DE60320307T2

DE60320307T2 - Farbtemperaturkorrektur für led mit wellenlängenwandlung auf phosphorbasis

Info

Publication number: DE60320307T2
Application number: DE60320307T
Authority: DE
Inventors: Chin Briarcliff Manor CHANG
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CN1732717A; KR20050088222A; KR20110063700A; ATE392122T1; WO2004060024A1; KR101223943B1; EP1579733B1; DE60320307D1; CN100493280C; AU2003286376A1; US20060114201A1; EP1579733A1; TW200423021A; JP2006512759A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Betreiben von Licht emittierenden Dioden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Techniken zur Farbkorrektur von Emissionsspektren von Licht emittierenden Dioden.
Auf dem derzeitigen Markt sind weiße LED-Lampen von Nichia, LumiLeds und anderen Opto-Halbleiterherstellern erhältlich. Eine Einchip-Weißlicht-LED weist für den Beleuchtungsmarkt ein großes Potential auf. Weißlicht-LEDs machen keine komplizierten Steuer- und Treiberschaltungen oder Farbmischungsoptik erforderlich und können in nahezu vereinheitlichten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Die derzeitigen Fahrzeuge zur Einchip-Weißlicht-LED-Erzeugung basieren auf einer Wellenlängenumwandlungstechnologie unter Verwendung verschiedener Arten von fluoreszierenden und phosphoreszierenden Materialien. Grundsätzlich wird eine Emission von blauen oder UV-Wellenlängen von dem LED-Übergang eingesetzt, um einen beschichteten Leuchtstoff zur spektralen „Down-Conversion" zu aktivieren. Ein Beispiel ist die weiße LumiLeds LED mit gelbem Leuchtstoff.
Nachleuchten von Leuchtstoffen ist im Allgemeinen durch eine annähernd exponentielle Abnahme der Form e^–at oder des Potenzgesetzes t^–n oder Kombinationen aus den beiden Formen gekennzeichnet. In dieser Erörterung wird der Abbauvorgang des Leuchtstofflichts ohne Beschränkung der Allgemeinheit durch eine Gleichung der Form
approximiert, wobei L_y die anfängliche Leuchtstofflichtemission zu dem Zeitpunkt, zu dem blaue oder UV-Anregung ausgeschaltet wird, darstellt.
Die Phosphoreszenzzeit mit Nachleuchten bis zu der Stärke von 10% (gekennzeichnet als Abbauzeit T_pd) variiert in Abhängigkeit der Charakteristiken des verwendeten Materials von weniger als 1 μs bis zu mehr als 1 Sekunde. Bei den vorhandenen High-Power PC-LED Abtastwerten ist die gemessene Abbauzeitkonstante (T_p) geringer als 1 μs. Es sei erwähnt, dass T_pd ≈ 4T_p. Es ist üblich, dass Leuchtstoffe Charakteristiken eines schnellen Anstiegs und Abbaus aufweisen, um, im Vergleich zu den konventionellen gelb grünen Leuchtstoffen (P20) mittlerer Stärke, die gewöhnlich eine Nachleuchtzeit von 10 μs bis 100 ms haben, etwa 50% weniger Helligkeitseffizienz vorsehen. Aus einer Datentabelle von zur Verfügung stehenden PC-LEDs ist zu ersehen, dass die Leuchtstoffanstiegszeit T_pr gewöhnlich um einige Male kürzer als die Abbauzeit ist. Der Leuchtstoff in einer weißen PC-LED wird idealerweise mit einer Nachleuchtdauer im Bereich von etwa 100 μs bis 10 ms vorgesehen.
Ein typisches Strahlungsleistungsspektrum eines Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LED-Pakets unter verschiedenen Gleichstrom-Antriebsströmen ist in 10 dargestellt. Der erste spektrale Buckel bei etwa 460 nm basiert auf der Emission von dem LED-Übergang (InGaN) und der zweite Buckel mit größerer Bandbreite mit einem Maximum bei etwa 500–600 nm auf der Emission von dem durch Photonen bei etwa 46 nm aktivierten, gelben Leuchtstoff.
Sobald das Leuchtstoffmaterial während des Herstellungsverfahrens um die Chipwölbung herum beschichtet ist, werden die relativen Emissionsspektren einer weißen PC-LED festgelegt. Unter normalen Gleichstrom-Ansteuerungsbedingungen werden die resultierende, Weißlicht ähnlichste Farbtemperatur (CCT) und der Farbwiedergabeindex (CRI) bei einer speziellen Sperrschichtbetriebstemperatur, angenommen 25°C, annähernd festgelegt. Ändert sich die Sperrschichttemperatur von 25°C auf 80°C, zeigen Testergebnisse, dass sich ein CCT-Anstieg von nahezu 800 K ergeben könnte. Die CCT-Verschiebung wird als eine unglückliche und nicht wünschenswerte Eigenschaft von weißen Lumineszenzkonversions-LEDs erkannt. Eine LED-CCT-Verschiebung hat einen entsprechenden Verschiebungseinfluss auf die menschliche Farbwahrnehmung von Objekten, die von der LED beleuchtet werden.
Zudem machen bestehende Verfahren zur Änderung des spektralen Gehalts der Emission von mehrfarbigen LEDs ein Ausweichen auf mehrere Stromquellen variabler Stärke erforderlich, was in erhöhter Kompliziertheit und erhöhten Kosten resultiert. Es wäre daher wünschenswert, ein Verfahren zum Einsatz von vorhandenen, weißen PC-LEDs vorzusehen, um diese und weitere Limitierungen zu überwinden.
JP 2001 144332 offenbart eine Modulation einer Amplitude eines LED-Ansteuerungsstroms einer Lumineszenzkonversions-LED, um eine Farbe des von der LED emittierten Lichts zu ändern. US-B1-6 411 046 offenbart die Ansteuerung eines Arrays von LEDs mit LEDs verschiedener Farben, wobei das Array an eine Mischoptik gekoppelt ist.
Lichtstrom und -farbe werden bei verschiedenen Temperaturen gemessen und die LEDs entsprechend angesteuert.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren nach Anspruch 1 gerichtet, um eine Farbkorrektur in Emissionsspektren einer Lumineszenzkonversions-LED (PC-LED) unter Pulsbreitenmodulations-(PWM)Stromsteuerung vorzunehmen. Es wird eine Modulation für ein Steuerstromsignal ermittelt. Ein Stromsignal konstanter Stärke wird aufgrund der ermittelten Modulation moduliert. Das modulierte Stromsignal wird angelegt, um eine Farbtemperaturkorrektur in den Emissionsspektren der LED zu bewirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung nach Anspruch 12 vorgesehen, um eine Farbtemperaturkorrektur in einem Emissionsspektrum einer Lumineszenzkonversions-LED vorzusehen. Die Vorrichtung enthält eine Farbkorrektursteuerschaltung und eine Lumineszenzkonversions-LED, die an die Steuerschaltung gekoppelt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – eine typische Steuerstrom-Blaulichtemission einer PC-LED sowie den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom bei einer Niederfrequenz f₁ und T_off>> 4 T_p;
2 – eine typische Steuerstrom-Blaulichtemission einer PC-LED sowie den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom bei einer Mittenfrequenz f₂ bei T_off > 4 T_p;
3 – eine typische Steuerstrom-/Blaulichtemission einer PC-LED sowie den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom bei einer Mittenfrequenz f₃ bei T_off ~ 4 T_p;
4 – eine typische Steuerstrom-Blaulichtemission einer LED sowie den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom bei einer Mittenfrequenz f₂ bei T_off < 4 T_p;
5 – ein Blockschaltbild eines farbkorrigierten Lumineszenzkonversions-LED-Systems in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 – ein Blockschaltbild einer Farbkorrektursteuerschaltung in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 – ein Blockschaltbild eines farbkorrigierten Lumineszenzkonversions-LED-Systems mit Farbabtastung in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 – ein Verfahren, um eine Farbkorrektur in Emissionsspektren einer Lumineszenzkonversions-LED unter PWM-Strom-Steuerung vorzusehen;
9 – ein Ausführungsbeispiel einer vereinfachten Schaltung nach dem Stand der Technik zum Anlegen einer Modulation an eine LED-Kette;
10 – ein Strahlungsleistungsspektrum einer Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LED nach dem Stand der Technik.
1 zeigt eine typische Steuerstrom-Blaulichtemission 100 und den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom 110 bei einer Niederfrequenz f₁ und T_off >> 4 T_p. Im Allgemeinen wird eine weiße PC-LED unter Rechteckstrom mit konstanter Amplitude und Frequenz f₀ angesteuert. Das Tastverhältnis der Steuersignals ist D = T_on/(T_off + T_on) = T_on/T = T_onf₀. Dementsprechend folgt die Blaulichtemission von dem LED-Übergang im Allgemeinen dem Steuerstromsignal, wenn f₀ < 10 MHz, unter der Voraussetzung, dass die LED-Ansprechzeit unter 50 ns liegt. Bei dem vorliegenden Beispiel gehen wir davon aus, dass f₁ ≈ 200 Hz. Unter dieser Bedingung sind die Leuchtstoffanstiegs- und -abbauzeit im Vergleich zu der Ausschaltzeit T_off so gering, dass diese außer Acht gelassen werden können. Es kann ein auf eine CIE-Farbenkarte verweisendes Farbkoordinatenpaar ermittelt werden, welches die gemeinsamen Emissionen des LED-Übergangs und des Leuchtstoffs beschreibt. Die Weißlicht-Farbpunktkoordinaten (x_w, y_w) werden durch eine Gleichung der Form
ermittelt, wobei (x_b, y_b) und (x_y, y_y) jeweils die Farbkoordinaten des blauen Lichts und gelben Leuchtstofflichts sind, mit Intensitäten:
Die 2 und 3 zeigen typische LED-Steuerstrom-/Blaulichtemissionen bzw. die entsprechenden Leuchtstoff-Lichtströme 210, 310 bei Mittenfrequenz f_mid wie z. B. f₂ 200 bei T_off > 4 T_p und f₃ 300 bei T_off ~ 4 T_p. In dem mittleren Frequenzbereich beginnt der Leuchtstoffabbauvorgang, einen Einfluss auf den LED-Weißlicht-Farbpunkt zu haben. Während die Intensität des blauen Lichts als L_bT_onf₀ aufrechterhalten wird, wird die Intensität des gelben Lichts durch die Gleichung in der folgenden Form dargestellt:
wobei α > 1.
Die Weißlichtfarbpunkte (x_w, y_w) können dann aufgrund von Gleichungen (2), (3) und (5) bestimmt werden.
4 zeigt eine typische LED-Steuerstrom-/Blaulichtemission 400 sowie den entsprechenden Leuchtstoff-Lichtstrom bei einer höheren Frequenz f₄ bei T_off < 4 T_p. In dem höheren Frequenzbereich hat der Leuchtstoffabbauvorgang eine wesentliche Auswirkung auf den LED-Weißlicht-Farbpunkt. Während die Intensität des blauen Lichts noch immer als L_bT_onf₀ aufrechterhalten wird, wird die Intensität des gelben Lichts zu der Linearkombination einer vorherigen Verschiebung, wie z. B. in den 2 und 3 erörtert, und eines weiteren Anstiegs aufgrund des Steuersignals bei höherer Frequenz. Die Intensität des gelben Lichts wird dann durch die Gleichung in der folgenden Form dargestellt:
wobei α > 1.
Die Weißlicht-Farbkoordinatenpunkte (x_w, y_w) können erneut aufgrund von Gleichung (2), (3) und (6) bestimmt werden. Es sei erwähnt, dass, da das Tastverhältnis des PWM-Steuerstroms von der Frequenz des Steuerstroms abhängig ist, der Tastgrad alternativ eingesetzt werden kann, um eine CCT-Farbverschiebung bei einem entsprechenden An stieg des Gesamtlichtstroms der LED zu modulieren. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, sowohl Tastgrad als auch Frequenzmodulation auf das PWM-Stromsignal konstanter Stärke anzuwenden, um einen konstanten Lichtstrom aufrechtzuerhalten und dabei eine Farbtemperaturverschiebung auszugleichen. Auf die beschriebene Weise ist es möglich, die Stärke und Form der Emissionsspektren einer Lumineszenzkonversions-LED unter Einsatz eines modulierten PWM-Stromsignals zu modulieren.
In den nachfolgenden Beschreibungen bedeutet der Begriff „gekoppelt" entweder eine direkte elektrische Verbindung zwischen den beschriebenen Dingen oder eine Verbindung durch eine oder mehrere passive oder aktive Komponenten. Der Ausdruck „Farbkoordinaten" bedeutet „Weißlicht-Farbkoordinaten".
In 5 ist ein Blockschaltbild eines farbkorrigierten Lumineszenzkonversions-LED-Systems in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. 5 zeigt ein farbkorrigiertes PC-LED-System 500 mit einer Farbkorrektursteuerschaltung 600 sowie einer Lumineszenzkonversions-LED 520. In 5 ist die Farbkorrektursteuerschaltung 600 (nachfolgend als Steuerschaltung bezeichnet) als an die Lumineszenzkonversions-LED 520 (nachfolgend als PC-LED bezeichnet) gekoppelt dargestellt. Ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 600 wird später unter Bezugnahme auf 6 näher beschrieben.
Die Steuerschaltung 600 ist im Allgemeinen eine Kombination aus Systemen und Einrichtungen, die eine Farbkorrektursteuerung für die PC-LED 520 vorsieht. Die Steuerschaltung 600 ist so vorgesehen, dass sie bei Betrieb eine Modulation für ein Steuerstromsignal ermittelt, ein Stromsignal konstanter Stärke aufgrund der ermittelten Modulation moduliert und das modulierte Stromsignal dann an die PC-LED 520 anlegt, um eine Farbtemperaturkorrektur in den Ausgangsemissionsspektren der PC-LED 520 zu bewirken.
Die PC-LED 520 ist eine zur Farbkorrektur geeignete Lumineszenzkonversions-LED. Insbesondere sieht die PC-LED 520 im Allgemeinen eine durch Betriebstemperatur induzierte CCT-Verschiebung vor. Jedoch kann die Erfindung ebenfalls auf eine PC-LED 520 zur Farbumwandlung angewandt werden, wenn eine CCT-Verschiebung gewünscht wird, ganz gleich, ob die Verschiebung eine durch Betriebstemperatur induzierte CCT-Verschiebung umkehren soll oder nicht. Zum Beispiel kann eine preisgünstige Weißlicht-PC-LED 520 einen unerwünschten Farbkoordinatensatz für eine bestimmte Anwendung, wie z. B. Lesebeleuchtung oder Nachbeleuchtung, aufweisen und daher möglicherweise eine Farbeinstellung der abgegebenen LED-Leistung unter Verwendung der Steuerschaltung 600 vorgenommen werden, um die CCT in Abhängigkeit der Anwendung entwe der nach oben und unten zu verschieben. Es sei erwähnt, dass sich die vorliegende Erörterung zwar auf Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LEDs bezieht, die Erfindung jedoch ebenfalls auf alle PC-LEDs, einschließlich PC-LEDs, die so ausgeführt sind, dass sie eine andere Spektralleistung als weißes Licht aufweisen, angewandt werden kann.
6 zeigt ein Blockschaltbild einer Farbkorrektursteuerschaltung in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 6 zeigt eine Farbkorrektursteuerschaltung 600 mit einer Stromversorgung 650, einem PWM-Modulator 660 und einem Prozessorsteuersystem 670. Die Stromversorgung 650 ist als an das Prozessorsteuersystem 670 und den PWM-Modulator 660 gekoppelt dargestellt. Das Prozessorsteuersystem 670 ist ebenfalls als an den PWM-Modulator 660 gekoppelt dargestellt. In der Steuerschaltung 600 können zusätzliche Komponenten (nicht dargestellt), wie z. B. Spannungs- und Stromregelungskomponenten, Temperaturüberwachungsvorrichtung, Steuerungen durch den Benutzer u. ä., enthalten sein. Die Stromversorgung 650 koppelt geregelte und ungeregelte Leistung selektiv an eine Last und kann verschiedene Regelschaltkreise enthalten.
Bei Betrieb wird die Stromversorgung 650 aufgrund von Steuersignalen von dem Prozessorsteuersystem 670 selektiv an den PWM-Modulator 660 gekoppelt. Verschiedene Mittel und Verfahren zur Erzeugung und Steuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromsignals und Ankopplung des Signals an eine Last sind Fachkundigen bekannt und werden hier nicht ausführlich behandelt.
Das Prozessorsteuersystem 670 ist ein Steuersystem, welches sich im Allgemeinen aus einem Prozessor, wie z. B. einem Mikrocontroller (nicht dargestellt) und verschiedenen Komponenten, wie z. B. Eingabe-/Ausgabeschnittstellen, Speicher (nicht dargestellt), die gespeicherte, von dem Prozessor ausführbare Anweisungen (nicht dargestellt) sowie gespeicherte Daten (nicht dargestellt) enthalten, zusammensetzt. Das Prozessorsteuersystem kann einen Speicher aufweisen, welcher vorgegebene Referenzdaten, wie z. B. Farbkoordinatenpunkte, die, auf eine LED-Betriebstemperaturkurve bezogen, gemäß Gleichung (1) bestimmt werden, enthält. In einem Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist das Prozessorsteuersystem 670 so konfiguriert, dass es LED-Betriebstemperaturinformationen empfängt, um eine auf der LED-Temperatur basierende Farbkorrektur auf der Basis einer Verweistabelle berechneter Farbkoordinaten zu ermöglichen.
Bei Betrieb ist das Prozessorsteuersystem 670 so konfiguriert, dass es ein Modulationsschema bestimmt, um eine CCT-Verschiebung in dem Ausgangsspektrum ei ner LED, wie z. B. einer PC-LED 520, zu bewirken. Das Prozessorsteuersystem 670 ist imstande, eine Frequenz- und/oder Tastgradmodulation für ein PWM-Steuerstromsignal festzulegen. In einem Ausführungsbeispiel kann das Prozessorsteuersystem 670 gemessene Daten in Echtzeit aufgrund der von einer LED abgegebenen Leistung, wie in 7 dargestellt, sammeln. In einem Ausführungsbeispiel bestimmt das Prozessorsteuersystem 670 eine Modulation durch eine Berechnung von Farbkoordinatenpaaren gemäß Gleichung (1) aufgrund von verschiedenen Daten, wie z. B. Ausgangsintensität der PC-LED 520. Verschiedene Konfigurationen zur Implementierung eines Prozessorsteuersystems 670 sind Fachkundigen bekannt und werden hier nicht näher behandelt.
Ein erfahrener Praktiker wird erkennen, dass weitere Schaltungsausführungsformen, wie z. B., wie in 9 dargestellt, das vereinfachte Schaltungsausführungsbeispiel zum Anlegen einer Modulation an eine LED-Kette, zur Realisierung der Erfindung möglich sind.
7 zeigt ein Blockschaltbild eines farbkorrigierten Lumineszenzkonversions-LED-Systems mit Farbabtastung in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 zeigt ein farbkorrigiertes PC-LED-System 700 mit einer Farbkorrektursteuerschaltung 600, einer Lumineszenzkonversions-LED 520 und einem Farbabtastsystem 730. In 7 ist die Farbkorrektursteuerschaltung 600 als an die Lumineszenzkonversions-LED 520 gekoppelt dargestellt. Die Lumineszenzkonversions-LED 520 ist so dargestellt, dass sie Licht an das Farbabtastsystem 730 aussendet.
Das farbkorrigierte System 700 umfasst die gleichen Elemente wie das farbkorrigierte System von 5 sowie das zusätzlich angeordnete Farbabtastsystem 730. Das Farbabtastsystem ist ein System, welches so konfiguriert ist, dass es in Reaktion auf eine Lichtquelle, wie z. B. PC-LED 520, eine Farbe abtastet.
Bei Betrieb ist das Farbabtastsystem 730 so konfiguriert, dass es die CCT der Lichtemissionen der PC-LED 520 misst und der Farbkorrekturschaltung aufgrund der gemessenen Lichtemissionen ein Farbsignal zuführt. Das Farbabtastsystem kann ein Farbsignal in irgendeiner Form, wie z. B. digital moduliert, oder ein Analogsignal, welches den spektralen Gehalt der Lichtemissionen der PC-ED 520 darstellt, übermitteln. Ein Rückführregelkreis zwischen dem Farbabtastsystem 730 und der Steuerschaltung 600 ist dann imstande, die CCT der Emissionsspektren der PC-LED 520 über die Zeit und unter variablen Parameter zu steuern. Verschiedene weitere Konfigurationen zur Implementierung eines Farbabtastsystems 730 in dem farbkorrigierten System 700 sind Fachkundigen bekannt und werden hier nicht näher behandelt.
In der nachfolgenden Verfahrensbeschreibung können ein oder mehrere Schritte kombiniert oder gleichzeitig ausgeführt werden, ohne dabei von der Erfindung abzuweichen.
8 zeigt ein Verfahren, um eine Farbkorrektur in Emissionsspektren einer Lumineszenzkonversions-LED unter PWM-Strom-Steuerung vorzunehmen. Verfahren 800 beginnt bei Schritt 810. In Schritt 810 wird eine Modulation für ein Steuerstromsignal ermittelt. Die Modulation ist im Allgemeinen eine Frequenz- oder Tastgradmodulation, die an ein PWM-Rechteckstromsignal anzulegen ist. Die Modulation wird zu jeder Zeit ermittelt. Zum Beispiel kann die Modulation in Reaktion auf ein Datensignal, einen Einschaltzyklus oder eine Benutzereingabe ermittelt werden. Die Ermittlung wird im Allgemeinen von einem System, wie z. B. einer Farbkorrektursteuerschaltung wie in den 5, 6 und 7, durchgeführt. Alternativ kann die Modulationsermittlung aufgrund von Herstellerdaten gemäß Gleichung (1) vorgegeben und in einer Verweistabelle zum Verweis durch einen Prozessor, wie z. B. ein Prozessorsteuersystem 670, vorgesehen sein. Eine Modulationsermittlung wird aufgrund von Kriterien, wie z. B. einer gewünschten CCT einer PC-LED unter variierenden Betriebsbedingungen, wie z. B. Temperatur, Gesamtlichtstrom und Leuchtstoffzusammensetzung, vorgenommen. Eine Modulation kann durch gleichzeitiges Auflösen von Gleichungen (2), (3), (4) oder (5) mit Gleichung (1) ermittelt werden, wobei ein Koordinatenpaar (x_w, y_w) vorher ausgewählt wird.
In Schritt 820 wird ein Stromsignal konstanter Stärke aufgrund der in Schritt 810 ermittelten Modulation moduliert. Das Stromsignal konstanter Stärke wird im Allgemeinen von einer geregelten Stromversorgung, wie z. B. Stromversorgung 650, abgegeben. In einem Ausführungsbeispiel koppelt das Prozessorsteuersystem 670 selektiv Leistung von einer Stromversorgung 650 an einen PWM-Modulator 660, um aufgrund der in Schritt 810 ermittelten Modulation ein moduliertes Stromsignal zu erzeugen. Weitere Verfahrensweisen zum Modulieren eines PWM-Stromsignals konstanter Stärke bei einer Strom- und/oder Frequenzmodulation liegen für Fachkundige auf der Hand und werden hier nicht näher behandelt.
In Schritt 830 wird das modulierte Stromsignal angelegt, um eine Farbkorrektur in den Emissionsspektren einer PC-LED zu bewirken. Das modulierte Stromsignal wird an eine LED, wie z. B. die PC-LED 520, angelegt. In einem Ausführungsbeispiel wird das in Schritt 820 modulierte Stromsignal der PC-LED 520 von einer Farbkorrekturschaltung 600 zugeführt. Das modulierte Stromsignal wird jederzeit nach Modulieren des Stromsignals in Schritt 820 angelegt. Mit Anlegen des modulierten Stromsignals an die PC-LED 520 wird eine Korrektur einer CCT-Verschiebung aufgrund eines durch Temperatur oder zu einem anderen Zweck induzierten Drifts vorgenommen. In einem Ausführungsbeispiel enthält das angelegte Stromsignal sowohl eine Frequenz- als auch Tastgradmodulation, um eine CCT-Korrektur zu ermöglichen, ohne den Gesamtlichtstrom der PC-LED, an die das Stromsignal angelegt wird, zu beeinträchtigen.
Obgleich hier die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ergeben sich für Fachkundige zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsbeispiele. Demzufolge wird beabsichtigt, die Erfindung lediglich in Bezug auf die beigefügten Ansprüche zu beschränken.
Inschrift der Zeichnung
9, 10

Prior Art
Stand der Technik

Claims

Verfahren, um eine Farbtemperaturkorrektur in Emissionsspektren einer Lumineszenzkonversions-LED unter PWM-Strom-Steuerung vorzunehmen, welches umfasst: – Ermitteln einer Modulation für ein Steuerstromsignal (810), – Modulieren eines Stromsignals konstanter Stärke aufgrund der ermittelten Modulation (820), sowie – Anlegen des modulierten Stromsignals, um eine Farbtemperaturkorrektur in den Emissionsspektren (830) der LED zu bewirken, wobei die Modulation die Anwendung einer Frequenz- und/oder einer Tastgradmodulation des Steuerstromsignals umfasst, um eine Abschaltzeit des Steuerstromsignals relativ zu der Leuchtstoffabbaukonstanten einzustellen, um zu bewirken, dass ein Leuchtstoffabbauprozess auf einen LED-Weißlicht-Farbpunkt einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abschaltzeit so eingestellt wird, dass diese der Leuchtstoffabbaukonstanten entspricht oder kleiner als die vierfache Leuchtstoffabbaukonstante ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln einer Modulation (810) das Ermitteln eines ersten Farbkoordinatensatzes der Emissionsspektren der LED (520) und eines zweiten Farbkoordinatensatzes der Emissionsspektren der LED (520) umfasst, wobei der erste Farbkoordinatensatz Emissionsspektren der LED (520) bei einer ersten Betriebstemperatur der LED (520) und der zweite Farbkoordinatensatz eine korrelierte Farbtemperaturverschiebung in den Emissionsspektren der LED (520) aufgrund des Betriebs der LED (520) bei einer zweiten Betriebstemperatur darstellen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Stromsignalmodulation so ermittelt wird (810), dass ein Anlegen der ermittelten Stromsignalmodulation (830) an die LED (520) bewirkt, dass die Emissionsspektren der LED (520) bei dem ersten Farbkoordinatensatz eine durch Betriebstemperatur induzierte, korrelierte Farbtemperaturverschiebung um kehren, indem die Betriebstemperatur der LED (520) von der ersten Betriebstemperatur der LED (520) auf die zweite Betriebstemperatur der LED (520) übergeht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Modulation die Änderung der Stromsignalfrequenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Modulation die Änderung des Tastgrads des Stromsignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Gesamtlichtstrom der LED (520) in Reaktion auf die Änderung des Tastgrads des Stromsignals geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stromsignalfrequenz geändert wird, um einen konstanten Gesamtlichtstrom der LED (520) aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anlegen des modulierten Stromsignals (830) die selektive Ankopplung einer Stromversorgung 650 an eine Lumineszenzkonversions-LED aufgrund der ermittelten Modulation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die LED (520) eine Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LED ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Übergangsemissionsintensität der LED (520) im Wesentlichen konstant ist, während die Leuchtstoffemissionsintensität in Reaktion auf die Stromsignalmodulation erhöht wird.
Vorrichtung, um eine Farbtemperaturkorrektur in einem Emissionsspektrum einer Lumineszenzkonversions-LED vorzusehen, mit: – einer Farbkorrektursteuerschaltung (600) sowie – einer Lumineszenzkonversions-LED (520), die an die Steuerschaltung (600) gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung so ausgeführt ist, dass sie eine Modulation (810) für ein Steuerstrom (x_w, y_w) der LED (520) ermittelt, um ein Stromsignal konstanter Stärke aufgrund der ermittelten Modulation (820) zu modulieren und das modulierte Stromsignal (830) an die LED (520) anzulegen, um eine Farbtemperaturkorrektur in den Emissionsspektren der LED (520) zu bewirken, wobei die Modulation die Anwendung einer Frequenz- und/oder Tastgradmodulation des Steuerstromsignals umfasst, um eine Abschaltzeit des Steuerstromsignals relativ zu der Leuchtstoffabbaukonstanten einzustellen, um zu bewirken, dass ein Leuchtstoffabbauprozess auf einen LED-Weißlicht-Farbpunkt einwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung so ausgeführt ist, dass sie die Abschaltzeit so einstellt, dass diese der Leuchtstoffabbaukonstanten entspricht oder kleiner als die vierfache Leuchtstoffabbaukonstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (600) eine Pulsbreitenmodulatorschaltung 660 konstanter Stromstärke mit konfigurierbarer Frequenz und konfigurierbarem Tastgrad aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung (600) eine Stromversorgung (650) umfasst, welche selektiv angeordnet ist, um der Pulsbreitenmodulatorschaltung (660) Strom zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (600) ein Prozessorsteuersystem 670 umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Prozessorsteuersystem (670) imstande ist, die folgenden Schritte zu steuern: – Ermitteln einer Modulation für ein Steuerstromsignal (810) der LED (520), – Modulieren eines Stromsignals konstanter Stärke aufgrund der ermittelten Modulation (820) sowie – Anlegen des modulierten Stromsignals (830) an die LED (520), um eine Farbtemperaturkorrektur in den Emissionsspektren der LED (520) zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Ermitteln einer Modulation (810) umfasst: – Ermitteln eines ersten Farbkoordinatensatzes der Emissionsspektren der LED (520) und eines zweiten Farbkoordinatensatzes der Emissionsspektren der LED (520), wobei der erste Farbkoordinatensatz Emissionsspektren der LED (520) bei einer ersten Betriebstemperatur der LED (520) und der zweite Farbkoordinatensatz eine korrelierte Farbtemperaturverschiebung in den Emissionsspektren der LED (520) aufgrund des Betriebs der LED (520) bei einer zweiten Betriebstemperatur darstellen, und wobei eine Stromsignalmodulation so ermittelt wird (810), dass ein Anlegen der ermittelten Stromsignalmodulation (830) an die LED (520) bewirkt, dass die Emissionsspektren bei dem ersten Farbkoordinatensatz eine durch Betriebstemperatur induzierte, korrelierte Farbtemperaturverschiebung umkehren, indem die Betriebstemperatur der LED (520) von der ersten Betriebstemperatur der LED (520) auf die zweite Betriebstemperatur der LED (520) übergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die LED (520) eine Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LED ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die LED (520) eine Weißlicht-Lumineszenzkonversions-LED auf InGaN-Basis ist.