VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER LEUCHTDIODENANORDNUNG

VERFAHREN ZUM CHARAKTERISIEREN EINER LEUCHTDIODE UND

LEUCHTDIODENANORDNUNG

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum

Betreiben einer Leuchtdiodenanordnung, ein Verfahren zum Charakterisieren einer Leuchtdiode und eine

Leuchtdiodenanordnung .

Die optische Charakterisierung von Leuchtdioden ist oftmals sehr zeitaufwendig oder technisch schwer zu realisieren, insbesondere wenn eine Leuchtdiodenanordnung, wie

beispielsweise eine Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweist. Insbesondere ist es nicht ohne weiteres möglich, die Leuchtdioden im Betrieb der

Leuchtdiodenanordnung im Hinblick auf ihr Alterungsverhalten und die damit einhergehende Änderung der abgestrahlten

Lichtleistung zu überwachen. Derartige Alterungseffekte können sich direkt in einer fehlerhaften Farbansteuerung beziehungsweise Farbwiedergabe oder auch Helligkeitsregelung niederschlagen .

Eine Aufgabe ist es, die Charakterisierung und/oder die Alterung von Leuchtdioden im Hinblick auf ihre Effizienz der Lichterzeugung auf einfache und zuverlässige Weise zu erhalten .

Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Verfahren und eine Leuchtdiodenanordnung gemäß den unabhängigen

Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche .

Es werden ein Verfahren zum Betreiben einer

Leuchtdiodenanordnung und eine Leuchtdiodenanordnung

angegeben. Die Leuchtdiodenanordnung ist für einen Betrieb gemäß dem beschriebenen Verfahren besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Verfahren angegebene Merkmale können daher auch für die Leuchtdiodenanordnung herangezogen werden und umgekehrt.

Nachfolgend im Zusammenhang mit zumindest einer

Ausführungsform oder einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens und/oder einer Ausführungsform oder einem Ausführungsbeispiel der Leuchtdiodenanordnung angeführte Merkmale sind auch mit anderen Merkmalen, die im Zusammenhang mit zumindest einer Ausführungsform oder einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens und/oder der Leuchtdiodenanordnung beschrieben sind,

kombinierbar, solange sich diese nicht ausschließen oder explizit anderes angegeben ist.

Die Leuchtdiodenanordnung mit zumindest einer Leuchtdiode wird beispielsweise mit einer aktuellen Bestromung

angesteuert. Beispielsweise ist die aktuelle Bestromung diejenige Bestromung, bei dem die Leuchtdiode dazu

eingerichtet ist, eine vorgegebene Lichtintensität

abzustrahlen. Beispielsweise ist die Leuchtdiode dazu

eingerichtet, in mehreren Dimmstufen betrieben zu werden, wobei für jede Dimmstufe eine aktuelle Bestromung für die Leuchtdiode vorgesehen ist. Die Bestromung ist insbesondere mittels einer Änderung der Stromstärke und/oder mittels einer Pulsweitenmodulation einstellbar .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem zumindest ein aktuelles Strom-Spannungs-Wertepaar der Leuchtdiode ermittelt wird. Dieses Strom-Spannungs-Wertepaar ist Teil der aktuellen

Strom-Spannungs-Kennlinie der Leuchtdiode. Beispielsweise wird eine bestimmte vordefinierte Spannung angelegt und der zugehörige Strom gemessen oder umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem das aktuelle Strom- Spannungs-Wertepaar mit einem ursprünglichen Strom-Spannungs- Wertepaar abgeglichen wird. Das ursprüngliche Strom- Spannungs-Wertepaar ist beispielsweise in einem Speicher der Leuchtdiodenanordnung hinterlegt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine aktualisierte Bestromung anhand des Abgleichs ermittelt und die Leuchtdiode wird mit der aktualisierten Bestromung angesteuert .

Mittels der Änderung der aktualisierten Bestromung im

Vergleich zur zuvor aktuellen Bestromung können Veränderungen der Leuchtdiode und damit eine einhergehende veränderte

Effizienz der Strahlungserzeugung kompensiert werden.

Insbesondere kann die aktualisierte Bestromung allein durch eine rein elektrische Charakterisierung der Leuchtdiode ermittelt werden. Auf eine Messung der von der Leuchtdiode abgestrahlten Lichtleistung kann verzichtet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Alterung der Leuchtdiode durch die Ermittlung der aktualisierten Bestromung zumindest teilweise kompensiert.

Mit anderen Worten wird die aktualisierte Bestromung so ermittelt, dass beim Betrieb mit der aktualisierten

Bestromung von der Leuchtdiode eine Lichtleistung abgestrahlt wird, welche zumindest näherungsweise einer ursprünglichen Lichtleistung der Leuchtdiode bei einer ursprünglichen

Bestromung entspricht. Diese Berücksichtigung der Alterung erfolgt nicht mittels einer hinterlegten erwarteten,

typischen Alterungskurve, sondern anhand einer konkreten Bestimmung des Strom-Spannungs-Wertepaars . Die

Zuverlässigkeit des Verfahrens erfordert also nicht, dass die Alterung der Leuchtdiode einem zuvor festgelegten Schema folgt .

Beispielsweise erfolgt die Aktualisierung der Bestromung nach einer vorgegebenen Betriebsdauer oder in vorgegebenen

Betriebsintervallen. Alternativ oder ergänzend kann die

Aktualisierung der Bestromung auch zu einem bestimmten

Zeitpunkt ausgelöst werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Leuchtdiodenanordnung zumindest eine weitere Leuchtdiode auf, wobei für die weitere Leuchtdiode anhand von einem individuell ermittelten aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaar eine aktualisierte Bestromung ermittelt wird.

Bei einer Leuchtdiodenanordnung mit mehreren Leuchtdioden kann also für mehrere Leuchtdioden und insbesondere auch für jede Leuchtdiode individuell eine aktualisierte Bestromung anhand einer konkreten Messung an der jeweiligen Leuchtdiode ermittelt werden. Mit anderen Worten ist das Alterungsverhalten der einzelnen Leuchtdioden der Leuchtdiodenanordnung individuell durch eine rein elektrische Messung bestimmbar und kann nachfolgend über eine Aktualisierung der jeweiligen Bestromung kompensiert oder zumindest teilweise kompensiert werden. Dadurch kann das Verfahren auch eine zuverlässige Kompensation von

Alterungseffekten erzielen, wenn die Leuchtdioden der

Leuchtdiodenanordnung ein unterschiedliches

Alterungsverhalten zeigen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt ein Strom beim Ermitteln der aktuellen Betriebsspannung im Kleinstrombereich der Leuchtdiode. Insbesondere liegt eine Stromdichte zwischen einschließlich 0,01 A/cm ² und

einschließlich 10 A/cm ² , beispielsweise zwischen

einschließlich 0,02 A/cm ² und 2 A/cm ² . In diesem Bereich der Betriebsstromdichte hängt die Effizienz einer Leuchtdiode stark von der Materialqualität ab. Alterungseffekte sind in diesem Strombereich besonders ausgeprägt. Diese können beispielsweise bei Anzeigevorrichtungen zu einer fehlerhaften Farbansteuerung beziehungsweise Farbwiedergabe führen. Diesem Effekt kann mit dem beschriebenen Verfahren entgegengewirkt werden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Leuchtdiodenanordnung zum Betrieb der Leuchtdiode mit einer Mehrzahl von Dimmstufen eingerichtet, wobei für jede

Dimmstufe eine zugehörige aktualisierte Bestromung ermittelt wird. Das Verfahren berücksichtigt also, dass sich

beispielsweise Alterungseffekte für verschiedene Bestromungen unterschiedlich stark auswirken. Es erfolgt also keine prozentual gleich starke Erhöhung der Bestromung für alle Dimmstufen. Vielmehr wird die erforderliche Bestromung für die einzelnen Dimmstufen separat aktualisiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird anhand der Abweichung zwischen dem aktuellen Strom-Spannungs- Wertepaar und dem ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaar eine aktualisierte Effizienz der Leuchtdiode für verschiedene Dimmstufen ermittelt. Mit anderen Worten wird die Messung der Spannung bei einem Strom oder umgekehrt dazu verwendet, um anhand der aktualisierten Effizienz eine Anpassung der

Bestromung für verschiedene Dimmstufen zu erhalten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird für die Ermittlung der aktualisierten Effizienz der Leuchtdiode ein Ersatzschaltbild zugrunde gelegt, bei dem eine ideale strahlende Diode von einer parasitären nichtstrahlenden Diode mit einem Vorwiderstand überbrückt ist. Die ideale strahlende Diode und die nichtstrahlende Diode sind also elektrisch parallel zueinander verschaltet. Bei diesem Ersatzschaltbild bestimmt der Vorwiderstand der parasitären nichtstrahlenden Diode denjenigen Anteil, der über den Zweig der

nichtstrahlenden Diode fließt. Je niedriger also der

Vorwiderstand ist, desto größer ist derjenige Anteil des Stroms, der über die nichtstrahlende Diode fließt und

folglich keinen Beitrag zur Lichterzeugung liefert. Es hat sich gezeigt, dass das Alterungsverhalten einer Leuchtdiode bei Zugrundelegung dieses Ersatzschaltbilds im Wesentlichen allein durch eine Änderung des Vorwiderstands charakterisiert werden kann. Die Veränderung der weiteren Parameter,

beispielsweise der Idealitätsfaktor der nichtstrahlenden Diode, kann vernachlässigt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird anhand des zumindest einen aktuellen Strom-Spannungs- Wertepaars ein aktualisierter Vorwiderstand ermittelt und die aktualisierte Bestromung wird basierend auf den

aktualisierten Vorwiderstand ermittelt. Insbesondere kann die aktualisierte Bestromung für mehrere oder insbesondere auch für alle Dimmstufen ermittelt werden. Mit anderen Worten kann anhand einer Betriebsspannung bei einem vorgegebenen

Betriebsstrom oder analog anhand eines Betriebsstroms bei einer vorgegebenen Betriebsspannung, insbesondere im

Kleinstrombereich, der aktualisierte Vorwiderstand ermittelt werden. Dieser Vorwiderstand reicht aus, um für mehrere oder alle Dimmstufen die entsprechende Aktualisierung der

Bestromung vorzunehmen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird für mehrere Dimmstufen jeweils eine entsprechend aktualisierte Bestromung für die Dimmstufe anhand des jeweils zugehörigen aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars ermittelt. In diesem Fall kann auf die Bestimmung des Vorwiderstands basierend auf dem erwähnten Ersatzschaltbild verzichtet werden.

Beispielsweise sind hierfür in einem Speicher für die

jeweiligen Dimmstufen jeweils die ursprünglichen

Betriebsspannungen mit den zugehörigen Betriebsströmen, also die ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaare hinterlegt.

Die Leuchtdiodenanordnung weist gemäß zumindest einer

Ausführungsform eine Leuchtdiode und eine Ansteuerschaltung auf, wobei die Leuchtdiodenanordnung dazu eingerichtet ist, ein aktuelles Strom-Spannungs-Wertepaar der Leuchtdiode zu ermitteln und anhand des aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars eine aktualisierte Bestromung für die Leuchtdiode zu

ermitteln . Anhand des aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars kann also ermittelt werden, wie die Bestromung aktualisiert werden muss, um ein geändertes Verhalten der Leuchtdiode,

beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten zu

kompensieren .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der

Leuchtdiodenanordnung ist die Leuchtdiodenanordnung eine Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Leuchtdioden. Die Leuchtdiodenanordnung ist beispielsweise dazu eingerichtet, für die Leuchtdioden jeweils ein aktuelles Strom-Spannungs- Wertepaar zu ermitteln und anhand der jeweiligen aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaare eine aktualisierte Bestromung für die Leuchtdioden zu ermitteln. Die Leuchtdiodenanordnung ist also dazu eingerichtet, für verschiedene Leuchtdioden jeweils anhand konkreter individueller Messungen eine aktualisierte Bestromung für die Leuchtdioden zu ermitteln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der

Leuchtdiodenanordnung weist die Leuchtdiodenanordnung einen Speicher auf, in dem für die Leuchtdiode charakteristische Werte für ihre ursprüngliche Strom-Spannungs-Kennlinie hinterlegt sind. Beispielsweise basieren die

charakteristischen Werte auf einem Ersatzschaltbild, bei dem eine ideale strahlende Diode von einer parasitären

nichtstrahlenden Diode mit einem Vorwiderstand überbrückt ist .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der

Leuchtdiodenanordnung weist die Leuchtdiodenanordnung einen Speicher auf, in dem für die Leuchtdiode eine Mehrzahl von ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaaren hinterlegt ist. Anhand dieser ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaare können durch Messung des aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars Alterungseffekte erkannt und entsprechend kompensiert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der

Leuchtdiodenanordnung ist die Leuchtdiodenanordnung anhand einer ursprünglichen Strom-Spannungs-Eigenschaft

kalibrierbar. Die ursprüngliche Strom-Spannungs-Eigenschaft sind beispielsweise ein oder mehrere Strom-Spannungs- Wertepaare oder der charakteristische Wert für ihre

ursprüngliche Strom-Spannungs-Kennlinie . Die ursprüngliche Strom-Spannungs-Charakteristik kann zur Kalibrierung

herangezogen werden, beispielsweise zur Helligkeitskorrektur. Dies kann vor der Auslieferung der Leuchtdiodenanordnung oder auch im Betrieb, insbesondere vor der Alterung der

Leuchtdiodenanordnung erfolgen.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Charakterisieren einer

Leuchtdiode im Hinblick auf ihre interne Effizienz der

Lichterzeugung angegeben. Gemäß zumindest einer

Ausführungsform des Verfahrens zum Charakterisieren einer Leuchtdiode werden Strom-Spannungs-Wertepaare für die

Leuchtdiode ermittelt. Die Strom-Spannungs-Wertepaare werden basierend auf einem Ersatzschaltbild angenähert, bei dem eine ideale strahlende Diode von einer parasitären

nichtstrahlenden Diode mit einem Vorwiderstand überbrückt ist. Der Vorwiderstand wird mit einem charakteristischen Vorwiderstand für die Leuchtdiode abgeglichen.

Mit dem beschriebenen Verfahren können beispielsweise für einen bekannten Typ von Leuchtdioden rein elektrische

Messungen von Betriebsstrom und zugehöriger Betriebsspannung dazu verwendet werden, um Informationen über die interne Effizienz der Lichterzeugung, insbesondere über die interne Quanteneffizienz zu erhalten. Anstelle von aufwendigen optischen Charakterisierungen der Leuchtdioden kann bei der Herstellung eine rein elektrische Messung durchgeführt werden, um diese im Hinblick auf ihre Effizienz zu

überprüfen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Leuchtdiode ausselektiert, wenn eine Abweichung des

Vorwiderstands vom charakteristischen Vorwiderstand einen vorgegebenen Toleranzwert übersteigt. Der vorgegebene

Toleranzwert ist beispielsweise eine absolute Abweichung oder eine prozentuale Abweichung.

Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der

Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum

Betreiben einer Leuchtdiodenanordnung in schematischer

Darstellung;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine

Leuchtdiodenanordnung in schematischer Darstellung;

Figur 3A Messergebnisse eines Lichtstroms in beliebigen Einheiten (linke Skala, logarithmisch) und der internen

Quanteneffizienz in beliebigen Einheiten (rechte Skala) in Abhängigkeit von der Stromdichte 1/ (A/cm ² ) für eine

Leuchtdiode, wobei die unterschiedlichen Messkurven zu

Betriebszeiten zwischen 0 Stunden und 600 Stunden aufgenommen wurden; Figur 3B Messungen der Änderung des Lichtstroms in Abhängigkeit von der Betriebsdauer nominiert auf den

Lichtstrom zum Zeitpunkt t = 0 für verschiedene Leuchtdioden;

Figur 4A ein Ersatzschaltbild für eine Leuchtdiode;

Figur 4B eine Messung der Spannung in Abhängigkeit von der Stromdichte 1/ (A/cm ² ) einer Leuchtdiode (Messwerte in Rauten) mit einer zugehörigen Anpassungsfunktion (durchgezogene

Linie) sowie Kurven einer Strom-Spannungscharakteristik der nichtstrahlenden Diode gemäß dem Ersatzschaltbild der Figur 4A für verschiedene Vorwiderstände als gepunktete Linien;

Figur 4C eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der Figur 4B;

Figur 4D eine relative Änderung des Lichtstroms in

Abhängigkeit von einer relativen Änderung des Vorwiderstands für verschiedene Leuchtdioden, jeweils normiert auf den

Lichtstrom sowie Vorwiderstand zum Zeitpunkt t = 0;

Figur 4E Messungen eines Lichtstroms in beliebigen Einheiten für verschiedene Leuchtdioden als Funktion des Verhältnisses e*U/EPh, wobei e die Elementarladung, U die Betriebsspannung und EPh die jeweilige Photonenenergie der erzeugten Strahlung sind;

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum

Betreiben einer Leuchtdiodenanordnung; und

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur

Charakterisierung einer Leuchtdiode. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können

vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere

Schichtdicken zur Verdeutlichung oder zum besseren

Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Leuchtdiode einer Leuchtdiodenanordnung mit einer aktuellen Bestromung der Leuchtdiode

angesteuert (veranschaulicht durch Schritt Sil).

Für das Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein aktuelles Strom-Spannungs-Wertepaar ermittelt. Hierfür wird zu einem vorgegebenen Strom die zugehörige Spannung gemessen.

Alternativ kann zu einer vorgegebenen Spannung der zugehörige Strom gemessen werden. Der bei der Ermittlung des Strom- Spannungs-Wertepaars anliegende Strom kann, muss jedoch nicht zwingend bei einer für den Betrieb der Leuchtdiodenanordnung typischen Stromstärke liegen (Schritt S12) . Abhängig von der Sensitivität der Messung kann es vielmehr zweckmäßig sein, die Messung in einem Bereich durchzuführen, der für den eigentlichen Betrieb der Leuchtdiodenanordnung nicht typisch ist .

Das aktuelle Strom-Spannungs-Wertepaar wird mit einem

ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaar abgeglichen (Schritt S13) . Eine aktualisierte Bestromung wird anhand des Abgleichs ermittelt, sodass die Leuchtdiode mit der aktualisierten Bestromung weiter angesteuert werden kann (Schritt S14) .

Beispielsweise unterscheidet sich die aktualisierte Bestromung von der aktuellen Bestromung durch eine geänderte Stromstärke und/oder eine geänderte Pulsweitenmodulation.

Das Verfahren eignet sich insbesondere, um eine Alterung der Leuchtdiode durch die Ermittlung der aktualisierten

Bestromung zumindest teilweise zu kompensieren.

In Figur 3A ist dargestellt, wie sich der Lichtstrom F und die interne Quanteneffizienz IQE für eine Leuchtdiode über einen Betriebszeitraum von 600 Stunden ändern. Die Kurven zeigen insbesondere, dass bei vergleichsweise kleinen

Strömen, etwa bei Stromdichten zwischen einschließlich lxl0 ⁴ A/mm ² und einschließlich 0,01 A/mm ² , Alterungseffekte auftreten. Bei größeren Stromdichten ändern sich der

Lichtstrom und die interne Quanteneffizienz dagegen nur wenig .

In Figur 3B ist die Änderung des Lichtstroms für verschiedene Leuchtdioden in Abhängigkeit von der Betriebsdauer t in

Stunden dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass sich sogar das qualitative Alterungsverhalten für

verschiedene Leuchtdioden unterscheidet. So zeigen

beispielsweise einige Leuchtdioden einen kontinuierlichen Rückgang der Lichtleistung über die Zeit, während bei anderen Leuchtdioden zwischenzeitlich der Lichtstrom sogar zunimmt.

Es ist daher nicht ohne weiteres möglich, für eine

Leuchtdiodenanordnung eine typische Alterungskurve zu

hinterlegen und anhand der bereits absolvierten Betriebsdauer den Betriebsstrom so anzupassen, dass die Lichtleistung konstant bleibt. Mit dem beschriebenen Verfahren kann die Kompensation der Alterung anhand einer konkreten Messung von Strom und

zugehöriger Spannung erfolgen.

Das beschriebene Verfahren eignet sich generell für die

Ansteuerung von Leuchtdiodenanordnungen, bei denen eine alterungsbedingte Effizienzänderung der Leuchtdioden zu einer signifikanten Änderung der charakteristischen Eigenschaften der Abstrahlung führt. Dies ist insbesondere für

Leuchtdiodenanordnungen der Fall, welche Leuchtdioden

aufweisen, die in unterschiedlichen Spektralbereichen

emittieren. Beispielsweise sind die Leuchtdiodenanordnungen Teil eines Farbmischsystems oder eines Displays.

Für das Ermitteln der aktualisierten Bestromung kann ein Ersatzschaltbild 5 für die Leuchtdiode herangezogen werden, wie es in Figur 4A dargestellt ist. Hierbei ist eine ideale lichtemittierende Diode DR von einer parasitären

nichtstrahlenden Diode DNR mit einem Vorwiderstand RP

überbrückt. Das Ersatzschaltbild 5 zeigt weiterhin einen seriellen Widerstand RS. RS bildet die kumulativen

Serienwiderstände der Leuchtdiode ab. RS ist jedoch für die Alterung der Leuchtdiode nur von untergeordneter Bedeutung.

Die ideale Leuchtdiode DR repräsentiert also eine

idealisierte Leuchtdiode ohne nichtstrahlende Defekt

assistierte Rekombination, also mit einer internen Effizienz der Lichterzeugung im Kleinstrombereich von 100 %. Der

Idealitätsfaktor dieser Leuchtdiode beträgt 1.

Die nichtstrahlende Diode DNR repräsentiert im Unterschied hierzu insbesondere den Tunnelstrom ohne Lichtemission bei sehr kleinen Strömen. Der Idealitätsfaktor der parasitären nichtstrahlenden Diode DNR ist größer als 1 und liegt

beispielsweise zwischen einschließlich 2 und einschließlich

7.

Nach diesem Modell ist die Kleinstromeffizienz einer

Leuchtdiode direkt proportional zum relativen Stromfluss durch die strahlende Diode DR.

Basierend auf diesem Ersatzschaltbild kann eine Anpassung an eine reale Strom-Spannungscharakteristik erfolgen. Dies ist in Figur 4B dargestellt. In Figur 4B sind weiterhin Kurven für den Zweig der nichtstrahlenden Diode DNR mit

Vorwiderständen RP von 5000 W, 220 W und 0 W eingetragen. Hieraus wird deutlich, dass der Vorwiderstand RP den Übergang von einem überwiegenden Stromfluss durch die nichtstrahlende Diode DNR zu einem überwiegenden Stromfluss durch die

strahlende Diode DR bestimmt. Je höher der Vorwiderstand RP ist, desto früher findet dieser Übergang statt. Der

Idealitätsfaktor der parasitären nichtstrahlenden Diode DNR ist 2,7.

Aus der Figur 4D ist ersichtlich, dass die relative Änderung des Lichtstroms DF, nominiert auf den Zeitpunkt t = 0

unmittelbar mit einer relativen Änderung des Widerstands ARP, ebenfalls nominiert auf den Zeitpunkt t = 0 einhergeht.

Bei einer Beschreibung einer Leuchtdiode mit dem in Figur 4A gezeigten Ersatzschaltbild 5 kann die Alterung also

unmittelbar durch eine Änderung des Vorwiderstands RP

beschrieben werden, wobei sich die übrigen Parameter,

insbesondere die Idealitätsfaktoren der Dioden nicht ändern. Durch Abgleich eines gemessenen Spannungswerts bei einem bestimmten Betriebsstrom im Kleinstrombereich mit der

ursprünglichen Spannung bei diesem Betriebsstrom kann also auf den Vorwiderstand RP geschlossen werden. Der

Vorwiderstand RP liefert damit ein Maß für die Effizienz der Leuchtdiode und insbesondere auch für die alterungsbedingte Änderung der Effizienz. Anhand des aktuellen Strom-Spannungs- Wertepaars kann also eine aktualisierte Effizienz der

Leuchtdiode bestimmt werden.

Aus der Figur 4E, in der der Lichtstrom F in Bezug auf das Verhältnis von Elementarladung e multipliziert mit der

Betriebsspannung U zur Photonenenergie EPh des erzeugten Lichts dargestellt ist, wird weiterhin deutlich, dass die Alterung direkt aus der Spannungsänderung ausgelesen und mit einer entsprechenden Anpassung der Bestromung kompensiert werden kann. Über die Photonenenergie EPh kann berücksichtigt werden, dass die vermessenen Leuchtdioden Strahlung mit unterschiedlichen Peak-Wellenlängen abstrahlen.

Insbesondere kann über den gesamten Betriebsbereich der

Leuchtdiode geschlossen werden, wie die Bestromung für verschiedene Dimmstufen angepasst werden muss, um

Alterungseffekte zu kompensieren.

Zweckmäßigerweise wird die Messung des aktuellen Strom- Spannungs-Wertepaars bei einem Betriebsstrom im

Kleinstrombereich der Leuchtdiode durchgeführt.

Beim Betreiben einer Leuchtdiodenanordnung mit mehreren

Leuchtdioden kann das beschriebene Verfahren für mehrere Leuchtdioden, insbesondere für alle Leuchtdioden individuell durchgeführt werden, sodass für jede Leuchtdiode eine

aktualisierte Bestromung ermittelt werden kann.

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtdiodenanordnung gezeigt. Hierbei entsprechen die Schritte S21 und S22 den im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Schritten Sil und S12. Im Unterschied zum im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen Verfahren werden mehrere aktuelle Strom-Spannungs-Wertepaare ermittelt. Die verschiedenen Betriebsströme entsprechen hierbei

unterschiedlichen Dimmstufen der Leuchtdiodenanordnung.

Im Schritt S23 erfolgt ein Abgleichen der aktuellen Strom- Spannungs-Wertepaare mit den hinterlegten entsprechenden ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaaren . Hieraus wird für die Dimmstufen jeweils eine entsprechend aktualisierte

Bestromung anhand des jeweils zugehörigen aktuellen Strom- Spannungs-Wertepaars ermittelt werden (Schritt S24) .

Im Unterschied zu dem im Zusammenhang mit Figur 1

beschriebenen Ausführungsbeispiel ist also die Messung von mehreren Strom-Spannungs-Wertepaaren erforderlich. Auf eine Bestimmung einer aktualisierten Effizienz der Leuchtdiode basierend auf dem in Figur 4A dargestellten Ersatzschaltbild kann in diesem Fall verzichtet werden.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine

Leuchtdiodenanordnung gezeigt, welche für die beschriebenen Betriebsverfahren besonders geeignet ist. Die

Leuchtdiodenanordnung 1 weist eine Mehrzahl von Leuchtdioden 2 und eine Ansteuerschaltung 3 auf. Die Leuchtdiodenanordnung ist dazu eingerichtet, zumindest ein aktuelles Strom- Spannungs-Wertepaar der Leuchtdiode zu ermitteln und anhand des aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars eine aktualisierte Bestromung für die Leuchtdioden zu ermitteln.

Dies kann wie im Zusammenhang mit dem beschriebenen

Betriebsverfahren erläutert erfolgen. Die Leuchtdioden 2 sind beispielsweise matrixförmig angeordnet. Beispielsweise weist die Leuchtdiodenanordnung verschiedene Typen von Leuchtdioden auf, welche zur Erzeugung von Strahlung in voneinander verschiedenen Spektralbereichen vorgesehen sind, etwa zur Erzeugung von Strahlung im roten, grünen und blauen

Spektralbereich. Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich ein Ausschnitt mit acht Leuchtdioden gezeigt, wobei eine der Leuchtdioden 2 zur vereinfachten Bezugnahme als weitere Leuchtdiode 2B gekennzeichnet ist.

Insbesondere ist die Leuchtdiodenanordnung 1 dazu

eingerichtet, für die Leuchtdioden 2 jeweils zumindest ein aktuelles Strom-Spannungs-Wertepaar Betriebsspannung zu ermitteln und anhand des jeweiligen aktuellen Strom- Spannungs-Wertepaars eine aktualisierte Bestromung für die Leuchtdioden zu ermitteln.

Aus der Änderung des aktuellen Strom-Spannungs-Wertepaars im Vergleich zu dem entsprechenden ursprünglichen Strom- Spannungs-Wertepaar kann also die Änderung der Effizienz abgeleitet und die Bestromung entsprechend nachgeregelt werden .

Beispielsweise weist die Leuchtdiodenanordnung 1 einen

Speicher 4 auf, in dem für die Leuchtdiode 2

charakteristische Werte für ihre ursprüngliche

Stromspannungskennlinie hinterlegt sind. Beispielsweise basieren die charakteristischen Werte auf einem Ersatzschaltbild, wie es in Figur 4A dargestellt ist. Zum Beispiel sind der Idealitätsfaktor der parasitären

nichtstrahlenden Diode DNR, der Vorwiderstand RP und

gegebenenfalls der serielle Widerstand RS hinterlegt.

Alternativ oder ergänzend ist in dem Speicher eine Mehrzahl von ursprünglichen Strom-Spannungs-Wertepaaren hinterlegt. Durch Abgleich von den aktuellen Wertepaaren in Bezug zu den ursprünglichen Wertepaaren kann auf die Alterung geschlossen werden und eine entsprechende Anpassung der Bestromung vorgenommen werden.

Bei einer solchen Leuchtdiodenanordnung 1 mit einer Vielzahl von Leuchtdioden, beispielsweise einer Leuchtdiodenanordnung in Form einer Anzeigevorrichtung 10, wäre es nicht ohne weiteres möglich, die von den einzelnen Leuchtdioden 2 im Betrieb abgestrahlte Strahlung zu überwachen. Dadurch besteht die Gefahr, dass eine alterungsbedingte Änderung der

Effizienz der Leuchtdioden zu einer fehlerhaften

Farbansteuerung und/oder Farbwiedergabe führen würde. Dies kann wie vorstehend beschrieben kompensiert werden.

Insbesondere können Leuchtdioden 2, die für die Erzeugung von Strahlung in verschiedenen Spektralbereichen vorgesehen sind, beispielsweise eine unterschiedliche Alterungscharakteristik aufweisen, sodass durch die individuelle Anpassung des

Alterungsverhaltens basierend auf konkreten Messungen an den jeweiligen Leuchtdioden 2 eine zuverlässige Regelung der Bestromung erfolgen kann.

Bei einer solchen Anzeigevorrichtung 10 kann die

Farbsteuerung und Dimmung der einzelnen Bildpunkte über eine Änderung der Bestromung realisiert werden. Die Änderung der Bestromung kann durch eine Pulsweitenmodulation und/oder eine Änderung der Betriebsstromstärke der einzelnen Bildpunkte erfolgen. Für den zweiten Fall kann sich die

Betriebsstromstärke in Abhängigkeit von der jeweils

erforderlichen Leuchtstärke über mehrere Größenordnungen ändern. Über diesen gesamten Betriebsbereich können die

Alterungseffekte kompensiert oder zumindest weitgehend kompensiert werden.

In Figur 6 ist schematisch ein Verfahren zur

Charakterisierung einer Leuchtdiode gezeigt. Das Verfahren eignet sich insbesondere, um die interne Effizienz der

Lichterzeugung der Leuchtdiode nach deren Herstellung zu überprüfen. Hierfür werden in einem Schritt S31 Strom- Spannungs-Wertepaare für die Leuchtdiode ermittelt. Die

Wertepaare werden basierend auf einem Ersatzschaltbild, bei dem eine ideale strahlende Diode DR von einer parasitären nichtstrahlenden Diode DNR mit einem Vorwiderstand überbrückt ist, angenähert (Schritt S32) .

Der so ermittelte Vorwiderstand wird mit einem

charakteristischen Vorwiderstand für die Leuchtdiode

abgeglichen (Schritt S33) . Anhand dieses Abgleichs kann auf die interne Effizienz der Leuchtdiode geschlossen werden. Auf diese Weise kann die Leuchtdiode im Hinblick auf einen optischen Parameter, nämlich die interne Effizienz der

Lichterzeugung, überprüft werden, ohne dass hierfür eine optische Messung der emittierten Lichtleistung erforderlich ist. Vielmehr kann die Charakterisierung der Leuchtdiode anhand einer rein elektrischen Messung der Strom-Spannungs- Charakteristik erfolgen. Beispielsweise kann die Leuchtdiode ausselektiert werden, wenn eine Abweichung des Vorwiderstands vom

charakteristischen Vorwiderstand einen vorgegebenen

Toleranzwert übersteigt. Mit anderen Worten kann anhand eines zu niedrigen Vorwiderstands bei dem zugrunde gelegten

Ersatzschaltbild auf eine zu niedrige interne Effizienz der Lichterzeugung geschlossen werden.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2019 115 817.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die

Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von

Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Bezugszeichenliste

1 Leuchtdiodenanordnung

2 Leuchtdiode

2B weitere Leuchtdiode

3 Ansteuerschaltung

4 Speicher

5 Ersatzschaltbild

DR ideale strahlende Diode

DNR parasitäre nichtstrahlende Diode

RP Vorwiderstand

RS serieller Widerstand

Sil, S12 , S13 , S14 Schritt

S21, S22 , S23, S24 Schritt

S31 , S32 , S33 Schritt