Bezeichnung der Erfindung Ausgleich einer Farbortverschiebung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleichen einer Farbortverschiebung. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung

10 2012 217 534.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Im Stand der Technik ist es bekannt, ein Mischlicht mit wei ^¬ ßer Farbe mit mehreren Dioden zu erzeugen, wobei die Dioden auf drei Ansteuerkanäle zur Versorgung mit Strom verteilt sind. Bei Dioden kann beispielsweise aufgrund von Alterung eine Verschiebung des Farbortes des ausgesendeten Lichtes auftreten. Durch eine entsprechende Steuerung der drei Ansteuerkanäle kann die Farbortverschiebung in der Weise ausge- glichen werden, dass der gewünschte Farbort im Wesentlichen konstant bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte An ^¬ ordnung, insbesondere eine einfachere Anordnung zum Abgeben von Licht bereitzustellen, bei der ein einfacher und guter

Ausgleich einer Farbortverschiebung einer Diode durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Anordnung gemäß An- spruch 1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.

Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung und des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Anordnung einfach aufge ^¬ baut ist. Gemäß der beschriebenen Anordnung reichen zwei Ansteuerkanäle für die Dioden aus, um eine Farbortverschiebung ausgleichen zu können. Dies ist dadurch möglich, da die verwendeten Dioden in der Weise ausgewählt werden, dass durch eine Ansteuerschaltung in einem Kanal mit wenigstens einer Diode der Strom verändert wird, so dass die Farbortverschie- bung ausgeglichen wird. Somit ist es im Vergleich zum Stand der Technik nicht erforderlich, drei Kanäle, d.h. drei Serienschaltungen von Dioden bereitzustellen. Durch die Reduzierung der Kanäle der Ansteuerschaltung ist ein kostengünstiger Aufbau der Anordnung möglich. Zudem wird durch die Re- duzierung der Kanäle die Steuerung vereinfacht.

In einer Ausführungsform weist der erste steuerbare Kanal zwei Dioden auf, wobei eine Diode grünes und/oder gelb-grünes oder gelb-grün-weißes Licht abgibt, und wobei die andere Dio- de rotes Licht abgibt. Durch die Anordnung der zwei Dioden im ersten Kanal wird ein guter Ausgleich der Farbverschiebung bei geringer Anzahl von verschiedenen Dioden erreicht.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung in ei- nem steuerbaren Kanal eine erste Diode vom Typ A auf. Die Di ^¬ ode vom Typ A ist ausgebildet, um grünes und/oder grün-weißes Licht abzugeben. Zudem ist ein zweiter steuerbarer Kanal vorgesehen, wobei im zweiten steuerbaren Kanal eine zweite und dritte Diode vorgesehen sind. Die zweite Diode ist ausgebil- det, um rotes Licht abzugeben. Die dritte Diode ist ausgebil ^¬ det, um blaues und/oder blau-weißes Licht abzugeben. Durch diese Anordnung kann insbesondere ein guter Ausgleich einer Farbverschiebung für weißes Licht erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform ist die Diode des Typs A ausgebildet, um Licht mit einem Farbort zu emittieren, der in der Normfarbtafel einen Cy-Wert aufweist, der größer als 0,3 ist. Durch die Verwendung von Dioden, deren Cy-Wert größer als 0,3 ist, kann mit der Anordnung ein breites Spektrum von weißem Mischlicht erzeugt werden, dessen Farbverschiebung einfach ausgeglichen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform ist die Diode des Typs C ausgebildet, um Licht mit einem Farbort zu emittieren, der in der Normfarbtafel einen Cy-Wert aufweist, der kleiner als 0,540 ist. Auf diese Weise wird eine Anordnung bereitge- stellt, mit der ein breites Spektrum an weißem Mischlicht zur Verfügung steht, wobei zudem ein Ausgleich der Verschiebung des Farbortes erreicht werden kann, wobei die Farbtemperatur des Mischlichtes eine geringe Verschiebung aufweist. Für die Anordnung eignen sich Dioden des Typs B, die ein

Licht mit einem Farbort emittieren, das in der Normfarbtafel einen Cx-Wert aufweist, der größer als 0,6 ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Diode des Typs B ausgebildet, um Licht mit einer Wellenlänge zu emittieren, die zwischen 600 und 700 nm, insbesondere zwischen 610 nm und 640 nm liegt. Durch die Verwendung des beschriebenen Typs B ist eine effiziente Erzeugung des gewünschten Mischlichtes möglich und zudem ein Ausgleich des Farbortshiftes mit gerin- gen Änderungen der Stromversorgung gegeben.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen Zeitmesser auf, der die Betriebszeit der Anordnung erfasst und an die Ansteuerschaltung weitergibt. Die Ansteuerschal- tung verändert aufgrund der erfassten Betriebszeit wenigstens den Parameter eines Kanals. Auf diese Weise kann einfach eine Farbortverschiebung aufgrund der Alterung korrigiert werden. Die Verwendung des Zeitmessers ist kostengünstig und erfor ^¬ dert nicht die Erfassung der tatsächlichen Veränderung des Farbortes einer Diode mit einem Farbsensor.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen Sensor auf, der den Farbort wenigstens einer Diode erfasst und an die Ansteuerschaltung meldet. Die Ansteuerschaltung korrigiert aufgrund der erfassten Veränderung des Farbortes die Stromversorgung wenigstens eines der Steuerkanäle. Auf diese Weise kann die Farbverschiebung präzise ausgeglichen werden. Somit kann eine möglichst geringe Änderung des ge- wünschten Farbortes des Mischlichtes erreicht werden. Zudem kann dadurch eine möglichst geringe Änderung der Farbtempera ^¬ tur des Mischlichtes erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor ausgebildet sein, um einen Betriebsparameter wenigstens einer Diode zu erfassen. Ein Betriebsparameter kann die z. B. Temperatur oder der Strom der Diode sein. Der erfasste Betriebsparameter der Diode wird an die Ansteuerschaltung gemeldet. Die Ansteu- erschaltung gleicht abhängig von dem erfassten Betriebsparameter die Stromversorgung in der Weise aus, dass einer unerwünschten Farbortverschiebung entgegengewirkt wird.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform können im ersten Kanal mehrere Dioden des Typs B und mehrere Dioden des Typs C in Serie geschaltet sein. Zudem können die Dioden des ersten Kanals auch teilweise parallel geschaltet sein.

Weiterhin können die Dioden des zweiten Kanals ebenfalls meh- rere Dioden des Typs A und ebenfalls mehrere Dioden des Typs B aufweisen. Weiterhin können die Dioden des zweiten Kanals auch teilweise parallel geschaltet sein. Mehrere Dioden haben den Vorteil, dass der Lichtfluss erhöht werden kann und ein gewünschter Farbort des Mischlichtes präzise eingestellt wer- den kann.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Abgeben von Mischlicht mit Dioden,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Anordnung eines Ausführungsbeispiels, und Fig. 3 eine Darstellung des Farbortraumes mit den ver ^¬ schiedenen möglichen Typen von Dioden zur Ausbildung der Anordnung zeigt .

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung 1, die mehrere Dioden 4, 5, 6, 7 aufweist, und mit der ein weißes Mischlicht erzeugt werden kann. Die Anordnung 1 weist einen Träger 11 auf. Auf dem Träger 11 ist eine Ansteu ^¬ erschaltung 8 vorgesehen. Die Ansteuerschaltung 8 versorgt einen ersten und einen zweiten Kanal 2, 3 mit Strom. Im ersten Kanal 2 ist wenigstens eine erste Diode 4 vom Typ A ange- ordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch wenigstens eine vierte Diode 7 vom Typ B vorgesehen sein. Im zweiten Kanal 3 ist wenigstens eine dritte Diode 6 vom Typ C angeordnet. Zudem ist im zweiten Kanal 3 wenigstens eine zweite Diode 5 vom Typ B angeordnet. Die Ansteuerschaltung 8 ist ausgebildet, um den ersten und/oder den zweiten Kanal 2, 3 unterschiedlich mit Strom zu versorgen.

Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der erste Kanal 2 auch eine Parallelschaltung von ersten und zweiten Dioden 4, 5 aufweisen, wie in Fig. 1 in Form von gestrichelten Linien dargestellt ist. Zudem kann der zweite Kanal 3 ebenfalls eine Parallelschaltung von dritten und vierten Dioden 5, 6 aufweisen. Dies ist ebenfalls in Form von gestrichelten Linien schematisch in Fig. 1 dargestellt.

Zudem kann die Anordnung 1 einen Sensor 10 aufweisen. Der Sensor 10 kann ein Temperatursensor, ein Stromsensor oder ein Farbsensor sein. Der Sensor 10 ist mit der AnsteuerSchaltung 8 verbunden. Zudem kann ein Zeitmesser 9 für die Erfassung der Betriebszeit der Anordnung 1 vorgesehen sein. Der Zeitmesser 9 kann auch abhängig von der gewählten Ausführungsform direkt in der Ansteuerschaltung 8 integriert sein. Die erste Diode 4 des Typs A ist ausgebildet, um Licht mit einem Far- bort zu emittieren, der in der Normfarbtafel einen Cy-Wert aufweist, der größer als 0,3 ist, d. h. grünes und/oder grün ^¬ weißes Licht. Die zweite Diode 5 des Typs B ist ausgebildet, um rotes Licht abzugeben. Zudem ist die zweite Diode 5 des Typs B ausgebil ^¬ det, um Licht mit einem Farbort zu emittieren, der in der Normfarbtafel einen Cx-Wert aufweist, der größer als 0,6 ist. Beispielsweise liegt die vom Typ B emittierte Wellenlänge zwischen 600 und 700 nm, insbesondere zwischen 610 nm und 640 nm.

Die dritte Diode 6 des Typs C ist ausgebildet, um Licht mit einem Farbort zu emittieren, der in der Normfarbtafel einen Cy-Wert aufweist, der kleiner als 0,540 ist, d.h. blaues und/oder blau-weißes Licht abzugeben. Die weitere Diode 7 ist vom Typ B. Die Dioden des Typs A und die Dioden des Typs C können einen Konverter aufweisen, der ausgebildet ist, um wenigstens einen Teil des von der Diode emittierten Lichtes in der Wellenlänge zu verschieben. Dadurch kann eine gewünschte Wellenlänge präzise eingestellt werden.

Die Farborte der Dioden des Typs A und des Typs C sind so ge ^¬ wählt, dass in einer Ausführungsform eine Diode vom Typ A ei- nen größeren Cy-Wert in der Normfarbtafel als der Typ C auf ^¬ weist .

Dioden weisen die Eigenschaft auf, dass abhängig von Be ^¬ triebsparametern, wie z.B. der Temperatur, des Stromes oder der Betriebsdauer sich der Farbort des emittierten Lichtes verschiebt. Für die Einhaltung eines gewünschten Farbortes für das Mischlicht der Anordnung ist es vorteilhaft, die Farbortverschiebung auszugleichen. Dazu kann mithilfe des Sensors 10 ein Betriebsparameter, wie z.B. die Temperatur und/oder der Strom einer Diode und/oder der Farbort des von der Diode emittierten Lichts erfasst werden und an die Ansteuerschaltung gemeldet werden. Abhängig von dem gemeldeten Wert der Temperatur und/oder des Stromes der Diode und/oder des Farbortes kann die Ansteuerschaltung 8 eine Änderung der Ansteuerung des oder der Kanäle 2, 3 in der Weise durchführen, dass der Farbortverschiebung entgegengewirkt wird. Wei ^¬ terhin kann mithilfe des Zeitmessers 9 die Betriebsdauer der Anordnung erfasst werden. Die Dioden weisen auch abhängig von der Betriebsdauer eine Farbortverschiebung auf. Die Betriebsdauer wird ebenfalls an die Ansteuerschaltung 8 gemeldet. Die Ansteuerschaltung 8 kann abhängig von der erfassten Betriebsdauer die Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Kanals 2, 3 ändern, sodass einer Farbortverschiebung entgegengewirkt wird. Die Ansteuerschaltung weist Tabellen oder vorgegebene Zuordnungen zu den Betriebsparametern der Dioden, wie z.B. Strom, Temperatur und der Betriebsdauer der Dioden auf, die einer Veränderung der Ansteuerung insbesondere der Stromstär- ke des ersten und/oder des zweiten Kanals zugeordnet ist, um einer Farbortverschiebung entgegenzuwirken. Die Farbortverschiebung abhängig von der Temperatur, von Strom und von der Betriebsdauer ist für die einzelnen Typen von Dioden bekannt. Entsprechend sind die Korrekturen der Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Kanals in der Ansteuerschaltung 8 abgelegt. Die Korrektur hängt auch davon ab, wie viele Dioden welchen Typs im ersten und/oder im zweiten Kanal 2, 3 angeordnet sind. Im Allgemeinen können mehrere Dioden verschiede ^¬ nen Typs im ersten und im zweiten Kanal angeordnet sein. Bei- spielsweise können 15 Dioden des Typs A und 5 Dioden des Typs B im ersten Kanal angeordnet sein. Zudem können z. B. 50 Dioden des Typs C und 10 Dioden des Typs B im zweiten Kanal an ^¬ geordnet sein. In der beschriebenen Ausführungsform sind die Dioden jedes Kanals in Serie geschaltet.

Fig. 2 zeigt eine CIE 1931 Normfarbtafel, wobei auf der x- Achse der Cx-Wert und auf der y-Achse der Cy-Wert aufgetragen ist. In Fig. 2 ist ein erster Bereich 12 des Farbraumes dargestellt, der die möglichen Farborte des Typs A der Dioden darstellt. Der erste Bereich 12 lässt sich dadurch begrenzen, dass der Cy-Wert größer als 0,3 ist. Dies gilt für einen Be ^¬ reich des Cx-Wertes von 0 bis 0,24. Ab einem Wert von 0,24 für den Cx-Wert steigt der Cy-Wert für den ersten Bereich 12 in einer Geraden 20 an und schneidet den Farbraum im Bereich der Wellenlänge von 575 nm.

Zudem ist ein zweiter Bereich 13 im Farbraum eingezeichnet, der die möglichen Farborte für den Typ C beinhaltet. Der zweite Bereich 13 weist für Cx-Werte kleiner als 0,3 einen maximalen Cy-Wert von 0,54 auf. Bei einem Cx-Wert größer als 0,3 fällt der Cy-Wert mit einer zweiten Geraden 21 mit einer festgelegten Steigung ab, und schneidet den Farbraum bei C _x =0,8.

Der erste und der zweite Bereich überlappen sich im Bereich von Cy größer als 0,3 und Cy kleiner als 0,55. Weiterhin ist in Fig. 2 eine Planck-Kurve 14 und der zulässi ^¬ ge Farbraum 15 um die Planck-Kurve für weißes Mischlicht ein ^¬ gezeichnet. Zudem ist ein Farbverschieberaum 16 für eine Diode eingezeichnet, indem eine Farbortverschiebung z. B. aufgrund von Alterung auftreten kann.

Die Anordnung 1 stellt eine Lichtmischquelle mit zwei ge ^¬ trennt voneinander ansteuerbaren Kanälen 2, 3 dar. Mindestens ein Kanal kann abhängig von mindestens einem Parameter, wie z.B. Temperatur, Strom, Farbort des von der Diode emittierten Lichtes und der Betriebsdauer der Diode eingestellt werden. Dabei werden in dem folgenden Ausführungsbeispiel mindestens drei verschiedene Typen von LEDs mit unterschiedlichen Licht ^¬ farben verwendet. Im ersten Kanal 2 wird mindestens eine ers ^¬ te Diode 4 des Typs A und eine zweite Diode 5 des Typs B ein- gesetzt. Der Farbort des Mischlichtes des ersten Kanals 2 ist in Fig. 3 mit Fl gekennzeichnet. Der Farbort der ersten Diode 4 ist mit fl, der Farbort der zweiten und vierten Diode 5, 7 ist mit f2 und der Farbort der dritten Diode 6 ist mit f3 als Punkt gekennzeichnet. Im zweiten Kanal werden mindestens Dio- den des Typs B und des Typs C eingesetzt. Der Farbort des

Mischlichtes von Kanal 2 ist mit P2 dargestellt. Mindestens die Diode des Typs A weist eine unerwünschte Farbortverschie ^¬ bung entlang einer Geraden 22 auf. In Fig. 3 ist deutlich die Verschiebung des Farbortes fl entlang der dritten Geraden 22 zu erkennen. Beispielsweise ist fl für 0 Betriebsstunden der Diode dargestellt. Zudem ist der Farbort fla für 50.000 Be ^¬ triebsstunden dargestellt. Nach 50.000 Betriebsstunden weist das Licht der ersten Diode des Typs A einen entlang der drit ^¬ ten Geraden 22 nach oben verschobenen Farbort auf. Somit verändert sich auch das von dem ersten Kanal 2 abgegebene Mischlicht von P2 auf P3. Um dem entgegenzuwirken, wird eine Veränderung der Bestromung des ersten und/oder des zweiten Ka- nals 2,3 durchgeführt. In diesem Beispiel wird der zweite Ka ^¬ nal mit mehr Strom versorgt. Dadurch wird die Farbortverschiebung der ersten Diode 4 des Typs A mit einer höheren Helligkeit der dritten und vierten Diode 6, 7 des Typs C und D ausgeglichen. Das Mischlicht der Anordnung 1 weist im neuen Zustand einen Farbort Ml auf. Nach 50.000 Betriebsstunden und einer Ausgleichssteuerung weist die Anordnung 1 ein Mischlicht mit einem zweiten Farbort M2 auf. Der erste und der zweite Farbort Ml und M2 liegen im für weißes Licht zulässi ^¬ gen Farbraum 15 um die Planck-Kurve 14. Mit der beschriebenen Anordnung kann z. B. bei einer neuen Anordnung 1 ein Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 4.000 K erzeugt werden. Selbst nach einer Farbortverschiebung nach einer Betriebsdauer von 50.000 Stunden der Diode des Typs A vom Farbort fl nach fla kann durch eine entsprechende Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Kanals 2, 3 mit der Anlage 1 ein Weiß ^¬ licht mit einer Farbtemperatur von 3.700 K erzeugt werden. Dazu wird der erste Strom im zweiten Kanal entsprechend er ^¬ höht. Somit kann das Mischlicht, das von der Anordnung 1 ab ^¬ gegeben wird, in der Farbtemperatur relativ konstant gehalten werden.

Durch die beschriebene Kombination der Dioden des Typs A und vorzugsweise des Typs B in einem ersten Kanal und der Dioden des Typs C und B in einem zweiten Kanal kann trotz der Farb- ortverschiebung des Typs A und/oder des Typs B der Farbortverschiebung entgegengewirkt werden. Weiterhin kann die Farbortverschiebung mit geringem Verlust an Farbtemperatur des Weißlichtes ausgeglichen werden. Dies wird auch bei einer Verwendung von Dioden des Typs A und des Typs B im ersten Kanal erreicht.

Die beschriebene Zweikanallösung für unterschiedlich ansteu- erbare Kanäle bietet den Vorteil der geringeren Kosten gegenüber einer Dreikanallösung. Die Farbortverschiebung kann bei geeigneter Wahl der Farborte für die verwendeten Dioden des Typs A, B, C und der verwendeten Zusammenstellung der Dioden in den Kanälen 2, 3 ausgeglichen werden. Die Kompensation der Farbortverschiebung ist insbesondere bei einer Farbortverschiebung über die Betriebsdauer, d.h. über die Alterung wichtig .

Durch die entsprechende Festlegung der Verteilung der Dioden mit Typ A, B und C auf die mindestens zwei Kanäle 2, 3 kann eine Farbortverschiebung durch eine entsprechende unterschiedliche Ansteuerung der zwei Kanäle ausgeglichen werden.

In einem Beispiel weist die Anordnung 1 im zweiten Kanal 3 15 Dioden des Typs B und 5 Dioden des Typs C auf, die in Serie geschaltet sind. In dem ersten Kanal 2 sind 50 Dioden des Typs A und 10 Dioden des Typs B in Serie geschaltet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Kombinationen von Dioden des Typs A, B und C verwendet werden. Die Korrekturfaktoren für die Ströme des ersten und zweiten Kanals sind abhängig von der Anzahl der Typen der Dioden und der Verteilung auf dem ersten und zweiten Kanal abhängig von den Betriebsparametern, Temperatur der Diode, Strom der Diode, Betriebsdauer der Diode und/oder Farbortverschiebung der Diode in der Ansteuerschaltung 8 abgelegt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Bezugs zeichenliste

1 Anordnung

2 erster Kanal

3 zweiter Kanal

4 erste Diode

5 zweite Diode

6 dritte Diode

7 vierte Diode

8 AnsteuerSchaltung

9 Zeitmesser

10 Sensor

11 Träger

12 erster Bereich

13 zweiter Bereich

14 Planck-Kurve

15 Farbraum (zur Planck-Kurve)

16 FarbortVerschiebung

20 Gerade

21 zweite Gerade

22 dritte Gerade