high color location accuracy can advantageously be achieved even if not every light-emitting diode chip is controlled individually. This can be achieved for light-emitting diode chips from a reel or a class. However, it can also be achieved for light-emitting diode chips from several roles or classes, provided that the specified color location is within the specification of the permitted quantity of colors that can be displayed with the light-emitting diodes.
  • the permitted set of colors that can be displayed with the LEDs is also referred to as the gamut.
  • the method for operating the light emission arrangement thus carries out a calibration of the color or the color locus.
  • the color or the color locus of the light emission arrangement is thus advantageously set by the method.
  • the method advantageously achieves a high degree of color homogeneity or color locus homogeneity of the light emission arrangement or of an arrangement which comprises a plurality of light emission arrangements.
  • In-application calibration is often used for RGB lighting, since the tolerances of the assemblies supplied do not permit sufficiently precise color control.
  • One solution is the data on each individual light-emitting diode chip or each individual assembly z. B. by DMC code and / or database. Then this data can be used and each assembly can be controlled to achieve very well controlled color.
  • one driver arrangement is used per module. Modules are controlled individually by external drivers or drivers integrated in the respective module, depending on the data of the module.
  • light-emitting semiconductor bodies are not driven individually, but some of the light-emitting semiconductor bodies that emit the same color are driven together. For example, four or six assemblies with their respective R, G and B colors are connected in series. An individual assembly can then no longer be calibrated. It is advantageous to use the data from the individual assemblies even with such non-individual driver solutions.
  • Light-emitting arrangement or the method the data that are known for each individual light-emitting semiconductor body (e.g. individual light-emitting diode chip). This data is used even if a red, green or blue color of the light-emitting semiconductor bodies or the assembly comprising the first, second and third light-emitting semiconductor bodies is not set individually, but only in combination with the corresponding colors of the other light-emitting semiconductor bodies or assemblies can be.
  • the data from each light-emitting semiconductor body or package is measured or taken from a database of measured values and analyzed in the context of each light-emitting semiconductor body or package in the application. The best possible calibration for a target color location is then carried out.
  • a single light-emitting arrangement also called a cluster.
  • this can be done for the entire application comprising multiple light emitting arrays.
  • the method for operating a light-emitting arrangement can recognize, for example, which light-emitting semiconductor bodies or which assemblies are wired together and take this information into account in the calculation of the parameters of the driver arrangement of a single light-emitting arrangement or an arrangement which comprises a plurality of light-emitting arrangement.
  • a parameter of the driver arrangement is, for example, the duty cycle of a pulse width modulated driver signal.
  • the available individual data of the light-emitting semiconductor bodies are advantageously not lost due to the driving of a light-emitting arrangement, but are used in order to determine the best possible result for the entire application.
  • a peak current can be adapted to shift the dominant wavelength of light-emitting semiconductor bodies, for example green spectrum and/or blue spectrum light-emitting semiconductor bodies.
  • the information about the characteristics of the individual assembly or the individual light-emitting semiconductor bodies is taken into account in order to optimize the light-emitting arrangement.
  • this provides cost effective yet relatively accurate color control.
  • the color locus is averaged based on a number of devices connected in a light emitting array or cluster to get a good approximation of a target color locus.
  • the color loci from multiple light emitting arrays or clusters are averaged to achieve a common color locus that is as close as possible to the target color locus to improve homogeneity across assemblies, light emitting arrays or clusters.
  • Further embodiments and developments of the light-emitting arrangement or of the method for operating a light-emitting arrangement result from the exemplary embodiments explained below in connection with FIGS. 1A to 3C. Circuit parts, semiconductor bodies and components that are the same, of the same type or have the same effect are provided with the same reference symbols in the figures. Show it:
  • FIGS. 1A to 1E show an exemplary embodiment of a light emission arrangement and an assembly
  • FIGS. 2A to 2C show exemplary embodiments of a light-emitting arrangement and a method for operating a light-emitting arrangement
  • FIGS. 3A to 3C show exemplary embodiments of a method for operating a light-emitting arrangement.
  • Figure 1A shows an embodiment of a
  • Each assembly of the number N of assemblies 1 to 4 comprises a first, second and third light-emitting semiconductor bodies 11 to 13, 21 to 23, 31 to 33, 41 to 43.
  • the first light-emitting semiconductor bodies 11, 21, 31, 41 of the number N of Modules 1 to 4 emit in the same spectrum, for example in the red spectrum.
  • the second light-emitting semiconductor bodies 12, 22, 32, 42 of the number N of assemblies 1 to 4 emit in a different spectrum, for example in the green spectrum.
  • the third light-emitting semiconductor bodies 13, 23, 33, 43 of the number N of assemblies 1 to 4 emit in a further spectrum, for example in the blue spectrum.
  • a first subassembly 1 (often also called a subassembly 1 or the subassembly 1) of the number N of subassemblies 1 to 4 comprises a housing 14 (indicated here as a rectangle).
  • each of the number N of assemblies 1 to 4 has its own housing 14, 24, 34, 44.
  • the light emitting arrangement 10 comprises a driver arrangement 15 which has a first, a second and a third driver 16,17,18.
  • the first driver 16 is coupled to the first light-emitting semiconductor body 11 of the first assembly 1 .
  • the second driver 17 is coupled to the second light-emitting semiconductor body 12 of the first assembly 1 .
  • the third driver 18 is coupled to the third light-emitting semiconductor body 13 of the first assembly 1 in an analogous manner.
  • the first light-emitting semiconductor body 11 couples an output of the first driver 16 to a connection 19 of the driver arrangement 15.
  • the second light-emitting semiconductor body 12 couples an output of the second driver 17 to the connection 19 of the driver arrangement 15.
  • the third light-emitting semiconductor body 13 couples a Output of the third driver 18 with the connection 19 of the driver arrangement 15. As shown in FIG.
  • the light-emitting arrangement 10 comprises a number N of driver arrangements 15, 25, 35, 45.
  • the driver arrangements of the number N of driver arrangements 15, 25, 35, 45 are realized like the driver arrangement 15.
  • each module 1 to 4 is assigned a driver arrangement 15, 25, 35, 45.
  • the three drivers 16 to 18 are advantageously adapted to the characteristics of the three connected light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 .
  • the first driver 16 emits a first driver signal S1 at its output.
  • the second driver 17 emits a second driver signal S2 at its output.
  • the third driver 18 emits a third driver signal S3 at its output.
  • the first, second and third driver signals S1, S2, S3 are implemented as current or voltage signals.
  • the first, second and third driver signals S1, S2, S3 are typically in the form of a current signal.
  • the first, second and third light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 can each be implemented as a light-emitting diode chip, or LED chip for short, or as a light-emitting diode die (LED die for short). The same applies to the other assemblies.
  • an anode of the LED chip of the first semiconductor body 11 is connected to the output of the first driver 16 .
  • a cathode of the LED chip of the first semiconductor body 11 is coupled to the terminal 19 of the driver arrangement 15 .
  • An anode of the LED chip of the second semiconductor body 12 is connected to the output of the second driver 17 .
  • a cathode of the LED chip of the second semiconductor body 12 is coupled to the terminal 19 of the driver arrangement 15 .
  • An anode of the LED chip of the third semiconductor body 13 is connected to the output of the third driver 18 .
  • a cathode of the LED chip of the third semiconductor body 13 is coupled to the terminal 19 of the driver arrangement 15 .
  • the driver arrangement 15 comprises a memory 51.
  • 25, 35, 45 each comprise a memory 51 to 54. Furthermore, the driver arrangement 15 has a control circuit 55 which is coupled to the memory 51. The control circuit 55 controls the first, second and third driver 16 to 18.
  • the driver arrangements of the number N of driver arrangements 15, 25, 35, 45 each comprise a control circuit 55 to 58 which is coupled to the memory 51 to 54 of the respective driver arrangement and controls the respective first, second and third drivers 16-18, 26-28, 36-38, 46-48.
  • the anode of the LED chip of the first semiconductor body 11 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • the cathode of the LED chip of the first semiconductor body 11 is coupled to the output of the first driver 16 .
  • the anode of the LED chip of the second semiconductor body 12 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • the cathode of the LED chip of the second semiconductor body 12 is coupled to the output of the second driver 17 .
  • the anode of the LED chip of the third semiconductor body 13 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • the cathode of the LED chip of the third semiconductor body 13 is coupled to the output of the third driver 18 .
  • the driver arrangement 15 can be implemented within the housing 14 of the assembly 1 .
  • the respective driver arrangements 15, 25, 35, 45 can be localized in the housings of the number N of assemblies 1 to 4.
  • the light emission arrangement 10, which comprises the number N of assemblies with N>1 comprises exactly one control circuit 55 which is coupled to the number N of driver arrangements 15, 25, 35, 45 and controls them.
  • the light emitting array 10 includes a memory 51 coupled to the control circuitry 55 .
  • FIG. 1B shows an exemplary embodiment of the driver signals S1, S2, S3 of the driver arrangement 15, which is a development of the exemplary embodiment shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1B shows the first, second and third driver signals S1, S2, S3 as a function of a time t.
  • the first, second and third driver signals S1, S2, S3 have a period T.
  • the period duration T of the three driver signals S1, S2, S3 is, for example, identical.
  • the first driver signal S1 comprises a pulse with a first pulse duration T1.
  • the second driver signal S2 has pulses with a second pulse duration T2
  • the third driver signal S3 has pulses with a third pulse duration T3.
  • the first, second and third pulse durations T1, T2, T3 have different values. Accordingly, the first, second and third duty cycles D1, D2, D3 have different values. Only in exceptional cases (rather by chance) do two or three of the pulse durations have an identical value.
  • the first, second and third driver signal S1, S2, S3 is implemented as a current.
  • the pulses of the first, second and third driver signal S1, S2, S3 have a first, second and third height S10, S20, S30.
  • the first, second and third heights S10, S20, S30 can have the same value.
  • the first, second and third heights S10, S20, S30 have two or three different values.
  • Figure IC shows an embodiment of a first assembly 1, which is a development of the embodiment shown in Figures 1A and 1B.
  • the first assembly 1 can be used, for example, in the light emission arrangement 10 according to FIGS. 1A and 1B.
  • the subassemblies of the number N of subassemblies 1 to 4 are implemented like the first subassembly 1, for example.
  • the first assembly 1 comprises the first, second and third light-emitting semiconductor body 11 to 13, which are implemented as the first, second and third LED chip 61 to 63.
  • the first, second and third LED chips 61 to 63 are arranged at the bottom of a recess 64 of the housing 10 .
  • the recess 64 is covered by a transparent cover (not shown).
  • the cover may have a lens shape.
  • the first module 1 is implemented as a surface mounted component, English surface mounted device, abbreviated SMD.
  • the housing 14 comprises a polymer.
  • the housing 14 is a plastic housing.
  • the housing 1 as a chip carrier, English chip carrier, for example as a plastic wired chip carrier, English plastic leaded chip carrier, abbreviated PLCC, realized .
  • the housing 1 has at least four connections.
  • the package 1 has four or six terminals, for example if the number of light-emitting semiconductor bodies in the package is three.
  • the package may have five or eight terminals if the number of light-emitting semiconductor bodies in the package is four.
  • three of these connections 65 to 67 are shown.
  • Two of the six terminals 65 to 67 of the housing 1 lead to the two terminals of the first light-emitting semiconductor body 11.
  • two further terminals of the six terminals 65 to 67 lead to the two terminals of the second light-emitting semiconductor body 12. Consequently, two additional terminals of the six terminals lead 65 to 67 to the two terminals of the third light-emitting semiconductor body 13.
  • the three light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 are therefore connected separately from one another to the six terminals 65 to 67 of the housing 1 and can be operated separately from one another.
  • the housing 1 can be realized as a surface-mounted component, English surface-mounted device, abbreviated SMD.
  • the housing 1 as a square flat package without leads, English quad flat no leads package, abbreviated QFN, as a plastic chip carrier with connections, English plastic leaded chip carrier, abbreviated PLCC, or as a printed circuit board with a metal core, English metal-core printed-circuit -board, abbreviated to MCPCB.
  • a PLCC can be in the form of a PLCC4 (ie with four connections) or PLCC6 (ie with six connections).
  • FIG. ID shows an exemplary embodiment of a table with characteristics of the assemblies or the light-emitting semiconductor bodies, which are a development of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1A to IC.
  • the table shows:
  • number of the assembly e.g. the numbers 1, 2, 3 and 4 of the number N of assemblies, as shown in Figure 1A and an indication n for an nth assembly
  • a light intensity Iv also called intensity, English luminous intensity, specified in cd for the first semiconductor body 11, which emits in the red spectrum, for the second semiconductor body 12, which emits in the green spectrum, and for the third semiconductor body 13, which emits in the blue spectrum,
  • Standard color system (English colorimetric values) of the three semiconductor bodies of the various assemblies, i.e. the Color locus values CxR, CyR of the first semiconductor bodies 11, 21, 31, 41, the color locus values CxG, CyG of the second semiconductor bodies 12, 22, 32, 42 and the color locus values CxB, CyB of the third semiconductor bodies 13, 23, 33, 43 (the color space can also called tristimulus color space), and
  • the values for the light intensity Iv and the color locus Cx, Cy are measured at a specified current I.
  • 10 mA is selected as the value of the current I.
  • the current I corresponds to the level S10, S20, S30 of the driver signals S1, S2, S3.
  • the measurements are performed at a given duty cycle (e.g. 50% or 100%).
  • FIG. 1E shows a further exemplary embodiment of a table which is a further development of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1A to ID.
  • 50 mA is selected as the value of the current I.
  • FIGS. 35, 45 are calibrated in that each driver arrangement is assigned to exactly one assembly and the driver arrangement is set according to the data of the assigned assembly and depending on a target color locus and/or a target light intensity.
  • the data matrix code on the respective assembly 1 to 4 allows access to a database with individual data for this assembly 1 to 4 (an assembly is sometimes also referred to as an LED).
  • the data is read in for each assembly and the first, second and third drivers 16 to 18 are controlled in such a way that a target color locus is achieved as precisely as possible. This is possible because each color in each LED is controlled individually; in other words, each light-emitting semiconductor body 11 to 13 in each assembly 1 to 4 is driven individually. Details are described in Figure 3A.
  • FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a light-emitting arrangement 10, which is a further development of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1A to 1E.
  • the light emission arrangement 10 has only one driver arrangement, namely the driver arrangement 15 with the first, second and third drivers 16, 17, 18.
  • a first series circuit 71 includes the first light-emitting semiconductor bodies 11, 21, 31, 41 of the number N of assemblies 1 to 4. The first light-emitting semiconductor bodies 11, 21, 31, 41 are therefore connected in series.
  • a second series circuit 72 comprises the second light-emitting semiconductor bodies 12, 22,
  • a third series circuit 73 includes the third light-emitting Semiconductor bodies 13, 23, 33, 43 of the number N of assemblies 1 to 4.
  • the driver arrangement 15 comprises the memory 51.
  • Information about the first, second and third pulse duration T1, T2, T3 is stored in the memory 51.
  • information about the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 is stored in memory 51. The information will be the
  • the memory 51 includes information about the first, second and third pulse duration T1, T2, T3 or about the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 in order to achieve exactly one target color point.
  • the memory 51 includes information about the first, second and third pulse duration T1, T2, T3 or about the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 in order to achieve at least one target color point or at least two target color points or at least ten target color points.
  • the memory 51 thus stores a plurality of parameter sets of the first, second and third pulse durations T1, T2, T3 or the first, second and third duty cycles D1, D2, D3.
  • a controller is operatively connected to control circuitry 55 . During operation, the control device issues a command to the control circuit 55 as to which of the several sets of parameters is to be set.
  • a controller is operably connected to control circuitry 55 .
  • the control device transmits the parameter set to be set to the control circuit 55.
  • the control circuit 55 stores the parameter set in the memory 51, for example.
  • a memory of the control device stores, for example, the multiple parameter sets.
  • the driver arrangement 15 comprises the control circuit 55 which is connected to the memory 51 .
  • the control circuit 55 is implemented, for example, as a microprocessor, microcontroller, state machine, gate module or application-specific integrated circuit (ASIC).
  • the memory 51 is implemented as a programmable memory, for example.
  • the control circuit 55 controls the first, second and third drivers 16 to 18 according to the information stored in the memory 51 for the first, second and third pulse durations T1, T2, T3 or for the first, second and third duty cycles D1, D2, D3.
  • New PWM values i.e. e.g. a new parameter set such as the three pulse durations T1, T2, T3 or the three duty cycles D1, D2, D3, are sent to the control circuit 55 via a command, e.g. from the control device, or automatically, e.g. depending on the temperature generated.
  • a peak current occurs in the corresponding driver 16 to 18, which flows through the LEDs.
  • the three drivers 16 to 18 can be implemented as low-side drivers (control via a reference potential GND/cathode) or as high-side drivers (control via a supply voltage Vcc/anode).
  • the control circuit 55 has a counter.
  • the counter starts counting at the beginning of a clock pulse of the first driver signal S1.
  • a frequency of a clock signal supplied to the counter is much higher than the frequency F of the drive signals S1, S2, S3.
  • the frequency F of the driver signals S1, S2, S3 is greater than 100 Hz, eg 500 Hz or 1 kHz.
  • the frequency of the clock signal is 1 MHz or 8 MHz, for example.
  • the driver arrangement 15 implements a resolution of the duty cycle D1 with 16 bits: the frequency of the clock signal is higher by a factor of at least 65535 than the frequency F of the driver signals S1, S2, S3.
  • a first output of the control circuit 55 is set to a first logical value (eg 1).
  • the control circuit 55 compares the count of the counter with the information stored in the memory 51 or information derived therefrom. If the count of the counter reaches the information stored in the memory 51 or the information derived therefrom, the first output of the control circuit 55 is set to a second logical value (eg 0). Similarly, corresponding signals are generated at a second and a third output of the control circuit 55.
  • Three pulse width modulated signals are thus present at the first, second and third output of the control circuit 55 and are converted by the three drivers 16 to 18 into the three driver signals S1, S2, S3.
  • the driver arrangement 15 thus implements a pulse width modulation circuit, also known as a PWM engine.
  • the generation of the three driver signals S1, S2, S3 as a function of the information stored in memory 51 can also be implemented with other circuits. Other variants of the driver signals S1, S2, S3 are also possible, such as a staggered beginning of the cycles of the three driver signals S1, S2, S3, in order to achieve a more even current load.
  • the cycle time T can be predetermined.
  • the cycle time T can be constant.
  • the first, second and third pulse duration T1, T2, T3 and/or the first, the second and the third duty cycle D1, D2, D3 are determined as a function of the parameters of the number N of assemblies 1 to 4 of the light emission arrangement 10.
  • the pulse durations T1, T2, T3 or the duty cycles D1, D2, D3 are a function of the parameters of the number N of assemblies 1 to 4.
  • the parameters are photometric variables.
  • the parameters are the luminous intensity Iv and/or the color locus values Cx, Cy.
  • the assembly numbers of the N number of assemblies 1 to 4 are known. Using the numbers of the number N of assemblies 1 to 4 and using the given value for the height S10, S20,
  • the parameters of the light-emitting semiconductor bodies of the number N of assemblies 1 to 4 are determined. These values can be taken from a storage medium.
  • the storage medium stores a table such as shown in Figures ID and IE. Depending on the light intensity Iv and the two color coordinates Cx,
  • Cy the first, second and third pulse duration T1, T2, T3 and/or the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 can be determined.
  • a target color location and/or a target light intensity are taken into account.
  • the possible target color and the setting of the R,G,B strands are calculated (as explained in Figures 3B and 3C).
  • the light emission arrangement 10 has a target color locus. Alternatively, the light emitting array 10 may have more than one target color locus.
  • the light emission arrangement 10 is for backlighting, accenting or lighting, for example deployed. In order to evoke different impressions, moods, accentuations or other effects in an observer, the light emission arrangement 10 changes between different color locations, for example in a time-controlled manner, controlled by an event or controlled by the user.
  • the light emitting arrangement 10 is implemented as a common cathode configuration.
  • a cathode of the first light-emitting semiconductor body 41 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 (ie the "last" assembly") is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • a cathode of the second light-emitting semiconductor body 42 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • a cathode of the third light-emitting semiconductor body 43 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • the light-emitting arrangement 10 is implemented as a common anode configuration.
  • an anode of the first light-emitting semiconductor body 41 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • an anode of the second light-emitting semiconductor body 42 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • An anode of the third light-emitting semiconductor body 43 of the nth assembly of the number N of assemblies 1 to 4 is connected to the connection 19 of the driver arrangement 15 .
  • Figure 2B shows an embodiment of the
  • the data of the LED chips of the number N of assemblies 1 to 4 and a target color locus or a plurality of target color loci are fed to an optimization method.
  • the optimization process determines the parameters that are stored in memory 51 of driver assembly 15 .
  • the optimization is designed to achieve an approximation of the target color location or the target color locations under the given interconnection.
  • a separate set of parameters is stored in memory 51 for each target color locus.
  • similar RGB LED chips on a roll can be fitted to just one module, since the position in the belt is known.
  • the method provides for the number N of assemblies with similar first light-emitting semiconductor bodies, with similar second light-emitting semiconductor bodies and with similar ones to equip third light-emitting semiconductor bodies. Similar can mean, for example, that the first light-emitting semiconductor bodies belong to one class, the second light-emitting semiconductor bodies belong to a further class and the third light-emitting semiconductor bodies belong to another class.
  • FIG. 2B shows an example with four assemblies per driver; however, other configurations are also possible.
  • an assembly 1 to 4 comprises more than one first light-emitting semiconductor body, more than one second light-emitting semiconductor body and/or more than one third light-emitting semiconductor body (which are each connected in series).
  • FIG. 2C shows an exemplary embodiment of a light assembly 80 and a method for operating one
  • the light arrangement 80 comprises the light emission arrangement 10 and at least one further light emission arrangement 81.
  • An additional light emitting array 82 is shown in Figure 2C.
  • the further light emission arrangement 81 and the additional light emission arrangement 82 are implemented like the light emission arrangement 10 .
  • the light array 80 includes M number of light emitting arrays 10, 81, 82.
  • the number M is greater than 1. In this example, the number M is equal to 3.
  • the number M can be greater than 2, greater than 3, or greater than 10.
  • the number N of assemblies is thus identical in the different light-emitting arrangements.
  • the number of assemblies of the light assembly 80 is equal to N x M.
  • Light emission arrangements 10, 81, 82 determined in such a way that the color loci are as close as possible to the target color locus or the target color loci.
  • the parameters of the driver arrangements of the M number of light emitting arrangements are determined in such a way that the color loci of the M number of light emitting arrangements are as close as possible to an average value of the color loci of the M number of light emitting arrangements and this average value is as close as possible to the target color locus. If there are several target color locations, the parameters include several parameter sets.
  • the parameters of driver arrangement 15 are determined for each individual light-emitting arrangement in such a way that the color locus of individual light-emitting arrangement 10 is as close as possible to the target color locus or the target color loci.
  • the optimization advantageously aims at the best possible homogeneity of the assemblies of the light emission arrangements (also called LEDs of all modules) within a defined tolerance of the global target color locus. Due to the known individual color locations R, G, B and their light intensities, a higher level of accuracy can be achieved in relation to the required target color location by simply averaging all assemblies.
  • Various algorithms are conceivable for averaging: mean, median, arithmetic mean, root mean square, mean according to the method of least squares or least squares, center of gravity, maximum deviation. In the case of standard components without this information, the mean values of all classes used (bins) would have to be used for calculations.
  • RGB LEDs similar assemblies
  • modules light emission assemblies
  • the numbers N, NI, N2 of the assemblies in the light-emitting arrangements of the number M of light-emitting arrangements 10, 81, 82 are different.
  • FIG. 3A shows an exemplary embodiment of a method for operating a light-emitting arrangement 10, which is a further development of the exemplary embodiments illustrated in the figures above.
  • FIG. 3A explains an example of a method which can be used, for example, for that shown in FIG. 1A
  • Light emission array 10 is suitable.
  • a number N of first duty cycles D1_1, D1_2, D1_2, D1_4, a number N of second duty cycles D2_1, D2_2, D2_2, D2_4 and a number N of third duty cycles D3_1, D3_2, D3_2, D3_4 are determined.
  • the first, second and third duty cycles D1_i, D2_i, D3_i of an assembly are determined as a function of the measured values of this assembly, in particular the light intensity Iv and the color locus values Cx, Cy, and as a function of the target color locus and the target light intensity.
  • the procedure includes the following steps:
  • Optical measurements are performed on an assembly 1 or i.
  • the optical measurements for the first, second and third light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 are carried out individually.
  • the luminous intensity Iv and the color locus values Cx, Cy are thus determined for the first, second and third light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 .
  • the first, second and third light-emitting semiconductor bodies 11 to 13 are referred to as R, G, B below.
  • the first, light-emitting semiconductor body 11 has a light intensity IvR and color locus values CxR, CyR.
  • the second light-emitting semiconductor body 12 has a light intensity IvG and color locus values CxG, CyG.
  • the third light-emitting semiconductor body 13 has a light intensity IvB and color locus values CxB, CyB.
  • first, second and third Semiconductor body 11 to 13 tristimulus coordinates lie for the first, second and third Semiconductor body 11 to 13 tristimulus coordinates.
  • the measured values are stored in a database.
  • a tristimulus matrix A of the measured values of assembly 1 or i is determined.
  • the light intensity Iv and/or the color locus values Cx, Cy or the tristimulus coordinates can be changed as a function of a temperature, for example a temperature at the installation site, compared to the measured values. This change can be based on information such as curves that are contained in a data sheet, for example.
  • a target color point and a target light intensity T are determined within the color range that can be achieved with the assembly 1.
  • the target color locus and the target light intensity T are given in tristimulus coordinates.
  • a quantity X contains a first, second and third duty cycle D1_i, D2_i, D3_i of assembly i in order to achieve the target color locus and the target light intensity T.
  • the linear equation can be determined, for example, using inverse matrix calculations or determinant calculations. According to the following equations, the first, second and third duty cycle D1 i, D2_i, D3_i of assembly i can be determined with determinant calculations:
  • a determinant of a 3x3 matrix can be calculated using the following equation:
  • FIG. 3B shows an exemplary embodiment of a method for operating a light-emitting arrangement 10, which is a further development of the embodiments described above.
  • Light emission array 10 is suitable.
  • the word "target” means that the target duty cycles D1_iS, D2_iS, D3_iS are not stored directly in a memory of the light emission arrangement 10.
  • the target duty cycles D1_iS, D2_iS, D3_iS are determined like the duty cycles D1 i, D2_i, D3_i in FIG. 3A.
  • an average of a number N of setpoint duty cycles D1_1S to D1_4S of the first light-emitting semiconductor bodies 11, 21, 31, 41 of the number N of assemblies 1-4 is calculated, the average being the first duty cycle D1 of the first driver 16.
  • an average of a number N of target duty cycles D2_1S to D2_4S of the second light-emitting semiconductor bodies 12, 22, 32, 42 of the number N of assemblies 1 - 4 are calculated, the mean value of the second duty cycle D2 of the second driver 17 being.
  • An average of a number N of target duty cycles D3_1S to D3_4S of the third light-emitting semiconductor bodies 13, 23, 33, 43 of the number N of assemblies 1-4 is calculated, the average being the third duty cycle D3 of the third driver 18.
  • Information (such as the value or a derived variable) about the first, second and third duty cycle D1 is stored in the memory 51 of the driver arrangement 15 .
  • the white point is selected as the target color locus.
  • the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 are determined for the target color point white point.
  • the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 for a target color location that is not the white point are determined using the first, second and third duty cycle D1, D2, D3 for the target color location white point and predetermined formulas.
  • the first duty cycle D1 for a target color location that is not the white point is determined by multiplying or dividing the first duty cycle D1 for the white point target color location by a first predetermined factor.
  • the second duty cycle D2 for this target color location, which is not the white point is determined by multiplying or dividing the second duty cycle D2 for the white point target color location by a second predetermined factor.
  • the third duty cycle D3 for this target color location, which is not the white point is determined by multiplying or dividing the third duty cycle D3 for the white point target color location by a third predetermined factor.
  • the calculations described here, for example in blocks 101 to 105, are carried out in a computer or control device outside of the light emission arrangement 10 or in the control circuit 55.
  • FIG. 3C shows an exemplary embodiment of a method for operating a light-emitting arrangement 10, which is a further development of the embodiments described above.
  • Light emission array 10 is suitable.
  • a block 110 at least one photometric variable of the first light-emitting semiconductor bodies 11, 21, 31, 41 of the number N of assemblies 1-4 is averaged; tristimulus coordinates XR, YR, ZR are calculated from this.
  • a block 111 at least one photometric variable of the second light-emitting semiconductor bodies 12, 22, 32, 42 of the number N of assemblies 1-4 is averaged; from this tristimulus coordinates XG, YG, ZG are calculated.
  • a block 112 at least one photometric variable of the third light-emitting semiconductor bodies 13, 23, 33, 43 of the number N of assemblies 1-4 is averaged; from this tristimulus coordinates XB, YB, ZB are calculated.
  • the first, second and third duty cycles D1, D2, D3 are calculated according to a target color location and/or a target light intensity (specified as tristimulus coordinates TX, TY, TZ of the target) and corresponding to the mean values of the tristimulus coordinates XR , YR, ZR, XG, YG, ZG, XB, YB, ZB are determined as described above with reference to Figure 3A.
  • Blocks 101 to 105, 110 to 113 combine process sequences or process steps.
  • the blocks can be implemented using software, for example. They can be carried out, for example, by a computer or control device.
  • the computer or that The control unit has access to the measured photometric variables and is designed to store information in memory 51, for example via interface 68.
  • the control circuit 55 performs the blocks or part of the processing of the blocks.

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

Eine Lichtemissionsanordnung (10) umfasst eine Treiberanordnung (15), die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Treiber (16 - 18) umfasst, und eine Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) umfassen. Die Anzahl N ist größer 1. Der erste Treiber (16) ist mit einer ersten Serienschaltung (71), umfassend die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt. Der zweite Treiber (17) ist mit einer zweiten Serienschaltung (72), umfassend die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt. Der dritte Treiber (18) ist mit einer dritten Serienschaltung (73), umfassend die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt. Der erste, der zweite und der dritte Treiber (16 - 18) sind ausgelegt, jeweils ein Treibersignal (S1, S2, S3), das von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) abhängt, abzugeben.

Description

Beschreibung
LICHTEMISSIONSANORDNUNG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER
LICHTEMISSIONSANORDNUNG
Es wird eine Lichtemissionsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021115713.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine Lichtemissionsanordnung kann eine oder mehrere Baugruppen aufweisen. Eine Baugruppe umfasst z.B. einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper und ein Gehäuse. Der erste, zweite und dritte lichtemittierende Halbleiterkörper sind im Gehäuse eingesetzt. Der erste, zweite und dritte lichtemittierende Halbleiterkörper können beispielsweise als im roten, grünen und blauen Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips realisiert sein. Eine Treiberanordnung versorgt den ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper einer Baugruppe. Dabei kann die Treiberanordnung im Gehäuse der Baugruppe angeordnet sein oder extern außerhalb des Gehäuses der Baugruppe realisiert sein. Ein erster Treiber der Treiberanordnung versorgt den ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper mit den für dieses Exemplar des ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpers geeigneten Strom- oder Spannungswerten. Entsprechendes gilt für einen zweiten und einen dritten Treiber der Treiberanordnung. Die Versorgung jedes lichtemittierenden Halbleiterkörpers durch einen eigenen Treiber kann jedoch einen hohen Aufwand verursachen. Eine Aufgabe ist es, eine Lichtemissionsanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung anzugeben, bei dem der Aufwand geringgehalten ist.
Diese Aufgabe wird durch die Lichtemissionsanordnung und das Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Lichtemissionsanordnung oder des Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
In zumindest einer Ausführungsform umfasst eine Lichtemissionsanordnung eine Treiberanordnung, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Treiber umfasst, und eine Anzahl N von Baugruppen, die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper umfassen. Die Anzahl N ist größer 1. Der erste Treiber ist mit einer ersten Serienschaltung, umfassend die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, gekoppelt. Der zweite Treiber ist mit einer zweiten Serienschaltung, umfassend die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, gekoppelt. Weiter ist der dritte Treiber mit einer dritten Serienschaltung, umfassend die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, gekoppelt.
Der erste, der zweite und der dritte Treiber sind ausgelegt, jeweils ein Treibersignal, das von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen abhängt, abzugeben . Mit Vorteil versorgt der erste Treiber eine Anzahl N von ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpern. Entsprechend versorgt der zweite Treiber eine Anzahl N von zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpern und der dritte Treiber eine Anzahl N von dritten lichtemittierenden
Halbleiterkörpern. Somit ist der Aufwand zur Realisierung der Lichtemissionsanordnung kleingehalten. Dabei werden photometrischen Größen der lichtemittierenden Halbleiterkörper berücksichtigt.
Beispielsweise emittieren die Anzahl N von ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpern im roten Spektrum.
Weiter emittieren die Anzahl N von zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpern im grünen Spektrum. Ferner emittieren die Anzahl N von dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpern im blauen Spektrum. Da die Halbleiterkörper der Anzahl N von ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpern zwar meist nicht identische, aber doch ähnliche Eigenschaften aufweisen, ist es ausreichend, sie gemeinsam zu treiben. Entsprechendes gilt für die zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper .
In einem Beispiel werden die Parameter des ersten, zweiten und dritten Treibers entsprechend gemessenen Werten der Anzahl N von ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper, wie etwa der Lichtstärke und/oder des Farborts bei einem vorgegebenen Wert für einen Strom, sowie in Abhängigkeit eines Zielfarbortes und/oder einer Ziellichtstärke eingestellt. Die Baugruppe ist z.B. als rot- grün-blau Baugruppe, abgekürzt RGB Baugruppe, realisiert. Der Zielfarbort kann auch als vorgegebener oder angestrebter Farbort oder vorgegebener Zielfarbort bezeichnet werden. Die Ziellichtstärke kann auch vorgegebene oder angestrebte Lichtstärke oder vorgegebene Ziellichtstärke genannt werden.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung weist eine Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen jeweils ein Gehäuse, englisch package, auf. Folglich kann eine Baugruppe z.B. als LED Gehäuse bezeichnet werden.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung weist die Treiberanordnung einen Speicher auf. Der erste, der zweite und der dritte Treiber sind ausgelegt, jeweils ein pulsweitenmoduliertes Treibersignal mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Tastgrad abzugeben und den ersten, zweiten und dritten Tastgrad entsprechend einer im Speicher gespeicherten Information einzustellen. Mit Vorteil wird eine Lichtstärke, die durchschnittlich während einer Periode des pulsweitenmodulierten Treibersignals abgegeben wird, über den ersten, zweiten und dritten Tastgrad und nicht ausschließlich über eine Höhe der Pulse der Treibersignale eingestellt. Das menschliche Auge ist zu träge, um die Pulse einzeln wahrzunehmen .
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung ist der erste Tastgrad des ersten Treibers ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen. Der zweite Tastgrad des zweiten Treibers ist ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen. Der dritte Tastgrad des dritten Treibers ist ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen. Mit Vorteil werden durch die Mittelwertbildung die drei Tastgrade an die in der konkreten
Lichtemissionsanordnung eingebauten Baugruppen angepasst.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung sind die Solltastgrade des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers in einer Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen baugruppenweise in Abhängigkeit von den photometrischen Größen des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers und entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke bestimmt. Da die photometrischen Größen der drei lichtemittierenden Halbleiterkörper sowie der Zielfarbort und/oder die Ziellichtstärke bekannt sind, können in jeder Baugruppe drei Solltastgrade für die drei lichtemittierenden Halbleiterkörper bestimmt werden. Die Bestimmung der Solltastgrade erfolgt z.B. durch Umrechnen der photometrischen Größen der drei lichtemittierenden Halbleiterkörper jeweils einer Baugruppe in Tristimulus- Koordinaten, durch Umrechnen des Zielfarborts und der Ziellichtstärke in Tristimulus-Koordinaten des Zieles und durch Lösen der entsprechenden (weiter unten angegebenen) Gleichungen. Durch Mittelwertbildung sind dann die drei Tastgrade festgelegt.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung wird mindestens eine photometrische Größe der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen gemittelt. Weiter wird mindestens eine photometrische Größe der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen gemittelt. Ebenso wird mindestens eine photometrische Größe der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen gemittelt. Der erste Tastgrad des ersten Treibers, der zweite Tastgrad des zweiten Treibers und der dritte Tastgrad des dritten Treibers werden entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke und entsprechend den Mittelwerten der mindestens einen photometrischen Größe bestimmt. Die Bestimmung der drei Tastgrade erfolgt z.B. durch Umrechnen der Mittelwerte der mindestens einen photometrischen Größe in Tristimulus-Koordinaten, durch Umrechnen des Zielfarbortes und der Ziellichtstärke in Tristimulus-Koordinaten des Zieles und durch Lösen der entsprechenden (weiter unten angegebenen) Gleichungen.
In zumindest einer Ausführungsform der Lichtemissionsanordnung umfasst die mindestens eine photometrische Größe:
- eine Lichtstärke des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers oder
- eine Lichtstärke und beide Farbortwerte des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers oder
- Tristimulus-Koordinaten des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers.
In einem Beispiel werden eine der drei Tristimulus- Koordinaten, zwei der drei Tristimulus-Koordinaten oder alle drei der drei Tristimulus-Koordinaten aus dem Mittelwert oder den Mittelwerten der mindestens einen photometrischen Größe bestimmt. Die nicht durch den Mittelwerten der mindestens einen photometrischen Größe bestimmten Tristimulus- Koordinaten können z.B. durch Standardwerte einer Charge von Baugruppen oder einer Klasse ersetzt werden. In einem Beispiel wird ein Mittelwert mit einem der folgenden Verfahren berechnet:
- der Mittelwert wird als arithmetisches Mittel berechnet.
Das arithmetisches Mittel ist die Summe der gegebenen Werte geteilt durch die Anzahl der Werte.
- der Mittelwert wird als Median berechnet. Der Median teilt eine Liste der gegebenen Werte so in zwei gleich große Teile, dass die Werte in der einen Hälfte nicht größer als der Medianwert sind und in der anderen Hälfte nicht kleiner als der Medianwert sind. Der Median beschreibt somit einen Wert, der den Satz von Werten in zwei Hälften teilt.
- der Mittelwert wird als quadratischer Mittelwert berechnet. Dabei werden die Werte quadriert und die Summe der quadrierten Werte durch die Anzahl der Werte dividiert. Der quadratische Mittelwert ist die Quadratwurzel des Werts der Division .
- der Mittelwert wird gemäß der Methode der kleinsten Quadrate oder der kleinsten Fehlerquadrate berechnet. Der Mittelwert ist diejenige Zahl, bei der eine Summe von Quadraten den kleinsten Wert erzielt. Die Quadrate sind die Quadrate der Differenz der gegebenen Werte und der Zahl. Der Mittelwert ist somit der Wert, bei der die Summe der Abweichungsquadrate minimal wird.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung sind die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper als im roten Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips realisiert. Die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper sind als im grünen Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips realisiert. Die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper sind als im blauen Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips realisiert. In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung ist mindestens ein Treiber aus einer Gruppe, umfassend den ersten, zweiten und dritten Treiber, ausgelegt, eine Höhe des pulsweitenmodulierten Treibersignals entsprechend einer im Speicher gespeicherten Information einzustellen. Durch die Höhe des Treibersignals können die Farbortwerte des lichtemittierenden Halbleiterkörpers verschoben werden.
In zumindest einer Ausführungsform der
Lichtemissionsanordnung umfasst eine Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen jeweils einen vierten lichtemittierenden Halbleiterkörper. Weiter umfasst die Treiberanordnung einen vierten Treiber. Der vierte Treiber ist mit einer vierten Serienschaltung, umfassend die vierten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, gekoppelt. Die vierten lichtemittierenden Halbleiterkörper können z.B. als Leuchtdioden-Chips realisiert sein, die außerhalb des roten, grünen und blauen Spektrums emittieren. Die vierten lichtemittierenden Halbleiterkörper sind z.B. als im gelben Spektrum, im langwelligen blauem Spektrum, im kurzwelligen grünem Spektrum oder im langwelligen grünem Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips oder z.B. als vollkonvertierte Leuchtdioden-Chips (z.B. im blauen Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips mit Konverter) realisiert.
Mit Vorteil kann mit den vierten lichtemittierenden Halbleiterkörpern erreicht werden, dass z.B. mehr Farben dargestellt werden können, also um den Gamut zu ändern, um verschiedene Anforderungen abdecken zu können. In zumindest einer Ausführungsform ist die Lichtemissionsanordnung zur Hinterleuchtung (englisch backlight), Akzentuierung oder Beleuchtung ausgelegt.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung vorgesehen, wobei die Lichtemissionsanordnung eine Anzahl N von Baugruppen umfasst, die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper umfassen. Dabei umfasst das Verfahren:
- Betreiben einer Serienschaltung, umfassend die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, mit einem ersten Treibersignal durch einen ersten Treiber einer Treiberanordnung,
- Betreiben einer Serienschaltung, umfassend die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, mit einem zweiten Treibersignal durch einen zweiten Treiber der Treiberanordnung, und
- Betreiben einer Serienschaltung, umfassend die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, mit einem dritten Treibersignal durch einen dritten Treiber der Treiberanordnung, wobei die Anzahl N größer 1 ist.
In einem Beispiel hängen das erste, das zweite und das dritte Treibersignal von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen ab.
Mit Vorteil betreibt der erste Treiber die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen. Entsprechendes gilt für den zweiten und den dritten Treiber. Das hier beschriebene Verfahren ist für das Betreiben der hier beschriebenen Lichtemissionsanordnung besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit der Lichtemissionsanordnung beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
In zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens geben der erste, zweite und dritte Treiber jeweils ein pulsweitenmoduliertes Treibersignal mit einem ersten, zweiten und dritten Tastgrad ab. Der erste, zweite und dritte Treiber stellen den ersten, zweiten und dritten Tastgrad entsprechend einer in einem Speicher der Treiberanordnung gespeicherten Information ein. Mit Vorteil werden der erste, zweite und dritte Tastgrad durch Mittelung von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen errechnet und dann im Speicher gespeichert.
In zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren:
- Bestimmen des ersten Tastgrads des ersten Treibers durch Ermitteln eines Mittelwerts einer Anzahl N von Solltastgraden der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen,
- Bestimmen des zweiten Tastgrads des zweiten Treibers durch Ermitteln eines Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, und
- Bestimmen des dritten Tastgrads des dritten Treibers durch Ermitteln eines Mittelwerts einer Anzahl N von Solltastgraden der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen. In zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Solltastgrade des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers in einer Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen baugruppenweise entsprechend einem Zielfarbort oder/und einer Ziellichtstärke bestimmt.
In zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Ermitteln eines ersten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, das Ermitteln eines zweiten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, und das Ermitteln eines dritten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, und das Bestimmen des ersten Tastgrads des ersten Treibers, des zweiten Tastgrads des zweiten Treibers und des dritten Tastgrads des dritten Treibers entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke und entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Mittelwert der mindestens einen photometrischen Größe.
In zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die mindestens eine photometrische Größe:
- eine Lichtstärke des ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers oder
- eine Lichtstärke und beide Farbortwerte des ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers oder
- Tristimulus-Koordinaten des ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers.
In einem Beispiel ist die mindestens eine photometrische Größe eine gemessene Größe oder mindestens eine gemessene Größe. Die photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen sind gemessene photometrische Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen, wie etwa die Lichtstärke und/oder der Farbort. Die photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen sind gemessene Werte oder aus Messwerten ermittelte Werte. Die Messung erfolgt z.B. bei einem vorgegebenen Wert oder mehreren vorgegebenen Werten für einen Strom, der durch den jeweiligen lichtemittierenden Halbleiterkörper fließt. In einem Beispiel sind mit der mindestens einen photometrischen Größe kein Zielwert oder keine Zielwerte bezeichnet.
In zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Mittelwert der oben genannten oder im Folgenden genannten Mittelwerte mit einem der folgenden Verfahren berechnet:
- der Mittelwert wird als arithmetisches Mittel berechnet,
- der Mittelwert wird als Median berechnet,
- der Mittelwert wird als quadratischer Mittelwert berechnet, oder
- der Mittelwert wird gemäß der Methode der kleinsten Quadrate berechnet.
In einem Beispiel wird zusätzlich zum Mittelwert eine Standardabweichung der Werte berechnet. Ist die Standardabweichung größer als ein vorbestimmter Wert, so wird z.B. die Lichtemissionsanordnung nicht weiter verwendet. Die Standardabweichung kann somit als Bewertungs- oder Qualitätskriterium verwendet werden. In einem Beispiel wird der Farbort der
Lichtemissionsanordnung bei dem gemäß eines der geschilderten Verfahren bestimmten ersten, zweiten und dritten Tastgrad rechnerisch oder durch eine Messung ermittelt. Liegt der Farbort nicht innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von x MacAdam-Ellipsen im CIE-Normvalenzsystem oder CIE- Normfarbsystem um den Zielfarbort, wird z.B. die Lichtemissionsanordnung nicht weiter verwendet. Die Lage innerhalb oder außerhalb der vorbestimmten Anzahl von x MacAdam-Ellipsen um den Zielfarbort kann somit als Bewertungs- oder Qualitätskriterium verwendet werden. Die vorbestimmte Anzahl x kann auch geforderte Anzahl genannt werden. Die vorbestimmte Anzahl x ist z.B. 3 oder 9. Die vorbestimmte Anzahl x ist z.B. kleiner oder gleich 3, 9, 15 oder 27.
In einer Weiterbildung werden iterativ der erste, zweite und dritte Tastgrad so lange verändert, bis der Farbort der Lichtemissionsanordnung innerhalb der vorbestimmten Anzahl von x MacAdam-Ellipse um den Zielfarbort liegt. Der Farbort wird rechnerisch oder durch eine Messung ermittelt. Somit dienen z.B. die durch Mittelung errechneten Werte des ersten, zweiten und dritten Tastgrads als Startpunkt einer Iteration.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst eine Lichtanordnung die Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen.
Die Anzahl M ist größer als 1. Eine Lichtemissionsanordnung der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen umfasst die Anzahl N von Baugruppen. Das erste, zweite und dritte Treibersignal hängt von photometrischen Größen der ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper der Baugruppen der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen ab. In einem Beispiel wird die Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen gemeinsam in einer Anwendung eingebaut. Mit Vorteil wird erreicht, dass der von der Lichtanordnung insgesamt erzielte Farbort möglichst geringfügig vom Zielfarbort abweicht.
In einem Beispiel sind das erste, zweite und dritte Treibersignal der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen identisch. Somit wird der von der Lichtanordnung insgesamt erzielte Farbort optimiert (so dass dieser sich dem Zielfarbort annähert) und nicht der Farbort einer der Lichtemissionsanordnungen .
In einem Beispiel umfasst eine weitere Lichtemissionsanordnung der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen eine weitere Anzahl NI von Baugruppen. Die weitere Anzahl NI ist identisch oder verschieden von der Anzahl N. Die weitere Anzahl ist größer als 0 oder größer als 1.
In einer Ausführungsform beschreibt das Verfahren eine verbesserte Methode, um RGB Baugruppen und/oder im roten, grünen und blauen Spektrum lichtemittierende Halbleiterkörper zu kalibrieren, ohne individuelle Treiber für die RGB Baugruppe vorzusehen. Beispielsweise kann das Verfahren bei RGB Leuchtdioden, Multi Color Leuchtdioden, RGB Baugruppen, Baugruppen mit vier Halbleiterkörpern und/oder Multi Color Baugruppen, bei denen Kalibrierungsdaten (zum Beispiel durch einen Datenmatrixcode, englisch data matrix code) bekannt sind, eingesetzt werden. Mit Vorteil eignen sich das Verfahren und die Lichtemissionsanordnung für RGB- oder Multifarben-Anwendungen, welche eine enge Festlegung des Farbortes erfordern. Beispielsweise sind die
Lichtemissionsanordnung und das Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung in der Automobiltechnik, Flugtechnik, bei Industrieanlagen, Geräten der weißen Ware und Hochqualitätsbeleuchtung anwendbar.
Mit Vorteil kann eine hohe Farbgenauigkeit bzw. eine hohe Farbortgenauigkeit erzielt werden, auch wenn nicht jeder Leuchtdioden-Chip individuell angesteuert wird. Dies kann für Leuchtdioden-Chips aus einer Rolle (englisch reel) oder einer Klasse (englisch bin) erzielt werden. Es kann aber darüber hinaus für Leuchtdioden-Chips aus mehreren Rollen oder Klassen erreicht werden, sofern der vorgegebene Farbort innerhalb der Spezifikation der erlaubten Menge der mit den Leuchtdioden darstellbaren Farben liegt. Die erlaubte Menge der mit den Leuchtdioden darstellbaren Farben wird auch als Gamut bezeichnet. Das Verfahren zum Betreiben der Lichtemissionsanordnung führt somit eine Kalibrierung der Farbe oder des Farborts durch. Mit Vorteil wird somit die Farbe bzw. der Farbort der Lichtemissionsanordnung durch das Verfahren eingestellt. Vorteilhafterweise erzielt das Verfahren eine hohe Farb-Homogenität oder Farbort-Homogenität der Lichtemissionsanordnung oder einer Anordnung, die mehrere Lichtemissionsanordnungen umfasst.
Bei RGB-Beleuchtung wird oft eine In-Applikations- Kalibrierung verwendet, da die Toleranzen der gelieferten Baugruppen keine hinreichend genaue Farbsteuerung zulassen. Eine Lösung ist, die Daten über jeden einzelnen Leuchtdioden- Chip oder jede einzelne Baugruppe z. B. per DMC-Code und/oder Datenbank bereitzustellen. Dann können diese Daten verwendet werden und jede Baugruppe kann so gesteuert werden, dass eine sehr gut kontrollierte Farbe erreicht wird. Dabei wird z.B. pro Baugruppe eine Treiberanordnung verwendet. Es erfolgt eine individuelle Ansteuerung von Baugruppen durch externe oder in der jeweiligen Baugruppe integrierte Treiber in Abhängigkeit der Daten der Baugruppe. In einer Ausführungsform werden, um Kosten zu sparen, lichtemittierende Halbleiterkörper nicht einzeln angesteuert, sondern einige der lichtemittierende Halbleiterkörper, welche die gleiche Farbe emittieren, zusammen. Zum Beispiel werden vier oder sechs Baugruppen mit ihren jeweiligen Farben R, G und B in Serie geschaltet. Dann kann eine einzelne Baugruppe nicht mehr kalibriert werden. Es ist vorteilhaft, auch bei solchen nicht-individuellen Treiberlösungen die Daten der einzelnen Baugruppen zu nutzen.
In einer Ausführungsform verwendet die
Lichtemissionsanordnung bzw. das Verfahren die Daten, die für jeden einzelnen lichtemittierenden Halbleiterkörper (beispielsweise einzelnen Leuchtdioden-Chip) bekannt sind. Diese Daten werden verwendet, auch wenn eine rote, grüne oder blaue Farbe der lichtemittierenden Halbleiterkörper oder der Baugruppe, welche den ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper umfasst, nicht einzeln, sondern nur in Kombination mit den entsprechenden Farben der anderen lichtemittierenden Halbleiterkörper oder Baugruppen eingestellt werden kann. Die Daten von jedem lichtemittierenden Halbleiterkörper oder von jeder Baugruppe werden gemessen oder aus einer Datenbank der gemessenen Werte entnommen und im Zusammenhang mit allen lichtemittierenden Halbleiterkörpern oder Baugruppen in der Anwendung analysiert. Daraufhin wird eine bestmögliche Kalibration für einen Zielfarbort durchgeführt. Dies kann beispielsweise für eine einzelne Lichtemissionsanordnung, auch Cluster genannt, durchgeführt werden. Alternativ kann dies für die gesamte Anwendung, umfassend mehrere Lichtemissionsanordnungen, durchgeführt werden. Zusätzlich kann das Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung z.B. erkennen, welche lichtemittierenden Halbleiterkörper oder welche Baugruppen miteinander verdrahtet sind und diese Information in der Berechnung der Parameter der Treiberanordnung einer einzelnen Lichtemissionsanordnung oder einer Anordnung, die mehrere Lichtemissionsanordnung umfasst, berücksichtigen. Ein Parameter der Treiberanordnung ist beispielsweise der Tastgrad (englisch duty cycle) eines pulsweitenmodulierten Treibersignals .
Mit Vorteil sind auf diese Weise die verfügbaren einzelnen Daten der lichtemittierenden Halbleiterkörper nicht aufgrund des Treibens einer Lichtemissionsanordnung verloren, sondern werden verwendet, um ein bestmögliches Ergebnis für die gesamte Anwendung zu ermitteln. Zusätzlich kann ein Spitzenstrom adaptiert werden, um die dominante Wellenlänge von lichtemittierenden Halbleiterkörpern zu verschieben, beispielsweise von im grünen Spektrum und/oder im blauen Spektrum lichtemittierenden Halbleiterkörpern. Die Information über die Charakteristik der einzelnen Baugruppe oder der einzelnen lichtemittierenden Halbleiterkörper wird berücksichtigt, um die Lichtemissionsanordnung zu optimieren. Vorteilhafterweise wird dadurch eine kosteneffiziente und doch relativ genaue Farbsteuerung erzielt. Beispielsweise wird der Farbort basierend auf einer Anzahl von Baugruppen, die in einer Lichtemissionsanordnung oder einem Cluster angeschlossen sind, gemittelt, um eine gute Annäherung an einen Zielfarbort zu erzielen. Alternativ oder zusätzlich werden die Farborte von mehreren Lichtemissionsanordnungen oder Clustern gemittelt, um einen gemeinsamen Farbort zu erzielen, der sich so nah wie möglich am Zielfarbort befindet, um die Homogenität über die Baugruppen, Lichtemissionsanordnungen oder Cluster zu verbessern. Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen der Lichtemissionsanordnung oder des Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit Figuren 1A bis 3C erläuterten Ausführungsbeispielen. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Schaltungsteile, Halbleiterkörper und Bauelemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figuren 1A bis IE ein Ausführungsbeispiel einer Lichtemissionsanordnung und einer Baugruppe;
Figuren 2A bis 2C Ausführungsbeispiele einer Lichtemissionsanordnung und eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung; und
Figuren 3A bis 3C Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung.
Figur 1A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
Lichtemissionsanordnung 10 mit einer Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1A ist die Anzahl N gleich 4. Die Anzahl N ist größer 1. Die Anzahl N kann auch größer 2, größer 3 oder größer als 10 sein (wie mit den Punkten angedeutet). Jede Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 umfasst einen ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13, 21 bis 23, 31 bis 33, 41 bis 43. Die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 emittieren im selben Spektrum, beispielsweise im roten Spektrum. Entsprechend emittieren die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper 12, 22, 32, 42 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 in einem anderen Spektrum, beispielsweise im grünen Spektrum. Ferner emittieren die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 13, 23, 33, 43 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 in einem weiteren Spektrum, beispielsweise im blauen Spektrum. Eine erste Baugruppe 1 (häufig auch eine Baugruppe 1 oder die Baugruppe 1 genannt) der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 umfasst ein Gehäuse 14 (hier als ein Rechteck angedeutet). Dabei weist beispielsweise jede der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 ein eigenes Gehäuse 14, 24, 34, 44 auf.
Zusätzlich umfasst die Lichtemissionsanordnung 10 eine Treiberanordnung 15, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Treiber 16, 17, 18 aufweist. Der erste Treiber 16 ist mit dem ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 der ersten Baugruppe 1 gekoppelt. Entsprechend ist der zweite Treiber 17 mit dem zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper 12 der ersten Baugruppe 1 gekoppelt. In analoger Weise ist der dritte Treiber 18 mit dem dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 13 der ersten Baugruppe 1 gekoppelt. Beispielsweise koppelt der erste lichtemittierende Halbleiterkörper 11 einen Ausgang des ersten Treibers 16 mit einem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15. Weiter koppelt der zweite lichtemittierende Halbleiterkörper 12 einen Ausgang des zweiten Treibers 17 mit dem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15. Ebenso koppelt der dritte lichtemittierende Halbleiterkörper 13 einen Ausgang des dritten Treibers 18 mit dem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15. Wie in Figur 1A gezeigt, ist die Treiberanordnung 15 außerhalb des Gehäuses 14 der ersten Baugruppe 1 realisiert.
Gemäß Figur 1A umfasst die Lichtemissionsanordnung 10 eine Anzahl N von Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45. Die Treiberanordnungen der Anzahl N von Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45 sind wie die Treiberanordnung 15 realisiert. Somit ist jeder Baugruppe 1 bis 4 eine Treiberanordnung 15, 25, 35, 45 zugeordnet. Mit Vorteil sind die drei Treiber 16 bis 18 an die Charakteristiken der drei angeschlossenen lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13 angepasst.
Der erste Treiber 16 gibt ein erstes Treibersignal S1 an seinem Ausgang ab. Der zweite Treiber 17 gibt ein zweites Treibersignal S2 an seinem Ausgang ab. Der dritte Treiber 18 gibt ein drittes Treibersignal S3 an seinem Ausgang ab. Das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 sind als Strom- oder Spannungssignal realisiert. Typisch sind das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 als Stromsignal ausgeführt.
Der erste, zweite und dritte lichtemittierende Halbleiterkörper 11 bis 13 kann jeweils als Leuchtdioden- Chip, abgekürzt LED-Chip, oder als Leuchtdioden-Die (englisch light-emitting-diode die, abgekürzt LED die) implementiert sein. Entsprechendes gilt für die weiteren Baugruppen. In einem Beispiel ist eine Anode des LED-Chip des ersten Halbleiterkörpers 11 an den Ausgang des ersten Treibers 16 angeschlossen. Eine Kathode des LED-Chip des ersten Halbleiterkörpers 11 ist mit dem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 gekoppelt. Eine Anode des LED-Chip des zweiten Halbleiterkörpers 12 ist an den Ausgang des zweiten Treibers 17 angeschlossen. Eine Kathode des LED-Chip des zweiten Halbleiterkörpers 12 ist mit dem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 gekoppelt. Eine Anode des LED-Chip des dritten Halbleiterkörpers 13 ist an den Ausgang des dritten Treibers 18 angeschlossen. Eine Kathode des LED-Chip des dritten Halbleiterkörpers 13 ist mit dem Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 gekoppelt. Die Treiberanordnung 15 umfasst einen Speicher 51. Die Treiberanordnungen der Anzahl N von Treiberanordnungen 15,
25, 35, 45 umfassen jeweils einen Speicher 51 bis 54. Weiter weist die Treiberanordnung 15 eine Steuerungsschaltung 55 auf, die mit dem Speicher 51 gekoppelt ist. Die Steuerungsschaltung 55 steuert den ersten, zweiten und dritten Treiber 16 bis 18. Die Treiberanordnungen der Anzahl N von Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45 umfassen jeweils eine Steuerungsschaltung 55 bis 58, die mit dem Speicher 51 bis 54 der jeweiligen Treiberanordnung gekoppelt ist und den jeweiligen ersten, zweiten und dritten Treiber 16 bis 18, 26 bis 28, 36 bis 38, 46 bis 48 steuert.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ist die Anode des LED-Chip des ersten Halbleiterkörpers 11 an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Die Kathode des LED-Chip des ersten Halbleiterkörpers 11 ist mit dem Ausgang des ersten Treibers 16 gekoppelt. Die Anode des LED-Chip des zweiten Halbleiterkörpers 12 ist an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Die Kathode des LED-Chip des zweiten Halbleiterkörpers 12 ist mit dem Ausgang des zweiten Treibers 17 gekoppelt. Die Anode des LED-Chip des dritten Halbleiterkörpers 13 ist an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Die Kathode des LED-Chip des dritten Halbleiterkörpers 13 ist mit dem Ausgang des dritten Treibers 18 gekoppelt.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die Treiberanordnung 15 innerhalb des Gehäuses 14 der Baugruppe 1 realisiert sein. In den Gehäusen der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 können die jeweiligen Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45 lokalisiert sein. In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die Lichtemissionsanordnung 10, welche die Anzahl N von Baugruppen mit N>1 umfasst, genau eine Steuerungsschaltung 55, die mit der Anzahl N von Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45 gekoppelt ist und diese steuert. Die Lichtemissionsanordnung 10 umfasst einen Speicher 51, der mit der Steuerungsschaltung 55 gekoppelt ist.
Figur 1B zeigt ein Ausführungsbeispiel der Treibersignale S1, S2, S3 der Treiberanordnung 15, die eine Weiterbildung des in Figur 1A gezeigten Ausführungsbeispiels ist. In Figur 1B sind das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 als Funktion einer Zeit t gezeigt. Das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 weisen eine Periodendauer T auf. Die Periodendauer T der drei Treibersignale S1, S2, S3 ist z.B. identisch. Somit haben die Treibersignale S1, S2, S3 eine Frequenz F = 1/ T. Das erste Treibersignal S1 umfasst einen Impuls mit einer ersten Impulsdauer T1. Entsprechend weist das zweite Treibersignal S2 Impulse mit einer zweiten Impulsdauer T2 und das dritte Treibersignal S3 Impulse mit einer dritten Impulsdauer T3 auf. Somit ergibt sich ein erster, ein zweiter und ein dritter Tastgrad D1, D2, D3 (auch Aussteuergrad oder Tastverhältnis, englisch duty cycle genannt) für das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 gemäß folgenden Gleichungen: D1 = T1 / T; D2 = T2 / T und D3 = T3 / T
Da Impulsdauer und Tastgrad sich ausschließlich durch einen Faktor, der konstant ist, unterscheiden, kann eine Berechnung von Impulsdauern analog zu einer Berechnung von Tastgraden erfolgen und umgekehrt. Die erste, zweite und dritte Impulsdauer T1, T2, T3 weisen unterschiedliche Werte auf. Entsprechend weisen der erste, zweite und dritte Tastgrad D1, D2, D3 unterschiedliche Werte auf. Ausschließlich in Ausnahmefällen (eher zufällig) weisen zwei oder drei der Impulsdauern einen identischen Wert auf. Typischerweise ist das erste, zweite und dritte Treibersignal S1, S2, S3 als Strom realisiert. Die Impulse des ersten, zweiten und dritten Treibersignals S1, S2, S3 weisen eine erste, zweite und dritte Höhe S10, S20, S30 auf. Die erste, zweite und dritte Höhe S10, S20, S30 können den gleichen Wert aufweisen. Alternativ weisen die erste, zweite und dritte Höhe S10, S20, S30 zwei oder drei unterschiedliche Werte auf.
Figur IC zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Baugruppe 1, die eine Weiterbildung des in Figuren 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispiels ist. Die erste Baugruppe 1 kann z.B. in der Lichtemissionsanordnung 10 gemäß Figuren 1A und 1B eingesetzt werden. Die Baugruppen der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 sind z.B. wie die erste Baugruppe 1 realisiert. Die erste Baugruppe 1 umfasst den ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13, die als der erste, zweite und dritte LED-Chip 61 bis 63 realisiert sind. Der erste, zweite und dritte LED-Chip 61 bis 63 sind am Boden einer Ausnehmung 64 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Ausnehmung 64 wird von einer (nicht gezeigten) transparenten Abdeckung bedeckt. Die Abdeckung kann eine Linsenform aufweisen. Die erste Baugruppe 1 ist als oberflächenmontiertes Bauelement, englisch surface mounted device, abgekürzt SMD, implementiert. Das Gehäuse 14 weist ein Polymer auf. Das Gehäuse 14 ist ein Plastikgehäuse. In diesem Beispiel ist das Gehäuse 1 als Chipträger, englisch chip carrier, z.B. als Plastik bedrahteter Chipträger, englisch plastic leaded chip carrier, abgekürzt PLCC, realisiert .
Das Gehäuse 1 weist mindestens vier Anschlüsse auf. Typischerweise weist das Gehäuse 1 vier oder sechs Anschlüsse auf, z.B. falls die Anzahl der lichtemittierenden Halbleiterkörper im Gehäuse drei ist. Das Gehäuse kann z.B. fünf oder acht Anschlüsse aufweisen, falls die Anzahl der lichtemittierenden Halbleiterkörper im Gehäuse vier ist. In der Darstellung gemäß Figur IC sind davon drei Anschlüsse 65 bis 67 gezeigt. Zwei der sechs Anschlüsse 65 bis 67 des Gehäuses 1 führen zu den zwei Anschlüssen des ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 11. Entsprechend führen zwei weitere Anschlüsse der sechs Anschlüsse 65 bis 67 zu den zwei Anschlüssen des zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 12. Folglich führen zwei zusätzliche Anschlüsse der sechs Anschlüsse 65 bis 67 zu den beiden Anschlüssen des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 13. Somit sind die drei lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13 voneinander getrennt mit den sechs Anschlüssen 65 bis 67 des Gehäuses 1 verbunden und können getrennt voneinander betrieben werden.
In Figur IC ist ausschließlich ein Beispiel für ein Gehäuse gezeigt. Andere Gehäuseformen können ebenfalls verwendet werden: Das Gehäuse 1 kann als ein oberflächenmontiertes Bauelement, englisch surface-mounted device, abgekürzt SMD, realisiert sein. Zum Beispiel kann das Gehäuse 1 als quadratisches flaches Gehäuse ohne Anschlussdrähte, englisch quad flat no leads package, abgekürzt QFN, als Plastikchipträger mit Anschlüssen, englisch plastic leaded chip carrier, abgekürzt PLCC, oder als Leiterplatte mit Metallkern, englisch metal-core printed-circuit-board, abgekürzt MCPCB realisiert sein. Ein PLCC kann als PLCC4 (also mit vier Anschlüssen) oder PLCC6 (also mit sechs Anschlüssen) ausgebildet sein.
Figur ID zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Tabelle mit Charakteristiken der Baugruppen beziehungsweise der lichtemittierenden Halbleiterkörper, die eine Weiterbildung der in Figuren 1A bis IC gezeigten Ausführungsbeispiele sind. Dabei sind in der Tabelle angegeben:
- In der Spalte NR: Nummer der Baugruppe (etwa die Nummern 1, 2, 3 und 4 der Anzahl N von Baugruppen, wie in Figur 1A gezeigt und eine Angabe n für eine nte Baugruppe),
- in der Spalte A: eine Taschennummer (englisch pocket number) und eine Datenmatrixcode-Identifikationsnummer, (englisch data-matrix-code identification-number, abgekürzt DMC ID),
- in der Spalte B: eine Barcode-Produkt-Etiketteninformation (englisch barcode product label Information),
- in der Spalte C: eine Lichtstärke Iv, auch Intensität genannt, englisch luminous intensity, angegeben in cd für den ersten Halbleiterkörper 11, welche im roten Spektrum emittiert, für den zweiten Halbleiterkörper 12, der im grünen Spektrum emittiert, und für den dritten Halbleiterkörper 13, der im blauen Spektrum emittiert,
- in der Spalte D: die Farbortwerte CX, CY der Farborte eines Farbraums gemäß dem CIE-Normvalenzsystems oder CIE-
Normfarbsystems (englisch colorimetric values) der drei Halbleiterkörper der verschiedenen Baugruppen, also die Farbortwerte CxR, CyR der ersten Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41, die Farbortwerte CxG, CyG der zweiten Halbleiterkörper 12, 22, 32, 42 und die Farbortwerte CxB, CyB der dritten Halbleiterkörper 13, 23, 33, 43 (der Farbraum kann auch Tristimulus-Farbraum genannt werden), und
- in der Spalte E: eine Vorwärtsspannung (englisch forward voltage) des ersten, zweiten und dritten Halbleiterkörpers 11 bis 13 der verschiedenen Baugruppen, angegeben in Volt.
Die Werte für die Lichtstärke Iv und den Farbort Cx, Cy werden bei einem vorgegebenen Strom I gemessen. Im in Figur ID gezeigten Beispiel ist als Wert des Stromes I 10 mA gewählt. Der Strom I entspricht der Höhe S10, S20, S30 der Treibersignale S1, S2, S3. Die Messungen werden bei einem vorgegebenen Tastgrad (z.B. 50 % oder 100 %) durchgeführt.
Figur IE zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tabelle, die eine Weiterbildung der in Figuren 1A bis ID gezeigten Ausführungsbeispiele ist. In diesem Beispiel ist als Wert des Stromes I 50 mA gewählt.
In den Zeilen der Tabellen in den Figuren ID und IE sind somit die Werte jeweils einer Baugruppe angegeben. Die in den Figuren ID und IE angegebenen Zahlenwerte sind ausschließlich Beispielswerte. Sie dienen ausschließlich um zu illustrieren, dass die Werte z.B. der im roten Spektrum emittierenden Halbleiterkörper ähnlich zueinander, jedoch nicht identisch sind.
In Figuren 1A bis IE wird somit ein Verfahren erläutert, bei dem die Baugruppen der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 einzeln mittels der Anzahl N von Treiberanordnungen 15, 25, 35, 45 kalibriert werden, dadurch dass jede Treiberanordnung genau einer Baugruppe zugeordnet ist und die Treiberanordnung entsprechend der Daten der zugeordneten Baugruppe und abhängig von einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke eingestellt wird.
Der Datenmatrixcode auf der jeweiligen Baugruppe 1 bis 4 erlaubt einen Zugriff auf eine Datenbank mit individuellen Daten dieser Baugruppe 1 bis 4 (eine Baugruppe wird manchmal auch als LED bezeichnet). Die Daten werden für jede Baugruppe eingelesen und der erste, zweite und dritte Treiber 16 bis 18 wird so ausgesteuert, dass möglichst genau ein Zielfarbort erreicht wird. Dies ist möglich, da jede Farbe in jeder LED einzeln angesteuert wird; anders ausgedrückt, jeder lichtemittierende Halbleiterkörper 11 bis 13 in jeder Baugruppe 1 bis 4 wird einzeln angesteuert. Details werden in Figur 3A beschrieben.
Figur 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtemissionsanordnung 10, die eine Weiterbildung der in Figuren 1A bis IE gezeigten Ausführungsbeispiele ist. Die Lichtemissionsanordnung 10 weist ausschließlich eine Treiberanordnung, nämlich die Treiberanordnung 15 mit dem ersten, zweiten und dem dritten Treiber 16, 17, 18, auf. Eine erste Serienschaltung 71 umfasst die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4. Die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41 sind somit in Serie geschaltet. Entsprechend umfasst eine zweite Serienschaltung 72 die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper 12, 22,
32, 42 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4. Ferner umfasst eine dritte Serienschaltung 73 die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 13, 23, 33, 43 der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4.
Die Treiberanordnung 15 umfasst den Speicher 51. Im Speicher 51 sind Informationen zur ersten, zweiten und dritten Impulsdauer T1, T2, T3 abgelegt. Alternativ sind im Speicher 51 Informationen zum ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1, D2, D3 abgelegt. Die Informationen werden der
Treiberanordnung 15 über eine Schnittstelle 68 zugeleitet. In einem Beispiel umfasst der Speicher 51 Informationen über die erste, zweite und dritte Impulsdauer T1, T2, T3 oder über den ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1, D2, D3, um genau einen Zielfarbort zu erzielen. Alternativ umfasst der Speicher 51 Informationen über die erste, zweite und dritte Impulsdauer T1, T2, T3 oder über den ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1, D2, D3, um mindestens einen Zielfarbort oder mindestens zwei Zielfarborte oder mindestens zehn Zielfarborte zu erzielen. In einem Beispiel speichert der Speicher 51 somit mehrere Parametersätze der ersten, zweiten und dritten Impulsdauer T1, T2, T3 oder des ersten, zweiten und dritten Tastgrads D1, D2, D3. In einem Beispiel ist ein Steuergerät während des Betriebes mit der Steuerungsschaltung 55 verbunden. Das Steuergerät gibt im Betrieb ein Kommando an die Steuerungsschaltung 55, welcher der mehreren Parametersätze eingestellt werden soll.
In einem alternativen Beispiel ist ein Steuergerät während des Betriebes mit der Steuerungsschaltung 55 verbunden. Dabei übermittelt das Steuergerät während des Betriebs den einzustellenden Parametersatz an die Steuerungsschaltung 55. Die Steuerungsschaltung 55 speichert z.B. den Parametersatz im Speicher 51. Ein Speicher des Steuergeräts speichert z.B. die mehreren Parametersätze. Die Treiberanordnung 15 umfasst die Steuerungsschaltung 55, die an den Speicher 51 angeschlossen ist. Die Steuerungsschaltung 55 ist z.B. als Mikroprozessor, Mikrocontroller, Zustandsmaschine (englisch state machine), Gatterbaustein oder anwendungspezifische integrierte Schaltung (englisch application specific integrated Circuit, abgekürzt ASIC) realisiert. Der Speicher 51 ist z.B. als programmierbarer Speicher realisiert. Die Steuerungsschaltung 55 steuert den ersten, zweiten und dritten Treiber 16 bis 18 entsprechend den im Speicher 51 gespeicherten Informationen zur ersten, zweiten und dritten Impulsdauer T1, T2, T3 oder zum ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1, D2, D3. Neue PWM Werte, das heißt z.B. ein neuer Parametersatz wie die drei Impulsdauern T1, T2, T3 oder die drei Tastgrade D1, D2, D3, werden über ein Kommando an die Steuerungsschaltung 55 gesendet, z.B. von dem Steuergerät, oder automatisch beispielsweise abhängig von der Temperatur generiert. Sobald der PWM Wert größer 1 oder alternativ größer oder gleich 1 ist, erfolgt beim entsprechenden Treiber 16 bis 18 ein Spitzenstrom (englisch peak current), der durch die LEDs fließt. Die drei Treiber 16 bis 18 können als niederseitige Treiber (englisch low side driver; Steuerung über ein Bezugspotential GND / Kathode) oder als hochseitige Treiber (englisch high side driver; Steuerung über eine Versorgungsspannung Vcc / Anode) realisiert sein.
Beispielsweise weist die Steuerungsschaltung 55 einen Zähler auf. Der Zähler fängt mit dem Beginn eines Taktes des ersten Treibersignals S1 zu zählen an. Eine Frequenz eines Taktsignals, das dem Zähler zugeleitet wird, ist sehr viel höher als die Frequenz F der Treibersignale S1, S2, S3. Die Frequenz F der Treibersignale S1, S2, S3 ist größer als 100 Hz, z.B. 500 Hz oder 1 kHz. Die Frequenz des Taktsignals ist z.B. 1 MHz oder 8 MHz. In einem Beispiel realisiert die Treiberanordnung 15 eine Auflösung des Tastgrades D1 mit 16 Bit: Dabei ist die Frequenz des Taktsignals mindestens um den Faktor 65535 höher als die Frequenz F der Treibersignale S1, S2, S3.
Zu Beginn des Taktes wird ein erster Ausgang der Steuerungsschaltung 55 auf einen ersten logischen Wert gesetzt (z.B. 1). Die Steuerungsschaltung 55 vergleicht den Zählerstand des Zählers mit der im Speicher 51 gespeicherten Information oder einer davon abgeleiteten Information. Erreicht der Zählerstand des Zählers die im Speicher 51 gespeicherte Information oder die davon abgeleitete Information, so wird der erste Ausgang der Steuerungsschaltung 55 auf einen zweiten logischen Wert gesetzt (z.B. 0). Ähnlich werden entsprechende Signale an einem zweiten und einem dritten Ausgang der Steuerungsschaltung 55 erzeugt. Am ersten, zweiten und dritten Ausgang der Steuerungsschaltung 55 liegen somit drei pulsweitenmodulierte Signale an, die von den drei Treibern 16 bis 18 in die drei Treibersignale S1, S2, S3 umgewandelt werden. Die Treiberanordnung 15 realisiert somit eine Pulsweitenmodulations-Schaltung, englisch PWM engine genannt. Die Generierung der drei Treibersignale S1, S2, S3 als Funktion der im Speicher 51 gespeicherten Informationen kann auch mit anderen Schaltungen realisiert werden. Auch andere Varianten der Treibersignale S1, S2, S3 sind möglich, wie etwa ein versetzter Beginn der Takte der drei Treibersignale S1, S2, S3, um eine gleichmäßigere Strombelastung zu erzielen. Die Taktdauer T kann vorgegeben sein. Die Taktdauer T kann konstant sein. Die erste, zweite und dritte Impulsdauer T1, T2, T3 und/oder der erste, der zweite und der dritte Tastgrad D1, D2, D3 werden als Funktion der Parameter der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 der Lichtemissionsanordnung 10 bestimmt. Die Impulsdauern T1, T2, T3 beziehungsweise die Tastgrade D1, D2, D3 sind eine Funktion der Parameter der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4. Die Parameter sind photometrische Größen. Die Parameter sind die Lichtstärke Iv und/oder die Farbortwerte Cx, Cy.
Bei der Fertigung der Lichtemissionsanordnung 10 sind die Nummern der Baugruppen der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 bekannt. Anhand der Nummern der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 und anhand des vorgegebenen Werts für die Höhe S10, S20,
S30 der Treibersignale S1, S2, S3 (entspricht dem Wert des Stroms I) sind die Parameter der lichtemittierenden Halbleiterkörper der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 bestimmt. Diese Werte können einem Speichermedium entnommen werden. Das Speichermedium speichert z.B. eine Tabelle, wie sie etwa in Figuren ID und IE gezeigt ist. In Abhängigkeit von der Lichtstärke Iv und von den beiden Farbortwerten Cx,
Cy können die erste, zweite und dritte Impulsdauer T1, T2, T3 und/oder der erste, zweite und dritte Tastgrad D1, D2, D3 ermittelt werden. Dabei werden ein Zielfarbort und/oder eine Ziellichtstärke berücksichtigt. Basierend auf diesen Daten wird die mögliche Zielfarbe sowie die Einstellung der R,G,B Stränge berechnet (wie in Figuren 3B und 3C erläutert).
Die Lichtemissionsanordnung 10 weist einen Zielfarbort auf. Alternativ kann die Lichtemissionsanordnung 10 mehr als einen Zielfarbort aufweisen. Die Lichtemissionsanordnung 10 ist z.B. zur Hinterleuchtung, Akzentuierung oder Beleuchtung eingesetzt. Um unterschiedliche Eindrücke, Stimmungen, Akzentuierungen oder andere Effekte bei einem Betrachter hervorzurufen, wechselt z.B. die Lichtemissionsanordnung 10 zwischen verschiedenen Farborten, etwa zeitgesteuert, von einem Ereignis gesteuert oder vom Benutzer gesteuert.
Die Lichtemissionsanordnung 10 ist als Konfiguration mit gemeinsamer Kathode, englisch common cathode configuration, realisiert. Somit ist eine Kathode des ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 41 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 (also die „letzte" Baugruppe") an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Ebenso ist eine Kathode des zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 42 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Eine Kathode des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 43 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 ist an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform ist die Lichtemissionsanordnung 10 als Konfiguration mit gemeinsamer Anode, englisch common anode configuration, realisiert. Somit ist eine Anode des ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 41 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Ebenso ist eine Anode des zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 42 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Eine Anode des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers 43 der n-ten Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 ist an den Anschluss 19 der Treiberanordnung 15 angeschlossen. Figur 2B zeigt ein Ausführungsbeispiel der
Lichtemissionsanordnung 10 und eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung 10, die eine Weiterbildung der in obigen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sind.
Wie in Figur 2B gezeigt, werden die Daten der LED-Chips der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 sowie ein Zielfarbort oder mehrere Zielfarborte einem Optimierungsverfahren zugeleitet. Das Optimierungsverfahren bestimmt die Parameter, welche im Speicher 51 der Treiberanordnung 15 gespeichert werden. Die Optimierung ist ausgelegt, eine Näherung an den Zielfarbort oder die Zielfarborte unter der gegebenen Verschaltung zu erreichen. Für jeden Zielfarbort wird ein eigener Parametersatz im Speicher 51 gespeichert.
Durch die bekannten Einzelfarborte R,G,B sowie deren Lichtstärken kann durch einfache Mittelwertbildung eine höhere Baugruppengenauigkeit, bezogen auf den geforderten Zielfarbort, erreicht werden. Bei Standard-Bauteilen ohne diese Information müsste mit dem Mittelwert aller eingesetzten Klassen (englisch bins) gerechnet werden. Für die Mittelwertbildung sind verschiedene Algorithmen denkbar: Mittelwert, Median, arithmetischer Mittelwert, quadratischer Mittelwert, Mittelwert gemäß der Methode der kleinsten Quadrate oder Fehlerquadrate, Schwerpunkt oder maximale Abweichung .
Optional werden ähnliche RGB-LED-Chips auf einer Rolle gezielt auf nur ein Modul bestückt, da die Position im Gurt bekannt ist. Mit anderen Worten: Das Verfahren sieht vor, die Anzahl N von Baugruppen mit ähnlichen ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpern, mit ähnlichen zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpern und mit ähnlichen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpern zu bestücken. Ähnlich kann z.B. bedeuten, dass die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörpern zu einer Klasse (englisch bin) zugehörig sind, die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörpern zu einer weiteren Klasse zugehörig sind und die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpern zu einer anderen Klasse zugehörig sind.
In Figur 2B ist ein Beispiel mit vier Baugruppen pro Treiber gezeigt; es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich. In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform umfasst eine Baugruppe 1 bis 4 mehr als einen ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper, mehr als einen zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper und/oder mehr als einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (die jeweils in Serie geschaltet sind).
Figur 2C zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtanordnung 80 und eines Verfahrens zum Betreiben einer
Lichtemissionsanordnung 10, die Weiterbildungen der in obigen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sind. Die Lichtanordnung 80 umfasst die Lichtemissionsanordnung 10 sowie mindestens eine weitere Lichtemissionsanordnung 81. Die weitere Lichtemissionsanordnung 81 umfasst eine Anzahl NI von Baugruppen 83 bis 86 und eine weitere Treiberanordnung 91. Dabei ist Nl=4. In Figur 2C ist eine zusätzliche Lichtemissionsanordnung 82 gezeigt. Die zusätzliche Lichtemissionsanordnung 82 umfasst eine Anzahl N2 von Baugruppen 87 bis 90 und eine zusätzliche Treiberanordnung 92. Dabei ist N2=4. Die weitere Lichtemissionsanordnung 81 und die zusätzliche Lichtemissionsanordnung 82 sind wie die Lichtemissionsanordnung 10 realisiert. Somit umfasst die Lichtanordnung 80 die Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen 10, 81, 82. Die Anzahl M ist größer als 1. In diesem Beispiel ist die Anzahl M gleich 3. Die Anzahl M kann größer 2, größer als 3 oder größer als 10 sein. In Figur 2C weisen die Lichtemissionsanordnungen der Anzahl M von
Lichtemissionsanordnungen jeweils die Anzahl N von Baugruppen auf (N1=N2=N). Die Anzahl N von Baugruppen ist somit identisch in den verschiedenen Lichtemissionsanordnungen. Somit ist die Anzahl der Baugruppen der Lichtanordnung 80 gleich N · M.
Im Optimierungsverfahren werden die Parameter der Treiberanordnungen 15, 91, 92 der Anzahl M von
Lichtemissionsanordnungen 10, 81, 82 derart bestimmt, dass die Farborte möglichst nahe an dem Zielfarbort oder den Zielfarborten sind. Somit werden die Parameter der Treiberanordnungen der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen derart bestimmt, dass die Farborte der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen möglichst nah einem Durchschnittswert der Farborte der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen sind und dieser Durchschnittswert möglichst nahe dem Zielfarbort ist. Bei mehreren Zielfarborten umfassen die Parameter mehrere Parametersätze.
Im Unterschied dazu werden in dem Optimierungsverfahren gemäß Figur 2B bei jeder einzelnen Lichtemissionsanordnung die Parameter der Treiberanordnung 15 derart bestimmt, dass der Farbort der einzelnen Lichtemissionsanordnung 10 möglichst nahe dem Zielfarbort oder den Zielfarborten ist.
Mit Vorteil zielt die Optimierung auf eine bestmögliche Homogenität der Baugruppen der Lichtemissionsanordnungen (auch LEDs aller Module genannt) in definierter Toleranz des globalen Zielfarborts. Durch die bekannten Einzelfarborte R,G,B sowie deren Lichtstärken kann durch einfache Mittelwertbildung aller Baugruppen eine höhere Genauigkeit, bezogen auf den geforderten Zielfarbort, erreicht werden. Verschiedene Algorithmen sind für die Mittelwertbildung denkbar: Mittelwert, Median, arithmetischer Mittelwert, quadratischer Mittelwert, Mittelwert gemäß der Methode der kleinsten Quadrate oder Fehlerquadrate, Schwerpunkt, maximale Abweichung. Bei Standard-Bauteilen, ohne dieser Information, müsste mit den Mittelwerten aller eingesetzten Klassen (englisch bins) gerechnet werden. Zusätzlich besteht optional die Möglichkeit, ähnliche Baugruppen (RGB-LEDs genannt) aus einer oder mehreren Rollen gleichmäßig über alle Lichtemissionsanordnungen (auch Module genannt) zu verteilen, um die Gleichheit der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen 10, 81, 82 zu erhöhen, wenn z.B. die Position in der Rolle bzw. im Gurt bekannt ist.
In Figur 2C ist ein Beispiel mit drei Lichtemissionsanordnungen 10, 81, 82 gezeigt, andere Konfigurationen sind möglich.
In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform sind die Anzahlen N, NI, N2 der Baugruppen in den Lichtemissionsanordnungen der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen 10, 81, 82 unterschiedlich.
Figur 3A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung 10, das eine Weiterbildung der in obigen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ist. In Figur 3A ist ein Beispiel eines Verfahrens erläutert, das z.B. für die in Figur 1A gezeigte Lichtemissionsanordnung 10 geeignet ist. Beispielsweise können mit diesem Verfahren für jede Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen 1 bis 4 gemäß Figur 1A der erste, zweite und dritte Tastgrad D1_i, D2_i, D3_i ermittelt werden (mit i = 1 bis zur Anzahl N). Es werden somit eine Anzahl N von ersten Tastgraden D1_l, D1_2, D1_2, D1_4, eine Anzahl N von zweiten Tastgraden D2_l, D2_2, D2_2, D2_4 und eine Anzahl N von dritten Tastgraden D3_l, D3_2, D3_2, D3_4 ermittelt.
Der erste, zweite und dritte Tastgrad D1_i, D2_i, D3_i einer Baugruppe werden als Funktion der gemessenen Werte dieser Baugruppe, insbesondere der Lichtstärke Iv und der Farbortwerte Cx, Cy, und als Funktion des Zielfarborts und der Ziellichtstärke bestimmt.
Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
1. Optische Messungen werden an einer Baugruppe 1 oder i durchgeführt. Dabei werden die optischen Messungen für den ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13 individuell durchgeführt. Somit werden für den ersten, zweiten und dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11 bis 13 die Lichtstärke Iv, englisch luminous intensity, und die Farbortwerte Cx, Cy bestimmt. Im Folgenden sind der erste, zweite und dritte lichtemittierende Halbleiterkörper 11 bis 13 als R, G, B bezeichnet. Der erste, lichtemittierende Halbleiterkörper 11 hat eine Lichtstärke IvR und Farbortwerte CxR, CyR. Der zweite lichtemittierende Halbleiterkörper 12 hat eine Lichtstärke IvG und Farbortwerte CxG, CyG. Der dritte lichtemittierende Halbleiterkörper 13 hat eine Lichtstärke IvB und Farbortwerte CxB, CyB.
Alternativ liegen für den ersten, zweiten und dritten Halbleiterkörper 11 bis 13 Tristimulus-Koordinaten vor. Die gemessenen Werte werden in einer Datenbank gespeichert.
2. Eine Tristimulus-Matrix A der gemessenen Werte der Baugruppe 1 oder i, auch Eingangs-RGB-LED-Werte bezeichnet, wird ermittelt. Optional können die Lichtstärke Iv und/oder die Farbortwerte Cx, Cy oder die Tristimulus-Koordinaten als Funktion einer Temperatur, beispielsweise einer Temperatur am Einbauort, gegenüber den Messwerten verändert werden. Diese Veränderung kann auf Angaben wie etwa Kurven basieren, die z.B. in einem Datenblatt enthalten sind.
Figure imgf000040_0001
3. Ein Zielfarbort und eine Ziellichtstärke T werden innerhalb des Farbbereichs, der mit der Baugruppe 1 erzielt werden kann, bestimmt. Der Zielfarbort und die Ziellichtstärke T werden in Tristimulus-Koordinaten angegeben.
Figure imgf000040_0002
4. Eine Größe X enthält einen ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1_i, D2_i, D3_i der Baugruppe i, um den Zielfarbort und die Ziellichtstärke T zu erreichen.
Figure imgf000041_0003
5. Folgende lineare Gleichung ist somit zu lösen:
Figure imgf000041_0002
Die lineare Gleichung kann beispielsweise mit inversen Matrixberechnungen oder Determinantenberechnungen ermittelt werden. Gemäß folgenden Gleichungen kann mit Determinantenberechnungen der erste, zweite und dritte Tastgrad D1 i, D2_i, D3_i der Baugruppe i bestimmt werden:
Figure imgf000041_0001
Eine Determinante einer 3x3-Matrix kann mit folgender Gleichung berechnet werden:
Figure imgf000042_0001
In den Blöcken 101 bis 104 wird die Berechnung des ersten, zweiten und dritten Tastgrades D1_i, D2_i, D3_i für alle Baugruppen i = 1 bis zur Anzahl N durchgeführt. Weiter wird eine Information über den ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1_i, D2_i, D3_i einer Baugruppe i im Speicher 51 bis 54 der jeweiligen Baugruppe 1 bis 4 gespeichert.
Figur 3B zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung 10, das eine Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsformen ist.
In Figur 3B ist ein Beispiel eines Verfahrens erläutert, das z.B. für die in Figuren 2A bis 2C gezeigte
Lichtemissionsanordnung 10 geeignet ist. In den Blöcken 101 bis 104 wird eine Berechnung eines ersten, zweiten und dritten Solltastgrades D1_iS, D2_iS, D3_iS für alle Baugruppen i = 1 bis zur Anzahl N durchgeführt. Mit dem Wort „Soll" wird ausgedrückt, dass die Solltastgrade D1_iS, D2_iS, D3_iS nicht direkt in einen Speicher der Lichtemissionsanordnung 10 gespeichert werden. Die Solltastgrade D1_iS, D2_iS, D3_iS werden wie die Tastgrade D1 i, D2_i, D3_i in Figur 3A bestimmt.
In einem Block 105 wird ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden D1_1S bis D1_4S der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 berechnet, wobei der Mittelwert der erste Tastgrad D1 des ersten Treibers 16 ist. Ebenso wird ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden D2_1S bis D2_4S der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper 12, 22, 32, 42 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 berechnet, wobei der Mittelwert der zweite Tastgrad D2 des zweiten Treibers 17 ist. Weiter wird ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden D3_1S bis D3_4S der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 13, 23, 33, 43 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 berechnet, wobei der Mittelwert der dritte Tastgrad D3 des dritten Treibers 18 ist. Eine Information (etwa der Wert oder eine abgeleitete Größe) über den ersten, zweiten und dritten Tastgrad D1 wird im Speicher 51 der Treiberanordnung 15 gespeichert.
In einer Ausführungsform wird als Zielfarbort der Weißpunkt gewählt. Der erste, zweite und dritte Tastgrad D1, D2, D3 werden für den Zielfarbort Weißpunkt bestimmt. Der erste, zweite und dritte Tastgrad D1, D2, D3 für einen Zielfarbort, der nicht der Weißpunkt ist, werden unter Verwendung des ersten, zweiten und dritten Tastgrads D1, D2, D3 für den Zielfarbort Weißpunkt und von vorgegebenen Formeln bestimmt.
Beispielsweise wird der erste Tastgrad D1 für einen Zielfarbort, der nicht der Weißpunkt ist, durch Multiplikation oder Division des ersten Tastgrads D1 für den Zielfarbort Weißpunkt mit einem ersten vorgegebenen Faktor ermittelt. Entsprechend wird der zweite Tastgrad D2 für diesen Zielfarbort, der nicht der Weißpunkt ist, durch Multiplikation oder Division des zweiten Tastgrads D2 für den Zielfarbort Weißpunkt mit einem zweiten vorgegebenen Faktor ermittelt. Entsprechend wird der dritte Tastgrad D3 für diesen Zielfarbort, der nicht der Weißpunkt ist, durch Multiplikation oder Division des dritten Tastgrads D3 für den Zielfarbort Weißpunkt mit einem dritten vorgegebenen Faktor ermittelt . Die hier geschilderten Berechnungen, z.B. in den Blöcken 101 bis 105, werden in einem Rechner oder Steuergerät außerhalb der Lichtemissionsanordnung 10 oder in der Steuerungsschaltung 55 durchgeführt.
Figur 3C zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung 10, das eine Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsformen ist.
In Figur 3C ist ein Beispiel eines Verfahrens erläutert, das z.B. für die in Figuren 2A bis 2C gezeigte
Lichtemissionsanordnung 10 geeignet ist. In einem Block 110 wird mindestens eine photometrische Größe der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper 11, 21, 31, 41 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 gemittelt; daraus werden Tristimulus- Koordinaten XR, YR, ZR berechnet. In einem Block 111 wird mindestens eine photometrische Größe der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper 12, 22, 32, 42 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 gemittelt; daraus werden Tristimulus- Koordinaten XG, YG, ZG berechnet. In einem Block 112 wird mindestens eine photometrische Größe der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper 13, 23, 33, 43 der Anzahl N von Baugruppen 1 - 4 gemittelt; daraus werden Tristimulus- Koordinaten XB, YB, ZB berechnet. In einem Block 113 wird der erste, zweite und dritte Tastgrad D1, D2, D3 entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke (angegeben als Tristimulus-Koordinaten TX, TY, TZ des Zieles) und entsprechend den aus den Mittelwerten der Tristimulus- Koordinaten XR, YR, ZR, XG, YG, ZG, XB, YB, ZB wie oben mit Bezug zu Figur 3A geschildert bestimmt. Die Blöcke 101 bis 105, 110 bis 113 fassen Verfahrensabläufe oder Verfahrensschritte zusammen. Die Blöcke können z.B. mittels Software realisiert werden. Sie können z.B. von einem Rechner oder Steuergerät durchgeführt werden. Der Rechner oder das Steuergerät hat Zugriff auf die gemessenen photometrischen Größen und ist ausgelegt, etwa über die Schnittstelle 68, Informationen in den Speicher 51 zu speichern. Alternativ führt die Steuerungsschaltung 55 die Blöcke oder einen Teil der Verfahrensabläufe der Blöcke durch.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
I, 2, 3, 4 Baugruppe 10 Lichtemissionsanordnung
II, 21, 31, 41 erster lichtemittierender Halbleiterkörper
12, 22, 32, 42 zweiter lichtemittierender Halbleiterkörper
13, 23, 33, 43 dritter lichtemittierender Halbleiterkörper
14, 24, 34, 44 Gehäuse
15, 25, 35, 45 Treiberanordnung
16, 26, 36, 46 erster Treiber
17, 27, 37, 47 zweiter Treiber
18, 28, 38, 48 dritter Treiber
19, 29, 39, 49 Anschluss 51 bis 54 Speicher
55 bis 58 SteuerungsSchaltung 61, 62, 63 Leuchtdiöden-Chip 64 Ausnehmung
65, 66, 67 Anschluss 68 Schnittstelle
71, 72, 73 Serienschaltung 80 Lichtanordnung
81, 82 Lichtemissionsanordnung 83 - 90 Baugruppe 91, 92 Treiberanordnung 101 bis 104 Block 110 bis 113 Block D1, D2, D3 Tastgrad S1, S2, S3 Treibersignal t Zeit T Periodendauer T1, T2, T3 Impulsdauer

Claims

Patentansprüche
1. Lichtemissionsanordnung (10), umfassend
- eine Treiberanordnung (15), die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Treiber (16 - 18) umfasst, und
- eine Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) umfassen, wobei die Anzahl N größer 1 ist, wobei der erste Treiber (16) mit einer ersten Serienschaltung (71), umfassend die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt ist, wobei der zweite Treiber (17) mit einer zweiten Serienschaltung (72), umfassend die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt ist, und wobei der dritte Treiber (18) mit einer dritten Serienschaltung (73), umfassend die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), gekoppelt ist, wobei der erste, der zweite und der dritte Treiber (16 - 18) ausgelegt sind, jeweils ein Treibersignal (S1, S2,
S3), das von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) abhängt, abzugeben.
2. Lichtemissionsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Treiberanordnung (15) einen Speicher aufweist (51), und wobei der erste, der zweite und der dritte Treiber (16 - 18) ausgelegt sind, jeweils ein pulsweitenmoduliertes Treibersignal (S1, S2, S3) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Tastgrad (D1, D2, D3) abzugeben und den ersten, den zweiten und den dritten Tastgrad (D1, D2, D3) entsprechend einer im Speicher (51) gespeicherten Information einzustellen .
3. Lichtemissionsanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei der erste Tastgrad (D1) des ersten Treibers (16) ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) ist, wobei der zweite Tastgrad (D2) des zweiten Treibers (17) ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) ist, und wobei der dritte Tastgrad (D3) des dritten Treibers (18) ein Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) ist.
4. Lichtemissionsanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei die Solltastgrade des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) in einer Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) baugruppenweise in Abhängigkeit von den photometrischen Größen des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) entsprechend einem Zielfarbort oder/und einer Ziellichtstärke bestimmt sind.
5. Lichtemissionsanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei mindestens eine photometrische Größe der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) gemittelt wird, wobei mindestens eine photometrische Größe der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) gemittelt wird, wobei mindestens eine photometrische Größe der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der
Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) gemittelt wird, wobei der erste Tastgrad (D1) des ersten Treibers (16), der zweite Tastgrad (D2) des zweiten Treibers (17) und der dritte Tastgrad (D3) des dritten Treibers (18) entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke und entsprechend den Mittelwerten der mindestens einen photometrischen Größe bestimmt werden.
6. Lichtemissionsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine photometrische Größe umfasst:
- eine Lichtstärke des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) oder
- eine Lichtstärke und beide Farbortwerte des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) oder
- Tristimulus-Koordinaten des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43).
7. Lichtemissionsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei mindestens ein Treiber aus einer Gruppe, umfassend den ersten, den zweiten und den dritten Treiber (16 - 18), ausgelegt ist, eine Höhe (S10, S20, S30) des pulsweitenmodulierten Treibersignals (S1, S2, S3) entsprechend einer im Speicher (51) gespeicherten Information einzustellen.
8. Lichtemissionsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) als im roten Spektrum emittierende Leuchtdioden-Chips (61) realisiert sind, wobei die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12,
22, 32, 42) als im grünen Spektrum emittierende Leuchtdioden- Chips (62) realisiert sind, und wobei die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13,
23, 33, 43) als im blauen Spektrum emittierende Leuchtdioden- Chips (63) realisiert sind.
9. Lichtemissionsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) jeweils ein Gehäuse (14, 24, 34, 44) umfasst.
10. Verfahren zum Betreiben einer Lichtemissionsanordnung (10), wobei die Lichtemissionsanordnung (10) eine Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) umfasst, die jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) umfassen, wobei das Verfahren umfasst
- Betreiben einer ersten Serienschaltung (71), umfassend die ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31,
41) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), mit einem ersten Treibersignal (S1) durch einen ersten Treiber (16) einer Treiberanordnung (15), - Betreiben einer zweiten Serienschaltung (72), umfassend die zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22,
32, 42) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), mit einem zweiten Treibersignal (S2) durch einen zweiten Treiber
(17) der Treiberanordnung (15), und
- Betreiben einer dritten Serienschaltung (73), umfassend die dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (13, 23,
33, 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), mit einem dritten Treibersignal (S3) durch einen dritten Treiber
(18) der Treiberanordnung (15), wobei die Anzahl N größer 1 ist, und wobei das erste, das zweite und das dritte Treibersignal (S1, S2, S3) von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) abhängen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste, der zweite und der dritte Treiber (16 - 18) jeweils ein pulsweitenmoduliertes Treibersignal (S1, S2, S3) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Tastgrad (D1, D2, D3) abgeben und den ersten, den zweiten und den dritten Tastgrad (D1, D2, D3) entsprechend einer in einem Speicher (51) der Treiberanordnung (15) gespeicherten Information einstellen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren umfasst:
- Bestimmen des ersten Tastgrads (D1) des ersten Treibers (16) durch Ermitteln eines Mittelwerts einer Anzahl N von Solltastgraden der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), - Bestimmen des zweiten Tastgrads (D2) des zweiten Treibers
(17) durch Ermitteln eines Mittelwert einer Anzahl N von Solltastgraden der zweiten lichtemittierenden
Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4), und
- Bestimmen des dritten Tastgrads (D3) des dritten Treibers
(18) durch Ermitteln eines Mittelwerts einer Anzahl N von Solltastgraden der dritten lichtemittierenden
Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Solltastgrade des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) in einer Baugruppe der Anzahl N von Baugruppen (1 - 4) baugruppenweise entsprechend einem Zielfarbort oder/und einer Ziellichtstärke bestimmt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren umfasst:
- Ermitteln eines ersten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der ersten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11, 21, 31, 41) der Anzahl N von Baugruppen
(1 - 4),
- Ermitteln eines zweiten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der zweiten lichtemittierenden Halbleiterkörper (12, 22, 32, 42) der Anzahl N von Baugruppen
(1 - 4),
- Ermitteln eines dritten Mittelwerts mindestens einer photometrischen Größe der dritten lichtemittierenden
Halbleiterkörper (13, 23, 33, 43) der Anzahl N von Baugruppen
(1 - 4), und - Bestimmen des ersten Tastgrads (D1) des ersten Treibers (16), des zweiten Tastgrads (D2) des zweiten Treibers (17) und des dritten Tastgrads (D3) des dritten Treibers (18) entsprechend einem Zielfarbort und/oder einer Ziellichtstärke und entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Mittelwert der mindestens einen photometrischen Größe.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine photometrische Größe umfasst:
- eine Lichtstärke des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) oder
- eine Lichtstärke und beide Farbortwerte des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) oder
- Tristimulus-Koordinaten des ersten, des zweiten und des dritten lichtemittierenden Halbleiterkörpers (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei ein Mittelwert mit einem der folgenden Verfahren berechnet wird:
- der Mittelwert wird als arithmetisches Mittel berechnet,
- der Mittelwert wird als Median berechnet,
- der Mittelwert wird als quadratischer Mittelwert berechnet, oder
- der Mittelwert wird gemäß der Methode der kleinsten Quadrate berechnet.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei eine Lichtanordnung (80) die Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen (10, 81, 82) umfasst, wobei die Anzahl M größer als 1 ist, wobei eine Lichtemissionsanordnung (10) der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen (10, 81, 82) die Anzahl N von
Baugruppen (1 - 4) umfasst, wobei das erste, das zweite und das dritte Treibersignal (S1, S2, S3) von photometrischen Größen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Halbleiterkörper (11 - 13, 21 - 23, 31 - 33, 41 - 43) der Baugruppen (1 - 4, 83 - 86, 87 - 90) der Anzahl M von Lichtemissionsanordnungen (10, 81, 82) abhängen.
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