專利名稱：用于調(diào)節(jié)色度坐標的方法和裝置,以及發(fā)光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的方法和裝置以及一種發(fā)光系統(tǒng)。為了調(diào)節(jié)和穩(wěn)定色度坐標，需要三種顏色。這些單色的每個通過三個彩色化合價 (Farbvalenzen)XYZ描述。三種顏色的混合通過具有三個方程和三個未知數(shù)的方程組來唯
一地確定。對于照明技術(shù)的應用，基于三種單色的發(fā)光系統(tǒng)在其發(fā)光特征方面并不令人滿 意，特別是被這種發(fā)光特征的觀察者認為是不舒適的。因此，在發(fā)光系統(tǒng)中可以使用多于三種單色。在針對一個色度坐標將多于三種單 色混合的情況下，得到超定方程組。在發(fā)光系統(tǒng)中使用不同的發(fā)光裝置、尤其是發(fā)光二極管和/或不同波長的發(fā)光二 極管的組合作為光源。溫度效應影響光源的色度坐標，尤其是LED的色度坐標。相應地，尤其關(guān)于保持不 變的光源的總印象方面需要重復地或連續(xù)地調(diào)節(jié)或者校正色度坐標。對此，使用光學傳感器，其監(jiān)視至少一個光源并且因此可以確定光源的瞬時色度 坐標與預先給定的期望色度坐標的偏差。在此的缺點是，光學傳感器是復雜的并且尤其是昂貴的。本發(fā)明的任務是，避免前面提及的缺點，并且尤其是給出一種用于特別有效地調(diào) 節(jié)包括至少一個光源的發(fā)光系統(tǒng)或發(fā)光模塊的色度坐標的可能性，其特別是可以無需用于 檢測當前色度坐標的光學傳感器來實現(xiàn)。該任務根據(jù)獨立權(quán)利要求的特征來解決。本發(fā)明的改進方案也由從屬權(quán)利要求中 得到。為了解決該任務，提出了一種用于調(diào)節(jié)至少一個光源(尤其是至少一個LED)的色 度坐標、尤其是調(diào)節(jié)期望色度坐標的方法，其中-確定溫度，以及-根據(jù)所確定的溫度來調(diào)節(jié)所述至少一個光源的色度坐標。由此，可以根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)至少一個光源的色度坐標。尤其是，該溫度可以是至少 一個光源的溫度或者是發(fā)光模塊的溫度，其中優(yōu)選至少一個光源設置在該發(fā)光模塊上。可能的是，對至少一個光源的色度坐標的調(diào)節(jié)和/或重復或連續(xù)的調(diào)整可以在不 使用特別昂貴的光學傳感器的情況下實現(xiàn)。一種改進方案是光源的色度坐標包括亮度和/或色彩飽和度。另一改進方案是，色度坐標對應于尤其是預先給定的期望色度坐標。因此，例如可以由發(fā)光模塊(其可以設置在燈或者發(fā)光裝置中)的使用者根據(jù)各 自的需要(例如色調(diào)以及亮度)預先給定色度坐標。在此所描述的調(diào)節(jié)的范圍中，該色度 坐標于是保持基本上恒定(或者例如基于熱效應的偏差至少在很大程度上被補償)。一種改進方案是，確定所述至少一個光源的溫度。尤其是，一個改進方案是，所述至少一個光源設置在發(fā)光模塊上并且確定所述至 少一個光源和/或發(fā)光模塊的溫度。
因此，可以確定設置在發(fā)光模塊上的至少一個光源、尤其是每個光源的溫度。例如 對此附加地或者可替選地也可以確定發(fā)光模塊的溫度，其中優(yōu)選的是，所述至少一個光源 與發(fā)光模塊熱耦合。所述至少一個光源的溫度和/或發(fā)光模塊的溫度尤其是至少可以包括LED-p-n結(jié) 的溫度(“結(jié)溫度”)，由此確定相應的光源的特征(例如亮度和波長)。尤其是可以根據(jù)由光源吸收的電功率、效率、(借助脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)的)亮度以及 電流和電壓所述確定至少一個光源所需的電功率。此外，可以基于每個光源的電功率確定 其相應的溫度，其方式是考慮溫度傳感器的至少一個所測量的溫度以及包括所述至少一個 光源的裝置的熱電阻。一種改進方案是，借助至少一個溫度傳感器、尤其是借助負溫度系數(shù)熱敏電阻和/ 或正溫度系數(shù)熱敏電阻確定溫度。此外，一種改進方案是多個溫度傳感器設置在不同位置處。尤其是，多個溫度傳感器可以設置在發(fā)光模塊的不同位置處，在該發(fā)光模塊上設 置有所述至少一個光源。在一個附加的改進方案的范圍中，還根據(jù)所發(fā)出的功率和/或根據(jù)熱電阻確定溫度。下一個改進方案在于，根據(jù)所述至少一個光源的溫度確定所述至少一個光源的亮 度和波長。尤其是，可以確定發(fā)光模塊的每個光源的亮度和波長。一個擴展方案是，根據(jù)預先給定的校準數(shù)據(jù)確定亮度和波長。例如，提供了如下校準數(shù)據(jù)，其對應于在確定的溫度情況下光源的亮度和占主導 的波長的基準值。在此優(yōu)選的是，考慮實際光源、尤其是實際LED，以便可以至少部分地補償 可能的制造公差。一種可替選的實施形式在于，根據(jù)涉及所述至少一個光源的老化信息確定亮度和 波長。優(yōu)選地，老化信息可以是光源的老化特性曲線。下一個擴展方案是所述至少一個光源的亮度和波長被轉(zhuǎn)換成實際色度坐標。相應 地，實際色度坐標可以與所述色度坐標比較并且激勵所述至少一個光源使得達到(期望) 色度坐標。因此，所述至少一個光源和/或包括所述至少一個光源的發(fā)光模塊的波動可以成 功地被至少部分地、尤其是基本上完全地被補償。另一種擴展方案是，所述至少一個光源包括重復地調(diào)節(jié)，使得達到所述色度坐標。該重復可以包括在可預先給定的時刻進行調(diào)整。也可能的是，調(diào)整基本上連續(xù)地 進行。一種改進方案是，將多個光源設計為使得多個光源或者多個光源的一部分在相應 的光譜中具有僅僅少的交疊直至不具有交疊?！N附加的擴展方案是，光源包括至少一個發(fā)光裝置，尤其是至少一個LED。在此應說明的是，每個光源可以包括多個發(fā)光裝置例如LED。有利地，每個光源 可以包括分別帶有基本上相同的波長的多個LED。也可能的是，光源具有不同波長的多個 LED。另一擴展方案是借助脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)光源的亮度。
另一種可能性是設置η個光源，其中η-3個光源被預調(diào)節(jié)或者已預調(diào)節(jié)。η個光源 與期望色度坐標的色度坐標差被確定，并且3個未預調(diào)節(jié)的光源被調(diào)節(jié)為使得達到期望色 度坐標。
色度坐標尤其是以色彩空間的坐標形式確定。3個光源的強度可以修改為使得調(diào) 節(jié)或者達到在色彩空間中的坐標(也稱作期望色彩值)。η-3個光源的預調(diào)節(jié)可以有利地離線進行，其方式是考慮光學參數(shù)如物理參數(shù) (光源的波長、輻射特征、物理結(jié)構(gòu))以及包括光源的發(fā)光系統(tǒng)(伸展、光源彼此間的距離等 等)。由此可以減少超定的方程組(3個光源足以調(diào)節(jié)色度坐標)，使得借助剩下的3個光 源可以有效地調(diào)節(jié)期望色度坐標。特別地，一個改進方案是，借助η個光源來調(diào)節(jié)色度坐標，使得如下目標量-顯色指數(shù)；-色度品質(zhì)指數(shù)；-與應用相關(guān)的光譜分布的至少之一盡可能好地達到預先給定的值。相應地，可以關(guān)于所提及的目標量至少之一來進行目標值優(yōu)化，其中該優(yōu)化根據(jù) 目的地事先進行，并且存儲或者保存在用于調(diào)節(jié)光源的控制和/或調(diào)節(jié)單元中或者針對用 于調(diào)節(jié)光源的控制和/或調(diào)節(jié)單元而存儲或者保存。另一改進方案是，事先進行關(guān)于所述至少一個目標量的優(yōu)化，并且尤其是作為針 對3個未被預先調(diào)節(jié)的光源的激勵信息而提供。此外，一個改進方案是，所述至少一個目標量的調(diào)節(jié)根據(jù)η個光源借助以下參數(shù) 至少之一來進行-光通量；-光照強度；-發(fā)光強度；-光密度。在一個附加的改進方案的范圍中，3個未被預先調(diào)節(jié)的光源在CIEx-y圖中張開一 個三角形，其中該三角形尤其是具有盡可能大的面積。下一個改進方案是，η個光源覆蓋寬的發(fā)光光譜。一種擴展方案是，η個光源或者η個光源的一部分在其相應的光譜中僅僅具有少 的交疊直到不具有交疊。由此有利地可能的是，光源的一部分分別為總光譜提供自己的貢獻，該貢獻通常 并未被其余光源的至少一部分提供。前面提及的任務也通過一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的裝置來解決，該裝置包括處理器 單元或者計算機，該處理器單元或者計算機設計為使得以其能夠?qū)嵤┻@里所描述的方法。此外，上面提及的任務通過一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的裝置來解決，其包括-至少一個光源；-至少一個溫度傳感器；-用于根據(jù)由溫度傳感器確定的溫度來調(diào)節(jié)所述至少一個光源以達到色度坐標的 單元。一種擴展方案在于，借助溫度傳感器可以確定所述至少一個光源的溫度和/或借助溫度傳感器可以確定發(fā)光模塊的溫度，其中所述至少一個光源與發(fā)光模塊熱耦合。因此，尤其是可以間接地借助至少一個溫度傳感器確定所述至少一個光源的溫 度。例如，可以通過所測量的發(fā)光模塊的溫度回推所述至少一個溫度傳感器的溫度，尤其是 可以以此方式確定多個光源的多個溫度。作為光源優(yōu)選使用不同波長的LED。另一改進方案是，設置有多個溫度傳感器，它們設置在包括至少一個光源的發(fā)光 模塊的不同位置處。一個附加的改進方案在于，設置有多于三個的光源，其中第一組包括三個光源，而 第二組包括其余的光源。用于調(diào)節(jié)所述至少一個光源的單元調(diào)節(jié)第一組光源使得可以達到 期望色度坐標。一個擴展方案是，借助用于調(diào)節(jié)所述至少一個光源的單元可以確定所述至少一個 光源的溫度，并且根據(jù)所述至少一個光源的溫度可以確定所述至少一個光源的亮度和波長。為了解決該任務，也提出了一種包括如在此所述的裝置的發(fā)光系統(tǒng)。此外，該發(fā)光系統(tǒng)可以實施為發(fā)光模塊、燈、發(fā)光裝置或者前燈。下面借助附圖來示出和闡述本發(fā)明的實施例。其中

圖1示出了包括色彩管理系統(tǒng)的示意圖，該色彩管理系統(tǒng)用于根據(jù)所測量的發(fā)光 模塊或者至少一個光源的溫度來調(diào)整或者調(diào)節(jié)期望色度坐標；圖2示出了用于基于各個光源的溫度確定每個光源的亮度和波長的單元的細節(jié) 圖；圖3示出了用于調(diào)節(jié)色度坐標的方法的流程圖；圖4示出了具有溫度傳感器的發(fā)光模塊的部件的功能示意圖；圖5示出了用于實現(xiàn)包括多個(五個)光源的發(fā)光系統(tǒng)的優(yōu)化的色彩再現(xiàn)的激勵 曲線。這里所提出的方式尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)對包括多個光源(尤其是LED)的發(fā)光模塊的 溫度效應的特別有效的補償，其中可以根據(jù)待確定的溫度穩(wěn)定光源的色度坐標。因此，可以 有利地省去用于確定光源或者發(fā)光模塊的當前色度坐標的昂貴且復雜的光學傳感器。光源尤其是LED的色度坐標可以根據(jù)波長而變化，其中尤其是在LED的情況下波 長隨著LED的阻擋層溫度而變化。此外，光通量隨著升高的溫度而降低。色度坐標和光通量 關(guān)于溫度變化曲線展現(xiàn)出尤其是強烈非線性的特性?？烧{(diào)節(jié)的色度坐標穩(wěn)定的光源(LED) 補償了這種相關(guān)性。根據(jù)在此所提出的解決方案，可以在數(shù)學上描述LED，使得在知道相應的LED的阻 擋層溫度的情況下可以確定當前的色度坐標和所發(fā)射的光通量或者發(fā)光強度。因此，可以 有利地根據(jù)LED的溫度回推其色度坐標和光通量。相應地，在知道相應的LED的溫度的情 況下可以執(zhí)行對尤其是包括多個LED的發(fā)光模塊的色度坐標的相應補償。因此，有利地省 去了昂貴的光學傳感器。根據(jù)LED的技術(shù)和/或結(jié)構(gòu)得到了在LED工作期間不同程度地表現(xiàn)的熱效應。這樣，LED的主導波長隨著增加的溫度朝著更高的波長推移，和/或光通量隨著升 高的溫度而降低。
為了確定相應的溫度曲線，優(yōu)選針對每種LED類型分析大量的測量數(shù)據(jù)。為了計算各個LED的當前的(與溫度相關(guān)的)色度坐標，有利地基于相應的主導 波長以及飽和度(“purity純度”)。該飽和度與溫度無關(guān)并且可以假定為恒定的。尤其是根據(jù)上述的分析可以建立多項式，該多項式針對每種LED類型描述了在主 導波長和色度坐標cx或者cy之間的關(guān)聯(lián)(第三坐標cz由方程cx+cy+cz = 1得到)?；谠诶?5°C的參考溫度的情況下的主導波長(該主導波長例如可以從校準 中已知)以及在工作中通過功率和傳感器所估計的當前的阻擋層溫度，可以借助標準化到 25°C的值上的溫度特性曲線計算當前的主導波長和確定各個LED的色度坐標。光通量也可以根據(jù)標準化到25°C的值上的溫度特性曲線來確定。為了確定溫度，尤其是為了確定LED的阻擋層溫度，可以設置有至少一個溫度傳 感器，其熱耦合到LED上。尤其是，可以設置有不同的熱傳感器，其也可以彼此組合。也可 能的是，多個溫度傳感器設置在發(fā)光模塊的不同位置上。通過了解相對于LED (或者相應的 相對于發(fā)光模塊的多個LED)的位置，可以相應地確定在LED之間的溫度分布或者沿著發(fā)光 模塊的溫度梯度。由此可以以更高的精度確定LED的阻擋層溫度。溫度傳感器的例子是負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)、正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)、 溫度感測器、熱電偶、高溫計等等。在已知注入LED的電流和已知LED的正向電壓特性曲線以及已知熱電阻和效率的 情況下，可以確定LED的阻擋層溫度。因此，可以根據(jù)在發(fā)光模塊上測量的溫度回推多個(任意多的)LED的阻擋層溫 度。相應地，可以針對每個LED并且由此針對發(fā)光模塊在總體上確定所提及的光技術(shù)的量 波長(色度坐標)和發(fā)光強度(亮度)?？蛇x地，可以對于(每個)LED在光通量計算中存儲老化曲線。因此，在調(diào)整色度 坐標時可以考慮和補償LED(或者發(fā)光模塊的LED或多個光源)的自然老化。因此，在此所描述的方式允許在沒有光學反饋的情況下、尤其是在不插入或者不 使用昂貴的光學傳感器的情況下保證LED發(fā)光模塊或者LED發(fā)光裝置的色度坐標穩(wěn)定性。尤其是，可以省去在多個溫度上的校準或者調(diào)整。替代地，在調(diào)整時確定光源的當 前色度坐標并且相應地調(diào)節(jié)到期望色度坐標上(如果必要的話)。因此可以借助該方式有 效地降低LED發(fā)光裝置的開銷和成本。在此所提出的方式尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)借助色彩管理系統(tǒng)對色度坐標的調(diào)節(jié)以及持 續(xù)的和/或反復的調(diào)整，其中優(yōu)選地使用了具有不同波長的多于三個的發(fā)光模塊。以下所闡述的實施例涉及發(fā)光系統(tǒng)或者發(fā)光模塊，其包括η個光源，例如η個LED， 它們的每一個尤其是具有不同的波長。可替選地，也可能的是使用少于三個的光源。在使用3個光源的情況下，得到了如下可能性(如果選擇三個光源使得它們張開 有相應的色彩空間)每個色度坐標都可以借助可預先給定的對3個光源的激勵來調(diào)節(jié)。相 應地，在(例如通過熱效應)改變色度坐標時可以借助三個光源跟蹤期望色度坐標。在此， 需要檢測與期望色度坐標的偏差。應明確地指出本方式并不限于“少于三個光源”、“恰好三個光源”或者“多于三個 光源”的情況之一。
在以下的實施例中示例性地從多于三個光源、尤其是5個LED作為發(fā)光裝置出發(fā)。示例性地假設的是，發(fā)光系統(tǒng)具有η個光源，這些光源優(yōu)選構(gòu)建為LED。首先，可以借助以下參數(shù)的至少之一來確定η個光源-光通量；
-光照強度；-發(fā)光強度；-光密度。在此，可以針對η個光源調(diào)節(jié)前面提及的參數(shù)的關(guān)系，使得盡可能好地達到以下 可預先給定的目標量的至少之一-顯色指數(shù)(CRI)；_色度品質(zhì)指數(shù)(CQS)；-與應用相關(guān)的光譜分布。為此可以使用合適的優(yōu)化。例如可能的是，選擇或者預先給定η個光源，使得它們具有相應地有利的并且在 發(fā)光系統(tǒng)的情況下對于觀察者感覺為舒適的光譜分布。這可以通過使用如下光源來實現(xiàn) 這些光源在發(fā)光系統(tǒng)的發(fā)光光譜中分別表現(xiàn)出相對于其他光源的補充的貢獻。如果例如一 個光源、例如LED具有在發(fā)光系統(tǒng)的所希望的光譜內(nèi)的非常有限的光譜伸展，則可以設置 另外的LED，它們的光譜補充地在其他頻率范圍中。由此由各光源的光譜的疊加得到總光
■i並 曰O特別地，可以設置具有相應地寬的光譜的、(基本上)白色的光源。由此，在調(diào)節(jié)發(fā)光系統(tǒng)的色度坐標時可以實現(xiàn)的是，由于相應地優(yōu)化的光譜，發(fā)光 系統(tǒng)以對于觀察者而言舒適的并且均勻的方式和方法再現(xiàn)所調(diào)節(jié)的或者預先選擇的色彩。優(yōu)選的是，預先給定n-3個確定的參數(shù)作為彩色化合價Y4. . . Yn?；陬A先給定的n-3個分別具有確定的彩色化合價的光源，可以確定與要調(diào)節(jié)的 期望色度坐標的色度坐標差別，例如色度坐標差。為此，尤其是存在如下可能性發(fā)光系統(tǒng) 的期望色度坐標以及亮度例如由用戶來調(diào)節(jié)。為了確定色度坐標差，將期望彩色化合價Y-Gesamt優(yōu)選設置為100%或者設置為 系統(tǒng)要達到的值(用戶的亮度預先給定)?，F(xiàn)在有帶有其預先給定的色彩的3個光源以供使用，以便實現(xiàn)調(diào)節(jié)到期望色度坐 標。為此，這3個光源尤其是被預先給定為使得通過它們在CIE-x-y圖中張開盡可能大的 面(例如盡可能大的三角形)?？梢匀缦麓_定用于調(diào)節(jié)3個光源的參數(shù)
fV 、 — —fy \
鄉(xiāng) y, Λ y3 rIyDW- = j I J · Yz
■7Γι-ι γ該方程能夠?qū)崿F(xiàn)要設置的光技術(shù)的量或者參數(shù)Yp\、Y3的色彩度量的計算，用于 調(diào)節(jié)差別色度坐標或者用于達到期望色度坐標。
在此要說明的是，所述3個光源的每個也可以包括多于一個的發(fā)光裝置或者多于 一個的LED。例如可以將具有基本上相同的彩色化合價的多個LED合并為一個光源。相應 地，也可以將不同彩色化合價的多個LED合并為根據(jù)上述描述的一個光源?；谒鶞y量的發(fā)光系統(tǒng)的至少一個控制量和/或調(diào)整量，可以確定光源的單個色 彩的彩色化合價以及必要的偏移(χ，y)，以達到期望色度坐標。此外，調(diào)節(jié)可以重復地、連續(xù)地和/或在確定時刻地進行，使得控制單元(色彩管 理系統(tǒng))(借助對發(fā)光系統(tǒng)的所述至少一個控制量和/或調(diào)整量的重新測量)新確定要設 置的彩色化合價Y，并且由此例如針對出現(xiàn)的LED的阻擋層溫度的變化通過重新調(diào)節(jié)到期 望色度坐標或者穩(wěn)定期望色度坐標來進行反應。對于光源包括可調(diào)節(jié)的白色光源的情況，會出現(xiàn)如下情況根據(jù)期望色度坐標并 不特別地需要單個色彩用于達到期望色度坐標。由此可能共同使用控制信道。這里所描述的方式在使用超過3個光源(每個光源在此尤其是可以包括至少一個 發(fā)光二極管)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)的是，可以借助調(diào)整三種顏色來穩(wěn)定色彩空間內(nèi)的自由地 預先給定的色度坐標并且可以確定針對一個或者多個目標量而優(yōu)化的光譜，其中所述3個 光源有利地具有不同的顏色并且張開盡可能大的色彩空間。此外，光譜關(guān)于確定的目標量的優(yōu)化尤其是可以一次性地事先確定。這種優(yōu)化例 如會是費事的并且耗費時間，并且由此可以有利地不在發(fā)光模塊本身上進行。優(yōu)化用作調(diào) 整(色彩管理系統(tǒng))的輸入，用于借助能夠自由調(diào)節(jié)的光源來達到或者調(diào)節(jié)期望色度坐標。 用于借助三個光源調(diào)節(jié)期望色度坐標的方程組的解可以快速并且高效地針對發(fā)光模塊來 實施。圖1示出了用于借助色彩管理系統(tǒng)101來調(diào)整或者調(diào)節(jié)期望色度坐標的一種可能 性。在此，包括期望色度坐標連同關(guān)聯(lián)的亮度的期望色度坐標總強度用作輸入量102。 色彩管理系統(tǒng)101的另一輸入量103是根據(jù)如圖5中所示的激勵曲線的、η個光源的色彩 的優(yōu)化的強度?；讦莻€光源，例如光源4至η的強度借助根據(jù)圖5的激勵曲線由色彩管理系統(tǒng) 101借助事先確定的按照至少一個目標量的優(yōu)化來確定。該方針被用于調(diào)節(jié)其余的光源1 至3，以便實現(xiàn)期望色度坐標。色彩管理系統(tǒng)101包括用于確定差別色度坐標的單元104和用于計算單色的強度 YU Υ2和Υ3的單元105。由此，色彩管理系統(tǒng)101提供光源1至η的強度Yl至Yn作為輸 出信號，它們被驅(qū)動器106用于調(diào)節(jié)光源，在此為LED光源107。至少一個溫度傳感器108被使用來確定LED光源107的溫度。優(yōu)選地對此使用了 至少一個負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC?？商孢x地，可以使用其他溫度傳感器(參見上述實施形 式)。(例如在發(fā)光模塊的不同位置上)也可以使用相同或者不同溫度傳感器的組合。溫度傳感器108提供溫度Tntc作為輸出信號給用于確定每個光源j (j = 1. . . η)或 者每個LED的溫度Tj的單元110。單元109確定了由包括光源的發(fā)光模塊所需的或者所吸收的電功率Pmp( η，PWM， U, I)與以下量有關(guān)n 效率，
PWM脈寬調(diào)制(對應于發(fā)光強度或者亮度)，U 電壓，I 電流。作為輸出信號，單元109提供每個光源的功率。也就是說，如果例如設置有五個不 同色彩的發(fā)光二極管(參見根據(jù)圖4或圖5的例子)，則對于五個發(fā)光二極管的每一個地借 助單元109確定各自的電功率并且提供給單元110。單元110從單元109獲得各個光源或者LED的電功率Pqiip并且由溫度傳感器108 獲得當前測量的溫度TNTC。單元110能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)如下規(guī)則確定每個光源j (j = 1. . . η)的 溫度Tj Tj- (Pchip ‘ TNTC，Rth)，其中Rth表示該裝置的熱電阻。如果例如有五個不同的LED，則單元110提供五個 溫度值T1至T5,每個LED各一個。每個光源j的溫度值L被轉(zhuǎn)發(fā)給用于確定每個光源的亮度和波長的單元111。該 單元111基于每個LED j的溫度值Tj確定相關(guān)的亮度Φ (Tj) 113以及波長λ (Tj)或者在 色彩空間中與波長相關(guān)的坐標或者色度坐標(X，y)」112。該值112和113被輸送給色彩管理系統(tǒng)101，該色彩管理系統(tǒng)借助其用于確定差別 色度坐標的單元104(對于信號112)以及借助其用于計算亮度的單元105(對于信號113) 確定與期望色度坐標的偏差并且引起對可調(diào)節(jié)的光源1至3的相應調(diào)整或者跟蹤。在圖2中示出了單元111的詳細的視圖。單元111從單元110獲得每個光源的溫 度Tp其被輸送給用于根據(jù)溫度L以及其他校準數(shù)據(jù)確定光源的亮度和波長的單元202，其 中所述其他校準數(shù)據(jù)由單元201提供。相應的光源j的亮度Φ (Tj)以及波長λΜΜ(τρ的 確定根據(jù)如下變換來進行Φ (Tj, Φ25Γ)λ DOM (Τj，λΜΜ—25。C)與如下量有關(guān)φ25 在25°C時實際LED的亮度的基準值；λ DQM 25 在25°C時實際LED的占主導的波長的基準值。針對光源或者LED的每一個，由單元201將值Φ (25°C )或者λ D0M(25°C )傳遞給 單元202。單元202將每個光源或者LED j的亮度Φ (Tj)作為信號113提供給色彩管理系 統(tǒng) 101。此外，設置有單元203，其按照由單元202提供的每個光源j的波長Xra(Tj)根據(jù) 如下變換來轉(zhuǎn)換到色彩空間的坐標中cx (λ DOM)以及cy(DOM)，其中cx和cy表示色彩空間中的色度坐標(X，y)坐標。為每個光源j作為信號 112將這些坐標提供給色彩管理系統(tǒng)101。結(jié)合圖1和圖2所描述的功能單元、尤其是單元109至111以及單元201至203 出于清楚的原因作為分離的功能塊示出并且描述。當然，可以在一個或者多個集成的開關(guān)電路中實現(xiàn)整個功能或者其一部分。單獨示出的功能單元的各個可以合并或者各個單元可 以劃分成其他子單元。原則上，如在此所描述的功能上可看到的單元的劃分程度關(guān)于在硬 件和/或軟件中的實際實現(xiàn)方面不應理解為受到限制。在圖5中示出了用于實現(xiàn)發(fā)光系統(tǒng)的最優(yōu)(并且有利地事先確定的)色彩再現(xiàn)的 激勵曲線。
沿著橫坐標給出了單位為開爾文的色溫而沿著縱坐標以百分數(shù)給出了相應光源 的亮度，其要通過脈寬調(diào)制PWM來調(diào)節(jié)。例如，在圖5中示出了針對5個發(fā)光二極管的激勵曲線。激勵曲線501示出了針 對白色LED的曲線走向，激勵曲線502示出了針對綠色LED的曲線走向，激勵曲線503示出 了針對紅色LED的曲線走向，激勵曲線504示出了針對黃色LED的曲線走向，其中從大約 4700K開始，激勵曲線504具有大約0%的亮度，而激勵曲線505示出了針對藍色LED的曲 線走向，其中激勵曲線505直至大約4700K具有大約0%的亮度。從4700K開始，從黃色LED到藍色LED的通道切換是可能的。激勵曲線501至505的曲線走向例如可以借助發(fā)光系統(tǒng)的仿真來確定。圖3示出了一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的流程圖。在步驟301中有利地根據(jù)相應的發(fā)光系統(tǒng)進行目標值優(yōu)化，選擇或者確定η個光 源的參數(shù)，使得盡可能好地達到預先給定的目標值。例如以下量的至少之一可以用作參數(shù) 光通量；光照強度；發(fā)光強度；和/或光密度。例如，可以使用以下目標量至少之一用于優(yōu) 化目標值顯色指數(shù)；色度品質(zhì)指數(shù)；和/或與應用相關(guān)的光譜分布。在步驟302中，借助目標值優(yōu)化來預先給定η-3個光源的彩色化合價Υ4至Υη。在步驟303中借助至少一個溫度傳感器進行發(fā)光模塊的溫度的測量，并且在步驟 304中根據(jù)所測量的溫度確定在發(fā)光模塊中設置的光源尤其LED的亮度以及色度坐標。在步驟305中，在所測量的控制量和/或調(diào)整量與期望預先給定、尤其是期望色彩 值之間進行比較。所確定的偏差由此被克服并且調(diào)節(jié)期望色彩值，其方式是進行三個未被 預先給定的光源的調(diào)節(jié)(步驟306)。可選地，在步驟306之后可以分支到步驟303并且因 此實現(xiàn)期望色度坐標的重復調(diào)整或者調(diào)節(jié)。這里所提出的方式尤其是可以在發(fā)光系統(tǒng)中實施，例如在包括處理器單元或者計 算機或者調(diào)節(jié)單元的發(fā)光單元或者發(fā)光模塊中實施，用于確定和調(diào)節(jié)期望色度坐標。在此， 發(fā)光系統(tǒng)可以包括多個光源，其每個光源尤其是具有至少一個LED。所描述的發(fā)光系統(tǒng)或者發(fā)光模塊尤其是可以使用在前燈和/或燈和/或發(fā)光裝置 中。亮度或者色調(diào)可以優(yōu)選在一定限度內(nèi)由用戶預先給定。這樣，例如可以實現(xiàn)從藍色直 到紅色光的色調(diào)，其中燈借助這里所提出的方式保持所選擇的各色調(diào)和關(guān)聯(lián)的亮度。圖4示例性地示出了包括微處理器407的發(fā)光模塊401，該微處理器一般地可以實 施為計算機、調(diào)節(jié)單元、編程的和/或可編程的邏輯單元。相應地，微處理器407可以具有 存儲器、輸入/輸出接口和計算能力用于訪問并且處理當前或之前確定的和存儲的數(shù)據(jù)。此外，設置有溫度傳感器408，其可以實施為負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC。溫度傳感 器408將發(fā)光模塊的測量值提供給微處理器407此外，發(fā)光模塊401包括紅色、綠色、藍色、黃色和白色的五個發(fā)光二極管402至 406。
在微處理器407上尤其是能夠運行在此所描述的方法，也就是說微處理器407根 據(jù)由溫度傳感器408提供的發(fā)光模塊的當前溫度來確定LED402至406的溫度，并且基于這 些溫度確定其相應發(fā)射的波長和亮度?；诖?，微處理器407確定與期望值的偏差(期望色 度坐標的預先給定_例如發(fā)光單元的色度坐標和亮度-可以通過用戶借助輸入可能性409 進行)，并且調(diào)節(jié)LED 402至406，使得(盡可能良好地)達到期望色度坐標。
權(quán)利要求
一種用于調(diào)節(jié)至少一個光源的色度坐標的方法，其中-確定溫度，以及-根據(jù)所確定的溫度調(diào)節(jié)所述至少一個光源的色度坐標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光源的色度坐標包括亮度和/或色彩飽和度。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中色度坐標對應于尤其是預先給定的期望色 度坐標。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中確定所述至少一個光源的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中所述至少一個光源設置在發(fā)光模塊上并 且確定所述至少一個光源和/或發(fā)光模塊的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中借助至少一個溫度傳感器、尤其是借助負溫度 系數(shù)熱敏電阻和/或正溫度系數(shù)熱敏電阻確定溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中多個溫度傳感器設置在不同位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中此外根據(jù)所發(fā)出的功率和/或借助熱電阻確 定溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的方法，其中根據(jù)所述至少一個光源的溫度確定所述 至少一個光源的亮度和波長。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中確定每個光源的亮度和波長。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中根據(jù)預先給定的校準數(shù)據(jù)確定亮度和波長。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11所述的方法，其中根據(jù)涉及所述至少一個光源的老化信息確 定亮度和波長。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中老化信息是光源的老化特性曲線。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的方法，其中將所述至少一個光源的亮度和波長轉(zhuǎn) 換成實際色度坐標。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將實際色度坐標與所述色度坐標比較，并且調(diào) 節(jié)所述至少一個光源使得達到所述色度坐標。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述至少一個光源重復地被調(diào)節(jié)使得達 到所述色度坐標。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中多個光源設計為使得所述多個光源或者 所述多個光源的一部分在其相應光譜中僅僅具有小的交疊直至沒有交疊。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中光源包括至少一個發(fā)光裝置，尤其是至少 一個 LED。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中借助脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)光源的亮度。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中-設置有η個光源，其中η-3個光源被預調(diào)節(jié)或者已預調(diào)節(jié)；-確定所述η個光源與期望色度坐標的色度坐標差；-調(diào)節(jié)3個未被預調(diào)節(jié)的光源，使得達到期望色度坐標。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中借助η個光源進行色度坐標的調(diào)節(jié)，使得以下目 標量的至少之一-顯色指數(shù)；-色度品質(zhì)指數(shù)； -與應用相關(guān)的光譜分布 盡可能好地達到預先給定的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中關(guān)于所述至少一個目標量的優(yōu)化事先進行并且 尤其是作為所述n-3個光源的激勵信息被提供。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中借助η個光源借助如下參數(shù)至少之一進行 對所述至少一個目標量的調(diào)節(jié)-光通量； -光照強度； -光強度； —光笛、度。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23之一所述的方法，其中所述3個未被預調(diào)節(jié)的光源在CIEx-y 圖中張開一個三角形，其中該三角形尤其是具有盡可能大的面積。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24之一所述的方法，其中η個光源覆蓋寬的發(fā)光光譜。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25之一所述的方法，其中η個光源或者η個光源的一部分在其 相應的光譜中僅僅具有小的交疊直至沒有交疊。
27.一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的裝置，包括處理器單元或者計算機，其設計為以其能夠執(zhí) 行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法。
28.一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的裝置，包括 -至少一個光源；-至少一個溫度傳感器；_用于根據(jù)由溫度傳感器確定的溫度來調(diào)節(jié)所述至少一個光源以達到期望色度坐標的 單元。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中借助溫度傳感器能夠確定所述至少一個光源的 溫度和/或借助溫度傳感器能夠確定發(fā)光模塊的溫度，其中所述至少一個光源與發(fā)光模塊 熱耦合。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中設置有多個溫度傳感器，這些溫度傳感器設置 在發(fā)光模塊的不同位置上。
31.根據(jù)權(quán)利要求28至30之一所述的裝置，-其中設置多于三個的光源，其中第一組包括三個光源而第二組包括剩余的光源； -其中用于調(diào)節(jié)所述至少一個光源的單元調(diào)節(jié)光源的第一組，使得能夠達到色度坐標。
32.根據(jù)權(quán)利要求28至31之一所述的裝置，其中借助用于調(diào)節(jié)所述至少一個光源的單 元能夠確定所述至少一個光源的溫度，并且根據(jù)所述至少一個光源的溫度能夠確定所述至 少一個光源的亮度和波長。
33.一種發(fā)光系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求27至32之一所述的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的發(fā)光系統(tǒng)，其中發(fā)光系統(tǒng)是發(fā)光模塊、燈、發(fā)光裝置或者前燈。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于調(diào)節(jié)色度坐標的方法和裝置，其中確定溫度并且根據(jù)所確定的溫度調(diào)節(jié)光源的色度坐標。此外，還提出了一種包括用于調(diào)節(jié)色度坐標的裝置的發(fā)光系統(tǒng)。
文檔編號H05B33/08GK101889478SQ200880119488
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者尼科·摩根布羅德 申請人:奧斯蘭姆有限公司