WO2018024505A1 - Lamp module having at least one semiconductor light source - Google Patents
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- H05B45/28—Controlling the colour of the light using temperature feedback
Definitions
- Light module with at least one semiconductor light source.
- the invention relates to a vehicle lighting module having at least one semiconductor light source and an operating device, which is set up to operate the semiconductor light sources with a pulsed current.
- the invention is based on a vehicle lighting module having at least one semiconductor light source according to the preamble of the main claim.
- White semiconductor light sources are typically blue or ultraviolet emitting LEDs having a conversion layer that converts the blue or ultraviolet light to longer wavelength light. The converted light, together with a proportion of the light emitted by the LED and not converted, gives a light with a white color impression. Since the LEDs are always operated at rated current, the result is a stable white point within the ECE R48 control.
- a lighting module for a vehicle comprising at least one semiconductor light source, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is set up to operate the at least one semiconductor light source with a first pulsed current, wherein the operating device is set up, the absolute current level in a clock of the first clocked current and the arithmetic mean of the first clocked current to change independently.
- the vehicle may be, for example, a motor vehicle (eg, a car such as a passenger car, truck, bus, etc. or a motorcycle), a railroad, a watercraft (eg, a boat or a ship) or an aircraft (eg, an airplane or a helicopter ) be.
- a motor vehicle eg, a car such as a passenger car, truck, bus, etc. or a motorcycle
- a railroad e.g., a motorcycle
- a watercraft eg, a boat or a ship
- an aircraft eg, an airplane or a helicopter
- the absolute current level in a clock is here considered to be the peak value in a first half-cycle or the minimum value of the current in a second half-cycle during one cycle (one full wave) of the current. For a square operation, this value would be e.g. the absolute value of the current in a rectangular half-wave.
- the arithmetic mean value of the clocked current is the arithmetic mean value over the time of the clocked current, ie over several full waves.
- the arithmetic mean, e.g. of a PWM signal with the duty cycle 0.5 is 50% of the absolute current level of this pulsed current.
- an optically downstream conversion element in the light emission direction of the at least one semiconductor light source is provided for partially converting the light emitted by the at least one semiconductor light source into light of other wavelengths, see above that together with the emitted light of the semiconductor light source produces white light, which fulfills the requirements of the ECE Norm R48.
- the conversion element produces so-called conversion light-emitting diodes, which are able to emit white light, which is only insufficiently possible for a pure semiconductor light-emitting diode.
- the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a first half-wave with a first current value which is greater than zero, wherein a first color locus within the ECE white field is obtained for the light emitted in the first half-wave.
- rule R48 is set, wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a second half-wave with a second current value which is greater than zero, wherein for the light emitted in the second half-wave, a second color locus within the ECE White field according to the rule R48, wherein the first and the second color coordinates differ from each other.
- the color locus of the emitted light can be adjusted very accurately by the corresponding energization of the respective half-waves.
- the lighting module has a plurality of semiconductor light sources which are operated with the first clocked current.
- the light output can advantageously be increased and the light can be better directed.
- the light module comprises a plurality of semiconductor light sources, which are combined into at least two groups, wherein the operating device is set up to operate the first group of semiconductor light sources with the first clocked current, and to operate the second group of semiconductor light sources with a second clocked current ,
- pulsed current here the first or second pulsed current or else another pulsed current may be meant.
- the clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-cycles of the second clocked current can be in the Hz to MHz range and individually adapted to the different requirements.
- a laser whose primary radiation is directed onto a wavelength conversion element and is at least partially converted by it into a conversion light.
- the laser may be a blue laser diode and the wavelength conversion element may be a cerium doped phosphor which at least partially converts the blue primary light to yellow conversion light.
- Unconverted blue primary light and yellow conversion light together produce white mixed light, which can also be referred to as useful light.
- Such an irradiation and conversion arrangement is also referred to as a laser-activated remote phosphor arrangement (LARP).
- LARP light sources can also be combined in one application with phosphor converted as well as with non phosphor converted LED light sources. The embodiments described below are to be read analogously to the light sources described above and their combinations.
- the lighting device makes it possible to adapt LED light sources, which are used in each one of the two headlight assemblies of a vehicle, at least within a Binningtex in their light color, that a possibly occurring color difference of the two headlights, with an equal light function, are substantially compensated can.
- a possibly occurring color difference of the two headlights, with an equal light function are substantially compensated can.
- larger binning classes for the LEDs since color matching is also possible in them.
- the use of larger binning classes reduces the costs with regard to the necessary color presorting of the LEDs.
- the clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current can also be related to the layer thicknesses of the conversion substance of the conversion element be adjusted.
- the conversion substance used is usually a phosphor specially adapted to the wavelength emitted by the semiconductor light source. Since not all radiation but only a part is normally converted, and the resulting mixed light determines the white point, the layer thickness of the conversion substance of the conversion element also enters the resulting white point.
- the light color can be adjusted by adjusting the clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current so that they are as equal as possible via the various semiconductor light sources.
- the clocked current is preferably a pulse-modulated current. This has an advantageous effect on the color emission behavior of the semiconductor light sources.
- the pulsed current is a pulse width modulated current.
- this measure can further positively influence the radiation behavior of the semiconductor light sources, and the operating device can be constructed in a particularly simple and cost-effective manner.
- the operating device is set up to set the ratio of the absolute current level to the value of the arithmetic mean value of the pulsed current by means of the duty cycle of the pulse width modulation.
- the operating device is set up in a further preferred embodiment to provide multiple light functions for a vehicle. By providing multiple lighting functions centrally, additional effects can be achieved and the cost of these lighting functions further reduced.
- the operating device is set up to accomplish various light functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current.
- the operating device is set up to accomplish various light functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current.
- the absolute current levels of the pulsed current are adapted to the situation in at least one light function. This can increase the safety of the vehicle guidance in a previously unknown manner and allow very useful additional functions.
- a situation condition may e.g. be the speed of the vehicle.
- the outside temperature or the current precipitation such as rain or snow can also be a situation condition.
- the absolute current levels of the pulsed current may be adjusted based on a current speed of the vehicle to immediately recognize the approximate driving speed while driving without having to look at the speedometer.
- the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted due to the weather conditions in which the vehicle is located. This can contribute to safety by immediately recognizing, for example, based on the light color of the emitted headlight, that the road is very cold and thus possibly iced.
- the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted on the basis of the current temperature of the semiconductor light sources. This would indicate overload and overheating of the semiconductor light sources.
- the absolute current levels of the pulsed current can be adjusted as a function of the cumulative lighting duration of the at least one semiconductor light source. This could be seen by the light color, when the semiconductor light sources are expected to have reached their end of life and when to expect a failure of the same. Further advantageous developments and refinements of the lighting module according to the invention for a vehicle emerge from further dependent claims and from the following description.
- Fig. 2a, b is the current waveform of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the duty cycle is changed
- Fig. 3a, b the current waveform of a rectangular current, in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the absolute value is changed
- Fig. 7 shows a detail of a CIE standard color diagram with registered
- Fig. 8 is a detail of a CIE standard color diagram with registered
- FIG. 9 shows the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates over the operating current of the semiconductor light source
- FIG. 10 shows the function of the light intensity over the operating current of the semiconductor light source
- Fig. 1 a light emitting module in a first embodiment with two groups of
- FIG. 12 shows a light-emitting module of a second embodiment with four groups of semiconductor light sources which can be controlled independently of one another
- FIG. 13 shows a lighting module of a third embodiment with four groups of
- the core of the invention is the utilization of an effect that occurs in many LEDs with conversion layer and can be used preferably in some high-performance light emitting diodes.
- LEDs with a conversion layer are used today. These LEDs are also commonly known as white LEDs, as for example in DE202014001376, DE102012223854,
- the white light is generated by the fact that the LED itself emits light with a wavelength in the blue to ultraviolet range, and then the conversion layer converts this short-wave light partly into light with longer wavelengths. Part of the blue light passes through the conversion layer so that all of the emitted light appears white and is located on a CIE standard color chart near the Planck curve, also called the black body curve. This point is called white point below.
- the operating principle is e.g. on Wikipedia
- LEDs or light-emitting diodes are mentioned below, they always mean white LEDs with a conversion layer as described above. If the LEDs are operated with a pulsed current, wherein the current level is variable in one cycle, then the white point can be adjusted within certain limits.
- the current level in one cycle is the absolute current level in this cycle, ie the largest current briefly applied to the LED.
- the light intensity of the LED is u.a. depending on the average current flowing through the LED.
- the arithmetic mean of the current is proportional to the intensity of light.
- the light color can be set via the largest, absolutely flowing current, while the average current intensity can be used to adjust the light intensity.
- Fig. 2a shows the current waveform 210 of a rectangular pulsed current in which the absolute value 214 of the current and the arithmetic mean 212 of the current are different.
- the signal is a kind of PWM signal in which in one half-wave a higher current 214 (the higher absolute value 214 of the current, also called HIGH pulse below) and in the other half-wave in lower current 216 (the lower absolute value 216 of the current, hereinafter also called LOW pulse) flows.
- the higher absolute value 214 of the current in the one half-wave here is 2A
- the lower absolute value of the current in the other half-wave 216 is 1A
- the pulse width ratio of the square-wave clocked current 220 is changed while the absolute value of the current 224 remains constant, and thus also the time components and thus the temporal sum values of the wavelengths of the respective radiated light.
- the mean value of the current 222 thus results from the time component of the higher absolute value 224 and the time component of the lower absolute value 226.
- the arithmetic mean value 222 of the current also changes, in which case it increases.
- the radiated light intensity also increases and the white point also changes. In this method, therefore, the radiated light intensity and the emitted wavelengths are changed.
- the current profile in FIG. 3 a is similar to that in FIG. 2. It is likewise a type of pulse width modulation with two different current levels 314, 316 in the pulse half-waves of the current form 310. This has an arithmetic mean value 312. In Fig. 3b, the pulse height is now modified, but the pulse times left the same. The high-pulse is increased by the same current value as the
- LOW pulse is lowered.
- the arithmetic mean 322 does not change from the arithmetic mean 312 of the current waveform in FIG. 3a.
- the absolute values 320, 326 of the current levels of the current form change, resulting in different wavelengths in the radiated light of an LED operated therewith. With this measure, the color spread of the emitted light of an LED is even greater.
- the arithmetic mean value of the current remains unchanged, so that the intensity of the radiated light remains unchanged.
- a change in the (integral) color impression takes place here as well during the transition of the operating mode from FIG. 3 a to FIG.
- the two white points are within the white field described above according to the ECE R48 regulation. Depending on the mode of operation and the absolute current level in the half-waves, the white points may also lie in other areas of the CIE standard color diagram.
- the absolute current level of the lower current values 216, 426 is changed and, at the same time as in FIG. 2, the duty cycle is also changed.
- the duration of the HIGH pulse 414, 424 is longer in FIG. 4b, that of the LOW pulse 416, 426 is shorter.
- the arithmetic mean of the current is higher, and the radiated light intensity is also higher.
- the lower absolute value of the current level 426 which is lowered in comparison to FIG. 4a, leads to a further spreading of the two white dots according to the difference of the current values 424, 426 and thus to a change in the integral color impression.
- Fig. 5 again shows a free current waveform with varying pulse heights and mean current values.
- a corresponding respective color locus (white point) can be set.
- the temporal sum value of all respective white points results in an adjustable sum color location for the human eye or a sensor and thus an adjustable color impression.
- the color reproduction can also be improved only by the embodiment described by way of example in FIG. 5, likewise due to the wavelength spectrum changed with a corresponding current shape.
- Fig. 6 shows a very simple current form.
- the current is simply increased or decreased within the allowable current limits of the LEDs used.
- the height of the current form results in a corresponding white point.
- the height of the current form also determines the light intensity of the emitted light. With this simple current form, the white point can not be decoupled from the light intensity.
- the CIE standard color chart is a diagram illustrating a light color of a light emitted from a light source.
- the ECE R48 regulation contains requirements for light sources on vehicles which are in take part in the traffic.
- area 31 in the CIE diagram is prescribed for the radiated light. This area is oriented roughly along the Planck curve 32 and leaves in a certain range around the
- Planck curve 32 around different light colors. Depending on the absolute value of the current flowing through the LED, the white point of the light emitted by the LED shifts.
- the four different illustrated white points 33, 34, 35 and 36 correspond to four different absolute values of the current flowing through the LED:
- Fig. 9 shows the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates of the white point on the CIE standard color chart over the operating current of the LED. It is good to see that the coordinates have a very strong dependence on the absolute value of the operating current. The curves over the operating current run non-linearly. As the current through the LED increases, the Cx and Cy coordinate values decrease to smaller values, causing a shift toward the blue or higher light color. When using other phosphor compositions, the curves may be different from those shown in FIG. 9. Thus, by selecting suitable phosphors, the curve shape can be adjusted or adapted to the requirements to be met. This also makes it possible to set additional color loci within the CIE color triangle.
- Fig. 10 shows the function 1 1 of the light intensity over the average operating current of the LED. This is approximately linear, with higher currents the efficiency of the LED drops slightly due to the higher operating temperatures and thus the reduced conversion efficiency of the phosphor. When rated current of the LED has the
- Light intensity is a value of 1.
- the color temperature of the emitted light can now be decoupled from the intensity of the emitted light when the LED is supplied with a pulsed current, e.g. is operated with a pulse width modulation (PWM).
- PWM pulse width modulation
- the light color of the headlight can also be switched to realize, for example, the high beam color temperature higher than the dipped beam.
- the setting of the light color can also be dependent on the speed, for example, a higher light color can be set with increasing speed of the vehicle.
- the light color can then be at a speed of 50km / h about 4000K and with increasing speed also rise to be at 200km / h about 6500K.
- the light color can also be dependent on the current weather in which the vehicle is located. For this purpose, for example, a rain sensor of an automobile can be used, and when it rains, the light color can be changed to lower color temperatures, as this gives a better view.
- the color temperature of the emitted light can also be dependent on the outside temperature. It is also conceivable the color temperature depending on the temperature of the LEDs. In general, the color temperature of the radiated light can be dependent on environmental influences such as rain, snow, fog, day, night or dusk, in order to achieve positive effects on the driver and to increase road safety. It is also possible, by the method of the adjustable light colors described above or the resulting integral color impression, to at least partially adapt the light color to the age-changed spectral eye sensitivity of the vehicle driver and / or passengers, for example by adjusting the blue component in accordance with the Age is increased.
- the person in question can set an age or by means of a
- Biofeedback method eg eye measurement by on-board camera
- This method can thus be applied in particular for the age-related changes in twilight and night sensitivity of the human eye sensors (rods, cones), whereby the driving safety is increased.
- a plurality of LEDs are arranged on a module and are all controlled jointly by a PWM signal, so that all the LEDs are set to the same respective white point.
- the LEDs can be connected in series or in parallel. But it can also occur a hybrid form of series and parallel connection.
- the LEDs arranged on the module are divided into one or more groups. These groups can be individually controlled by the operating device with different current / duty ratios and thus in each case shine in different, resulting from the respective current strengths, light colors.
- Fig. 1 1 shows a lighting module 1 in a first embodiment with two groups of LEDs 5, which can be controlled independently.
- the LEDs 5 are arranged in a circular surface on this module.
- the LEDs are arranged in a group of inner LEDs 51 and a group of outer LEDs 52. These can be controlled differently, so that e.g. the group of external LEDs 52 are operated at a higher color temperature than the group of internal LEDs 51, or vice versa.
- Fig. 12 shows a lighting module of a second embodiment with five groups of LEDs, which can be controlled independently.
- An inner group 535 includes the inner LEDs 5 that do not belong to any of the outer groups.
- the operating device is set up to control the groups independently of one another and to achieve different light colors with the same luminous intensity via the ratios of absolute current height and duty cycle.
- the outer groups can also be operated offset in time with different light colors, resulting in a changing light effect over time.
- the LEDs are not switched off, but only switched in the light color. It is also possible to control the inner group and some or all outer groups counter clocked with the same clock modulation, that is, that the respective pulse shapes of the two counter-clocked groups are mirrored around the respective average current value, so that, for example, when the outer LED groups a
- the inner group receives a LOW current value and vice versa. So here is a variety of variations possible, all cause a temporally and / or locally changed color impression.
- Fig. 13 shows a lighting module of a third embodiment with four groups of LEDs which can be controlled independently.
- the LEDs 5 are arranged square and the groups are arranged in four bars 541, 542, 543, 544, which together again form the square.
- the groups are operated in a time-sequential order, that is to say first the group 541, then the group 542 and so on, with different light colors, then wiping or blinking effects can be achieved.
- the groups can be aligned horizontally (rows) or vertically (columns). It is also possible to define groups in which LEDs of different rows and columns are combined to form a new group.
- the group division can be constant in time or, for example, change according to constant, freely defined or random time intervals, for example by means of a dedicated operating program.
- this effect can be used to positively enhance various light functions in vehicles or in different driving conditions (speed, weather, visibility, etc.) are used.
- this operating method for adjusting the color impression can also be applied to other light sources, such as organic light-emitting diodes OLED, to laser-activated remote phosphor LARP light sources and to non-phosphorus converted light emitting diodes LED, as well as to a combination of these light sources.
- the adjustable with the respective pulse or clock ratios white points must not only lie within the ECE white field according to the scheme R48, but may also be in other areas of the color triangle.
- this method is also used for applications e.g. from the fields of architectural lighting, effect lighting, underwater lighting, signal lights, ship lights, and studio lighting, applicable.
- the durations of the clock rates ie the time length of the respective HIGH and LOW current values, can be adapted to the integration behavior of the human eye and / or a photo sensor and / or a camera chip. These time intervals can be in the range of microseconds, milliseconds or seconds.
- This method can also be applied in a modified form to pulse or clock sequences in which the LOW current value is lowered to zero.
- the concomitant lowering of the light level can be used, for example, when a headlight is to be slowly faded in or out when the light color is changed or specially set.
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Abstract
The invention relates to a lamp module for a vehicle, having at least one semiconductor source, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is designed to operate the at least one semiconductor light source by means of a first pulsed current, wherein the operating device is designed to modify the absolute current level in a pulse of the first pulsed current and the arithmetic mean of the first pulsed current independently of each other.
Description
Leuchtmodul mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle. Light module with at least one semiconductor light source.
Beschreibung description
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugleuchtmodul mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle und einem Betriebsgerät, welches eingerichtet ist, die Halbleiterlichtquellen mit einem getakteten Strom zu Betreiben. TECHNICAL FIELD The invention relates to a vehicle lighting module having at least one semiconductor light source and an operating device, which is set up to operate the semiconductor light sources with a pulsed current.
Hintergrund Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeugleuchtmodul mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle nach der Gattung des Hauptanspruchs. BACKGROUND The invention is based on a vehicle lighting module having at least one semiconductor light source according to the preamble of the main claim.
Es sind Fahrzeugleuchtmodule z.B. für die Ausrüstung eines Fahrzeugscheinwerfers bekannt. Diese bekannten Leuchtmodule weisen üblicherweise mehrere weiße Halbleiterlichtquellen auf. Weiße Halbleiterlichtquellen sind üblicherweise blaue oder Ultraviolett abstrahlende LEDs, die eine Konversionsschicht aufweisen, die das blaue oder ultraviolette Licht in langwelligeres Licht umwandeln. Das umgewandelte Licht ergibt zusammen mit einem Anteil an dem von der LED abgestrahlten und nicht konvertierten Licht ein Licht mit einem weißen Farbeindruck. Da die LEDs immer mit dem Nennstrom betrieben werden, ergibt sich ein stabiler und innerhalb der ECE R48 Regelung liegender Weißpunkt. There are vehicle light modules, e.g. known for the equipment of a vehicle headlight. These known lighting modules usually have a plurality of white semiconductor light sources. White semiconductor light sources are typically blue or ultraviolet emitting LEDs having a conversion layer that converts the blue or ultraviolet light to longer wavelength light. The converted light, together with a proportion of the light emitted by the LED and not converted, gives a light with a white color impression. Since the LEDs are always operated at rated current, the result is a stable white point within the ECE R48 control.
Nachteilig ist jedoch, dass je nach Tageszeit und Wetter, in dem sich das Fahrzeug befindet, unterschiedliche Lichtfarben optimal wären. Bei Regen, Schnee und Nebel würde zum Beispiel eine Lichtfarbe mit niedrigerer Farbtemperatur für eine bessere Sicht sorgen, während bei Sonnenschein eine höhere Farbtemperatur beim Tag- fahrlicht für bessere Sichtbarkeit sorgt. Zusätzlich wäre es von Vorteil, die Lichtfarbe bzw. das Emissionsspektrum der mindestens einen Halbleiterlichtquelle mit Blick auf die mit dem Alter eines Fahrzeugführers zunehmende Degradation und Verschiebung der Blau-Gelb-Empfindlichkeit des Auges anzupassen.
Aufgabe The disadvantage, however, is that depending on the time of day and weather in which the vehicle is, different light colors would be optimal. In rain, snow and fog, for example, a light color with a lower color temperature would provide better visibility, while in sunshine, a higher color temperature will provide better visibility in daytime running light. In addition, it would be advantageous to adapt the light color or the emission spectrum of the at least one semiconductor light source with regard to the increasing degradation and shift of the blue-yellow sensitivity of the eye with the age of a driver. task
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugleuchtmodul anzugeben, welches oben genannte Nachteile nicht mehr aufweist. Darstellung der Erfindung It is an object of the invention to provide a vehicle light module, which no longer has the disadvantages mentioned above. Presentation of the invention
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Leuchtmodul für ein Fahrzeug, aufweisend mindestens eine Halbleiterlichtquelle, ein Betriebsgerät zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle welches eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mit einem ersten getakteten Strom zu betreiben, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die absolute Stromhöhe in einem Takt des ersten getakteten Stromes und den arithmetischen Mittelwert des ersten getakteten Stromes unabhängig voneinander zu verändern. The object is achieved with a lighting module for a vehicle, comprising at least one semiconductor light source, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is set up to operate the at least one semiconductor light source with a first pulsed current, wherein the operating device is set up, the absolute current level in a clock of the first clocked current and the arithmetic mean of the first clocked current to change independently.
Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisen- bahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein. The vehicle may be, for example, a motor vehicle (eg, a car such as a passenger car, truck, bus, etc. or a motorcycle), a railroad, a watercraft (eg, a boat or a ship) or an aircraft (eg, an airplane or a helicopter ) be.
Als absolute Stromhöhe in einem Takt wird hier der Spitzenwert in einer ersten Halbwelle oder der Minimalwert des Stromes in einer zweiten Halbwelle während eines Taktes (einer Vollwelle) des Stromes angesehen. Bei einem Rechteckbetrieb wäre dieser Wert z.B. der Absolutwert des Stromes in einer Rechteckhalbwelle. The absolute current level in a clock is here considered to be the peak value in a first half-cycle or the minimum value of the current in a second half-cycle during one cycle (one full wave) of the current. For a square operation, this value would be e.g. the absolute value of the current in a rectangular half-wave.
Als arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes ist der arithmetische Mittelwert über der Zeit des getakteten Stromes zu verstehen, also über mehrere Vollwellen. Der arithmetische Mittelwert z.B. eines PWM-Signals mit dem Tastgrad 0,5 ist 50% der absoluten Stromhöhe dieses getakteten Stromes. The arithmetic mean value of the clocked current is the arithmetic mean value over the time of the clocked current, ie over several full waves. The arithmetic mean, e.g. of a PWM signal with the duty cycle 0.5 is 50% of the absolute current level of this pulsed current.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein in Lichtabstrahlrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle optisch nachgeschaltetes Konversionselement zum teilweisen Umwandeln des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichtes in Licht anderer Wellenlängen vorgesehen, so
dass zusammen mit dem abgestrahlten Licht der Halbleiterlichtquelle weißes Licht entsteht, welches die Anforderungen der ECE Norm R48 erfüllt. In a particularly preferred embodiment, an optically downstream conversion element in the light emission direction of the at least one semiconductor light source is provided for partially converting the light emitted by the at least one semiconductor light source into light of other wavelengths, see above that together with the emitted light of the semiconductor light source produces white light, which fulfills the requirements of the ECE Norm R48.
Durch das Konversionselement entstehen sogenannte Konversionsleuchtdioden, die in der Lage sind weißes Licht anzustrahlen, was eine reine Halbleiterleuchtdiode nur unzureichend vermag. The conversion element produces so-called conversion light-emitting diodes, which are able to emit white light, which is only insufficiently possible for a pure semiconductor light-emitting diode.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betriebsgerät eingerichtet, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer ersten Halbwelle mit einem ersten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der ersten Halbwelle abgestrahlte Licht ein erster Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds ge- maß der Regel R48 einstellt, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer zweiten Halbwelle mit einem zweiten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der zweiten Halbwelle abgestrahlte Licht ein zweiter Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds gemäß der Regel R48 einstellt, wobei sich der erste und der zweite Farbort von- einander unterscheiden. In a preferred embodiment, the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a first half-wave with a first current value which is greater than zero, wherein a first color locus within the ECE white field is obtained for the light emitted in the first half-wave. rule R48 is set, wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a second half-wave with a second current value which is greater than zero, wherein for the light emitted in the second half-wave, a second color locus within the ECE White field according to the rule R48, wherein the first and the second color coordinates differ from each other.
Mit dieser Maßnahme kann durch die entsprechende Bestromung der jeweiligen Halbwellen der Farbort des abgestrahlten Lichtes sehr genau einjustiert werden. With this measure, the color locus of the emitted light can be adjusted very accurately by the corresponding energization of the respective half-waves.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Leuchtmodul mehrere Halbleiterlichtquellen auf, die mit dem ersten getakteten Strom betrieben werden. Mittels mehrerer Halbleiterlichtquellen kann die Lichtabgabe vorteilhaft erhöht und das Licht besser gerichtet werden. In a further preferred embodiment, the lighting module has a plurality of semiconductor light sources which are operated with the first clocked current. By means of a plurality of semiconductor light sources, the light output can advantageously be increased and the light can be better directed.
In einer anderen Ausführungsform weist das Leuchtmodul mehrere Halbleiterlichtquellen auf, die in mindestens zwei Gruppen zusammengefasst sind, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist die erste Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit dem ersten getakteten Strom zu betreiben, und die zweite Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit einem zweiten getakteten Strom zu betreiben. In another embodiment, the light module comprises a plurality of semiconductor light sources, which are combined into at least two groups, wherein the operating device is set up to operate the first group of semiconductor light sources with the first clocked current, and to operate the second group of semiconductor light sources with a second clocked current ,
Mit dieser Maßnahme kann der Farbort des gesamten abgestrahlten Lichtes noch genauer gesteuert werden und zusätzlich können über die Einbaulage der Gruppen von Halbleiterlichtquellen besondere Effekte erzielt werden.
Im Folgenden wird hier auch Allgemein von getakteten Strom gesprochen, hier kann der erste oder zweite getaktete Strom oder auch ein weiterer getakteter Strom gemeint sein. With this measure, the color location of the entire radiated light can be controlled even more accurately and in addition can be achieved on the installation position of the groups of semiconductor light sources special effects. In the following, general is also referred to as pulsed current, here the first or second pulsed current or else another pulsed current may be meant.
Die Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes können im Hz- bis MHz-Bereich liegen und individuell den unterschiedlichen Anforderungen ange- passt werden. The clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-cycles of the second clocked current can be in the Hz to MHz range and individually adapted to the different requirements.
Anstelle einer phosphor-konvertierten LED kann auch ein Laser verwendet werden, dessen Primärstrahlung auf ein Wellenlängenkonversionselement gerichtet ist und von diesem zumindest teilweise in ein Konversionslicht umgewandelt wird. Der Laser kann zum Beispiel eine blaue Laserdiode sein und das Wellenlängenkonversionselement ein mit Cer dotierter Phosphor, der das blaue Primärlicht zumindest teilweise in gelbes Konversionslicht umwandelt. Nicht umgewandeltes blaues Primärlicht und gelbes Konversionslicht ergeben zusammen weißes Mischlicht, das auch als Nutzlicht bezeichnet werden kann. So eine Bestrahlungs- und Konversionsanordnung wird auch als Laser-Activated-Remote-Phosphor Anordnung (LARP) bezeichnet. LARP-Lichtquellen können in einer Anwendung auch mit Phosphor-konvertierten als auch mit nicht phosphor-konvertierten LED-Lichtquellen kombiniert werden. Die unten ausgeführten Ausführungsbeispiele sind sinngemäß auf die vorstehend beschriebenen Lichtquellen und ihren Kombinationen zu lesen. Instead of a phosphor-converted LED, it is also possible to use a laser whose primary radiation is directed onto a wavelength conversion element and is at least partially converted by it into a conversion light. For example, the laser may be a blue laser diode and the wavelength conversion element may be a cerium doped phosphor which at least partially converts the blue primary light to yellow conversion light. Unconverted blue primary light and yellow conversion light together produce white mixed light, which can also be referred to as useful light. Such an irradiation and conversion arrangement is also referred to as a laser-activated remote phosphor arrangement (LARP). LARP light sources can also be combined in one application with phosphor converted as well as with non phosphor converted LED light sources. The embodiments described below are to be read analogously to the light sources described above and their combinations.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ermöglicht es, LED Lichtquellen, die in je einem der beiden Scheinwerferanordnungen eines Fahrzeugs verwendet werden, zumindest innerhalb einer Binningklasse so in ihrer Lichtfarbe anzupassen, dass ein evtl. auftretender Farbunterschied der beiden Scheinwerfer, bei einer gleichen Lichtfunktion, im Wesentlichen ausgeglichen werden kann. Dadurch ist es möglich, für die LEDs auch größere Binningklassen zu verwenden, da auch in ihnen noch ein Farbabgleich möglich ist Die Verwendung größerer Binningklassen reduziert die Kosten bzgl. einer notwendigen Farb-Vorsortierung der LEDs. The lighting device according to the invention makes it possible to adapt LED light sources, which are used in each one of the two headlight assemblies of a vehicle, at least within a Binningklasse in their light color, that a possibly occurring color difference of the two headlights, with an equal light function, are substantially compensated can. As a result, it is possible to use larger binning classes for the LEDs, since color matching is also possible in them. The use of larger binning classes reduces the costs with regard to the necessary color presorting of the LEDs.
Die Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes können auch in Bezug auf die Schichtdicken des Konversionsstoffes des Konversionselements
angepasst werden. Als Konversionsstoff kommt üblicherweise ein speziell auf die von der Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Wellenlänge angepasster Leuchtstoff zum Einsatz. Da normalerweise nicht alle Strahlung sondern nur ein Teil umgewandelt wird, und das resultierende Mischlicht den Weißpunkt bestimmt, geht auch die Schichtdicke des Konversionsstoffes des Konversionselementes in den resultierenden Weißpunkt ein. Bei ungleichmäßigen Schichtdicken und damit einhergehenden Schwankungen der abgestrahlten Lichtfarbe kann durch Anpassung der Taktfrequenzen der Halbwellen des ersten getakteten Stromes und/oder die Taktfrequenzen der Halbwellen des zweiten getakteten Stromes die Lichtfarbe so an- gepasst werden, dass sie über die verschiedenen Halbleiterlichtquellen möglichst gleich ist. Bevorzugt ist der getaktete Strom hierbei ein pulsmodulierter Strom. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Farbabstrahlverhalten der Halbleiterlichtquellen aus. The clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current can also be related to the layer thicknesses of the conversion substance of the conversion element be adjusted. The conversion substance used is usually a phosphor specially adapted to the wavelength emitted by the semiconductor light source. Since not all radiation but only a part is normally converted, and the resulting mixed light determines the white point, the layer thickness of the conversion substance of the conversion element also enters the resulting white point. In the case of uneven layer thicknesses and concomitant fluctuations in the emitted light color, the light color can be adjusted by adjusting the clock frequencies of the half-waves of the first clocked current and / or the clock frequencies of the half-waves of the second clocked current so that they are as equal as possible via the various semiconductor light sources. In this case, the clocked current is preferably a pulse-modulated current. This has an advantageous effect on the color emission behavior of the semiconductor light sources.
Besonders bevorzugt ist der getaktete Strom ein pulsweitenmodulierter Strom. Mit dieser Maßnahme kann einerseits das Abstrahlverhalten der Halbleiterlichtquellen weiter positiv beeinflusst werden sowie das Betriebsgerät besonders einfach und kostengünstig aufgebaut werden. Particularly preferably, the pulsed current is a pulse width modulated current. On the one hand, this measure can further positively influence the radiation behavior of the semiconductor light sources, and the operating device can be constructed in a particularly simple and cost-effective manner.
In einer weiterführenden Ausführungsform ist das Betriebsgerät eingerichtet, das Verhältnis der absoluten Stromhöhe zum Wert des arithmetischen Mittelwertes des getakteten Stromes mittels des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation ein- zustellen. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform sicher, die trotzdem volle Funktionalität aufweist. In a further embodiment, the operating device is set up to set the ratio of the absolute current level to the value of the arithmetic mean value of the pulsed current by means of the duty cycle of the pulse width modulation. This ensures a particularly simple and cost-effective embodiment, which nevertheless has full functionality.
Das Betriebsgerät ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eingerichtet, mehrere Lichtfunktionen für ein Fahrzeug bereitzustellen. Durch die zentrale Bereitstellung mehrerer Lichtfunktionen können zusätzliche Effekte erzielt werden, und die Kosten für diese Lichtfunktionen weiter gesenkt werden. The operating device is set up in a further preferred embodiment to provide multiple light functions for a vehicle. By providing multiple lighting functions centrally, additional effects can be achieved and the cost of these lighting functions further reduced.
Dabei ist das Betriebsgerät eingerichtet, verschiedene Lichtfunktionen des Fahrzeuges mit unterschiedlichen absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes zu bewerkstelligen. Mit dieser Maßnahme kann man für jede Lichtfunktion einen anderen Farbort erreichen, was sich positiv auf die Unterscheidbarkeit der Lichtfunk- tionen des Fahrzeugs auswirkt.
_ In this case, the operating device is set up to accomplish various light functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current. With this measure, one can achieve a different color location for each light function, which has a positive effect on the distinguishability of the light functions of the vehicle. _
In einer weiteren Ausführungsform werden bei mindestens einer Lichtfunktion die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes situationsbedingt angepasst. Dies kann die Sicherheit der Fahrzeugführung in vorher nicht gekannter Weise erhöhen und sehr nutzbringende Zusatzfunktionen ermöglichen. Situationsbedingt heißt im Folgenden, dass aufgrund einer bestimmten Situation, in der sich das Fahrzeug befindet die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes und damit der Weißpunkt des abgestrahlten Lichtes verändert wird. Eine Situationsbedingung kann z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges sein. Die Außentemperatur oder der aktuelle Niederschlag wie Regen oder Schnee kann ebenfalls eine Situationsbedingung sein. In a further embodiment, the absolute current levels of the pulsed current are adapted to the situation in at least one light function. This can increase the safety of the vehicle guidance in a previously unknown manner and allow very useful additional functions. Depending on the situation means in the following, that due to a certain situation in which the vehicle is the absolute current levels of the pulsed current and thus the white point of the radiated light is changed. A situation condition may e.g. be the speed of the vehicle. The outside temperature or the current precipitation such as rain or snow can also be a situation condition.
Zum Beispiel können die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes aufgrund einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst werden, um beim Fahren sofort die ungefähre gefahrene Geschwindigkeit erkennen zu können, ohne auf den Tachometer sehen zu müssen. Es können aber die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes auch aufgrund der Wetterverhältnisse, in denen sich das Fahrzeug befindet, angepasst werden. Dies kann zur Sicherheit beitragen, indem zum Beispiel anhand der Lichtfarbe des abgestrahlten Scheinwerferlichtes sofort erkennbar ist, dass die Fahrbahn sehr kalt und damit eventuell vereist ist. Die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes können aber auch aufgrund der aktuellen Temperatur der Halbleiterlichtquellen angepasst werden. Dies würde eine Überlastung und Überhitzung der Halbleiterlichtquellen anzeigen. For example, the absolute current levels of the pulsed current may be adjusted based on a current speed of the vehicle to immediately recognize the approximate driving speed while driving without having to look at the speedometer. However, the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted due to the weather conditions in which the vehicle is located. This can contribute to safety by immediately recognizing, for example, based on the light color of the emitted headlight, that the road is very cold and thus possibly iced. However, the absolute current levels of the pulsed current can also be adjusted on the basis of the current temperature of the semiconductor light sources. This would indicate overload and overheating of the semiconductor light sources.
In einer anderen Ausführungsform können die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes abhängig von der kumulierten Leuchtdauer der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angepasst werden. Damit könnte man anhand der Lichtfarbe erkennen, wann die Halbleiterlichtquellen voraussichtlich ihr Lebensdauerende erreicht haben und wann mit einem Ausfall derselben zu rechnen ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leuchtmoduls für ein Fahrzeug ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung. In another embodiment, the absolute current levels of the pulsed current can be adjusted as a function of the cumulative lighting duration of the at least one semiconductor light source. This could be seen by the light color, when the semiconductor light sources are expected to have reached their end of life and when to expect a failure of the same. Further advantageous developments and refinements of the lighting module according to the invention for a vehicle emerge from further dependent claims and from the following description.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Preferred embodiments are to be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein in the presentation is not always distinguished in detail between device and use aspects; In any case, implicitly, the disclosure must be read with regard to all categories of claims.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of embodiments and from the drawings in which identical or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:
Fig. 1 den Stromverlauf eines Gleichstroms, bei dem der Absolutwert des 1 shows the current profile of a direct current, in which the absolute value of the
Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes gleich sind, Current and the arithmetic mean of the current are equal,
Fig. 2a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, und das Tastverhältnis geändert wird, Fig. 3a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes unterschiedlich sind, und der Absolutwert geändert wird, Fig. 2a, b is the current waveform of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the duty cycle is changed, Fig. 3a, b, the current waveform of a rectangular current, in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the absolute value is changed,
Fig. 4a, b den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes un- terschiedlich sind, und das Tastverhältnis sowie der Absolutwert geändert wird, 4a, b the current profile of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are different, and the duty cycle and the absolute value is changed,
Fig. 5 den Stromverlauf eines rechteckförmigen Stromes, bei dem der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes un-
terschiedlich sind, wobei die Stromwellenform frei aus verschiedenen Stromstärken und Halbwellenlängen zusammensetzbar ist, 5 shows the current profile of a rectangular current in which the absolute value of the current and the arithmetic mean value of the current are different, the current waveform is freely composed of different currents and half-wavelengths,
Fig. 6 eine sehr einfache Stromform mit unterschiedlichen Stromstärken, 6 shows a very simple current form with different current intensities,
Fig. 7 ein Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Fig. 7 shows a detail of a CIE standard color diagram with registered
Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten der ECE R48 Planck or Black Body curve and ECE R48 limits
Regelung, wobei vier verschiedene Weißpunkte für vier verschiedene absolute Stromwerte einer Halbleiterlichtquelle mit Konversionsschicht angegeben sind, Control, wherein four different white points are given for four different absolute current values of a semiconductor layer with a conversion layer,
Fig. 8 ein Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Fig. 8 is a detail of a CIE standard color diagram with registered
Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten der ECE R48 Planck or Black Body curve and ECE R48 limits
Regelung, wobei die Standard-Binning-Klassen für Scheinwerfer mit angegeben sind, Scheme, whereby the standard binning classes for headlamps are indicated,
Fig. 9 die Funktionen der X (Cx) und Y (Cy) Koordinaten über den Betriebsstrom der Halbleiterlichtquelle, Fig. 10 die Funktion der Lichtintensität über den Betriebsstrom der Halbleiterlichtquelle, 9 shows the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates over the operating current of the semiconductor light source, FIG. 10 shows the function of the light intensity over the operating current of the semiconductor light source,
Fig. 1 1 ein Leuchtmodul in einer ersten Ausführungsform mit zwei Gruppen von Fig. 1 1, a light emitting module in a first embodiment with two groups of
Halbleiterlichtquellen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können, Fig. 12 ein Leuchtmodul einer zweiten Ausführungsform mit vier Gruppen von FIG. 12 shows a light-emitting module of a second embodiment with four groups of semiconductor light sources which can be controlled independently of one another
Halbleiterlichtquellen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können, Semiconductor light sources that can be driven independently of each other,
Fig. 13 ein Leuchtmodul einer dritten Ausführungsform mit vier Gruppen von 13 shows a lighting module of a third embodiment with four groups of
Halbleiterlicht-quellen, die unabhängig voneinander angesteuert wer- den können. Semiconductor light sources that can be controlled independently of each other.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
„ Preferred embodiment of the invention "
Kern der Erfindung ist die Ausnutzung eines Effektes, der bei vielen LEDs mit Konversionsschicht auftritt und bevorzugt bei einigen Hochleistungsleuchtdioden genutzt werden kann. Für viele Anwendungen werden heutzutage LEDs mit Kon- versionsschicht verwendet. Diese LEDs sind landläufig auch als weiße LEDs bekannt, wie zum Beispiel in DE202014001376, DE102012223854, The core of the invention is the utilization of an effect that occurs in many LEDs with conversion layer and can be used preferably in some high-performance light emitting diodes. For many applications LEDs with a conversion layer are used today. These LEDs are also commonly known as white LEDs, as for example in DE202014001376, DE102012223854,
DE102014292863, DE102015218021 beschrieben. Das weiße Licht wird dadurch erzeugt, dass die LED selbst Licht mit einer Wellenlänge im blauen bis ultravioletten Bereich abstrahlt, und die Konversionsschicht dieses kurzwellige Licht dann zum Teil in Licht mit längeren Wellenlängen umwandelt. Ein Teil des blauen Lichtes tritt durch die Konversionsschicht hindurch, so dass das gesamte abgestrahlte Licht dann weiß erscheint und auf einer CIE-Normfarbtafel in der Nähe der Planck-Kurve, auch Black-Body-Kurve genannt, angesiedelt ist. Dieser Punkt wird im Folgenden Weißpunkt genannt. Das Wirkprinzip ist z.B. auf Wikipedia DE102014292863, DE102015218021 described. The white light is generated by the fact that the LED itself emits light with a wavelength in the blue to ultraviolet range, and then the conversion layer converts this short-wave light partly into light with longer wavelengths. Part of the blue light passes through the conversion layer so that all of the emitted light appears white and is located on a CIE standard color chart near the Planck curve, also called the black body curve. This point is called white point below. The operating principle is e.g. on Wikipedia
(https://de.wikipedia.Org/wiki/Leuchtdiode#Lumineszenz) erläutert. Wenn im Folgenden von LEDs oder Leuchtdioden die Rede ist, sind damit immer vorbeschriebene weiße LEDs mit Konversionsschicht gemeint. Werden die LEDs mit einem getakteten Strom betrieben, wobei die Stromhöhe in einem Takt veränderbar ist, dann kann der Weißpunkt in gewissen Grenzen eingestellt werden. Die Stromhöhe in einem Takt ist die absolute Stromhöhe in diesem Takt, also der größte kurzzeitig an die LED angelegte Strom. Die Lichtstärke der LED ist u.a. abhängig vom mittleren Strom, der durch die LED fließt. Hier ist das arithmetische Mittel des Stromes proportional zur Lichtstärke. Über den größten absolut fließenden Strom kann also die Lichtfarbe eingestellt werden, während die mittlere Stromstärke zur Einstellung der Lichtstärke herangezogen werden kann. (https://de.wikipedia.Org/wiki/Leuchtdiode#Lumineszenz) explained. Whenever LEDs or light-emitting diodes are mentioned below, they always mean white LEDs with a conversion layer as described above. If the LEDs are operated with a pulsed current, wherein the current level is variable in one cycle, then the white point can be adjusted within certain limits. The current level in one cycle is the absolute current level in this cycle, ie the largest current briefly applied to the LED. The light intensity of the LED is u.a. depending on the average current flowing through the LED. Here the arithmetic mean of the current is proportional to the intensity of light. Thus, the light color can be set via the largest, absolutely flowing current, while the average current intensity can be used to adjust the light intensity.
Fig. 1 zeigt den Stromverlauf eines Gleichstroms 1 10. Bei Gleichstrom sind der Absolutwert des Stromes und der arithmetische Mittelwert des Stromes gleich. Hier entspricht also der größte an die LED angelegte Strom dem mittleren Strom, der durch die LED fließt. Der Strom beträgt in beiden Fällen 1A.
Fig. 2a zeigt den Stromverlauf 210 eines rechteckförmigen getakteten Stromes, bei dem der Absolutwert 214 des Stromes und der arithmetische Mittelwert 212 des Stromes unterschiedlich sind. Das Signal ist eine Art PWM-Signal, bei dem in einer Halbwelle ein höherer Strom 214 (der höhere Absolutwert 214 des Stromes, im Folgenden auch HIGH Puls genannt) und in der anderen Halbwelle in niedrigerer Strom 216 (der niedrigere Absolutwert 216 des Stromes, im Folgenden auch LOW Puls genannt) fließt. Der höhere Absolutwert 214 des Stromes in der einen Halbwelle beträgt hier 2A, der niedrigere Absolutwert des Stromes in der anderen Halbwelle 216 beträgt 1A. Der arithmetische Mittelwert bei dem gezeigten Tast- Verhältnis von 50% beträgt hier (1 A+2A)/2=1 ,5A. Die Lichtstärke der LED ist also im Wesentlichen abhängig vom arithmetischen Mittelwert (=1 ,5A), während der zeitintegrale Weißpunkt der LED vom zeitlichen Summenwert des höheren Absolutwerts (=2A) des Stromes 214 und dem zeitlichen Summenwert der Stromstärke des niedrigeren Absolutwertes des Stromes 216 abhängt. In Fig. 2b wird bei gleich- bleibendem Absolutwerten des Stroms 224 das Pulsweitenverhältnis des rechteckförmigen getakteten Stromes 220 verändert und damit auch die Zeitanteile und damit die zeitliche Summenwerte der Wellenlängen des jeweilig abgestrahlten Lichtes. Der Mittelwert des Stroms 222 ergibt sich also aus dem Zeitanteil des höheren Absolutwertes 224 und dem Zeitanteil des niedrigeren Absolutwertes 226. Bei einer reinen Veränderung des Taktverhältnisses ändert sich damit auch der arithmetische Mittelwert 222 des Stromes, in diesem Fall erhöht er sich. Damit steigt beim Wechsel des Betriebsmodus gemäß Fig. 2a zu der des in Fig. 2b dargestellten auch die abgestrahlte Lichtintensität und auch der Weißpunkt verändert sich. Bei diesem Verfahren werden also die abgestrahlte Lichtintensität sowie die abge- strahlten Wellenlängen verändert. Dadurch können je nach Betriebsverfahren zwei unterschiedliche Weißpunkte eingestellt werden, was dann in der zeitlichen Überlagerung der Weißpunkte gemäß der jeweiligen Taktverhältnisse im Unterschied zu dem Weißpunkt einer mit einem konstanten, dem arithmetischen Mittelwert entsprechenden, Stromwerts betriebenen Leuchtdiode zu einem veränderten Far- beindruck führt. Es ist anzumerken, dass die beiden unteren Absolutwerte 216 und 226 der Betriebsströme nicht gleich Null sind, so dass die damit betrieben LEDs zu
jedem Zeitpunkt Licht emittieren sollen. Diese Aussage gilt auch für nachfolgenden Figuren 3 bis 5. In the case of direct current, the absolute value of the current and the arithmetic mean of the current are the same. Here, the largest current applied to the LED corresponds to the average current flowing through the LED. The current is 1A in both cases. Fig. 2a shows the current waveform 210 of a rectangular pulsed current in which the absolute value 214 of the current and the arithmetic mean 212 of the current are different. The signal is a kind of PWM signal in which in one half-wave a higher current 214 (the higher absolute value 214 of the current, also called HIGH pulse below) and in the other half-wave in lower current 216 (the lower absolute value 216 of the current, hereinafter also called LOW pulse) flows. The higher absolute value 214 of the current in the one half-wave here is 2A, the lower absolute value of the current in the other half-wave 216 is 1A. The arithmetic mean at the 50% duty cycle shown here is (1 A + 2A) / 2 = 1, 5A. The light intensity of the LED is therefore essentially dependent on the arithmetic mean (= 1, 5A), while the time-integral white point of the LED from the time value of the higher absolute value (= 2A) of the current 214 and the temporal sum value of the current of the lower absolute value of the current 216th depends. 2b, the pulse width ratio of the square-wave clocked current 220 is changed while the absolute value of the current 224 remains constant, and thus also the time components and thus the temporal sum values of the wavelengths of the respective radiated light. The mean value of the current 222 thus results from the time component of the higher absolute value 224 and the time component of the lower absolute value 226. In the case of a pure change in the clock ratio, the arithmetic mean value 222 of the current also changes, in which case it increases. As a result, when the operating mode according to FIG. 2a is changed to that shown in FIG. 2b, the radiated light intensity also increases and the white point also changes. In this method, therefore, the radiated light intensity and the emitted wavelengths are changed. As a result, depending on the operating method, two different white points can be set, which then leads to a changed color impression in the temporal superimposition of the white points according to the respective clock ratios, in contrast to the white point of a light-emitting diode operated at a constant current value corresponding to the arithmetic mean value. It should be noted that the two lower absolute values 216 and 226 of the operating currents are not equal to zero, so that the LEDs operated therewith do not equal zero should emit light at any time. This statement also applies to subsequent FIGS. 3 to 5.
Der Stromverlauf in Fig. 3a ist ähnlich zu dem in Fig. 2. Es handelt sich ebenfalls um eine Art Pulsweitenmodulation mit zwei verschiedenen Stromhöhen 314, 316 in den Pulshalbwellen der Stromform 310. Diese weist einen arithmetischen Mittelwert 312 auf. In Fig. 3b wird nun die Pulshöhe modifiziert, aber die Pulszeiten gleich gelassen. Dabei wird der High-Puls um den gleichen Stromwert erhöht, wie der The current profile in FIG. 3 a is similar to that in FIG. 2. It is likewise a type of pulse width modulation with two different current levels 314, 316 in the pulse half-waves of the current form 310. This has an arithmetic mean value 312. In Fig. 3b, the pulse height is now modified, but the pulse times left the same. The high-pulse is increased by the same current value as the
LOW-Puls erniedrigt wird. Dadurch ändert sich der arithmetische Mittelwert 322 nicht gegenüber dem arithmetische Mittelwert 312 der Stromform in Fig. 3a. Jedoch ändern sich die Absolutwerte 320, 326 der Stromhöhen der Stromform, was zu unterschiedlichen Wellenlängen beim abgestrahlten Licht einer damit betriebenen LED führt. Mit dieser Maßnahme wird die Farbspreizung des abgestrahlten Lichtes einer LED noch größer. Der arithmetische Mittelwert des Stromes bleibt aber un- verändert, damit bleibt die Intensität des abgestrahlten Lichtes unverändert. Wie bereits beim Übergang der Betriebsweise von Fig. 2a zu der von Fig. 2b erfolgt auch hier beim Übergang der Betriebsweise von Fig. 3a zu der von Fig. 3b aufgrund der jeweiligen Zeitanteile der beiden Weißpunkte eine Änderung des (integralen) Farbeindrucks. Die beiden Weißpunkte liegen hier innerhalb des oben beschriebenen Weißfelds gemäß der ECE R48 Regelung. Je nach Betriebsweise und nach der absoluten Stromhöhe in den Halbwellen können die Weißpunkte aber auch in anderen Bereichen des CIE-Normfarbdiagramms liegen. LOW pulse is lowered. As a result, the arithmetic mean 322 does not change from the arithmetic mean 312 of the current waveform in FIG. 3a. However, the absolute values 320, 326 of the current levels of the current form change, resulting in different wavelengths in the radiated light of an LED operated therewith. With this measure, the color spread of the emitted light of an LED is even greater. However, the arithmetic mean value of the current remains unchanged, so that the intensity of the radiated light remains unchanged. As in the case of the transition from the operating mode of FIG. 2 a to that of FIG. 2 b, a change in the (integral) color impression takes place here as well during the transition of the operating mode from FIG. 3 a to FIG. 3 b due to the respective time components of the two white points. The two white points are within the white field described above according to the ECE R48 regulation. Depending on the mode of operation and the absolute current level in the half-waves, the white points may also lie in other areas of the CIE standard color diagram.
In Fig. 4 wird nun die absoluten Stromhöhe der unteren Stromwerte 216, 426 ver- ändert und gleichzeitig wie in Fig. 2 der Tastgrad ebenfalls verändert. Die Zeitdauer des HIGH-Pulses 414, 424 ist in Fig. 4b länger, die des LOW-Pulses 416, 426 kürzer. Dadurch ist der arithmetische Mittelwert des Stromes höher, und die abgestrahlte Lichtintensität ebenfalls. Der gegenüber Fig. 4a abgesenkte untere Absolutwert der Stromhöhe 426 führt zu einer weiteren Aufspreizung der beiden Weiß- punkte gemäß dem Unterschied der Stromwerte 424, 426 und damit zu einer Veränderung des integralen Farbeindrucks. Es werden also wie in den vorange-
gangenen Figuren die Wellenlängen des abgestrahlten Lichts und damit die Lichtfarbe durch das beschriebene Betriebsschema der LEDs verändert. 4, the absolute current level of the lower current values 216, 426 is changed and, at the same time as in FIG. 2, the duty cycle is also changed. The duration of the HIGH pulse 414, 424 is longer in FIG. 4b, that of the LOW pulse 416, 426 is shorter. As a result, the arithmetic mean of the current is higher, and the radiated light intensity is also higher. The lower absolute value of the current level 426, which is lowered in comparison to FIG. 4a, leads to a further spreading of the two white dots according to the difference of the current values 424, 426 and thus to a change in the integral color impression. Thus, as in the previous Figures gone changed figures, the wavelengths of the emitted light and thus the light color by the described operating scheme of the LEDs.
Fig. 5 wiederum zeigt eine freie Stromform mit variierenden Pulshöhen und mittle™ ren Stromwerten. Hier sind die immer rechteckigen Stromhöhen der verschiedenen Pulse frei aneinander gefügt. Damit kann bei entsprechenden Wissen um die stromabhängige Wellenlängenverschiebungen der verschiedenen Wellenlängen erstens wie bei den oben beschriebenen Verfahren ein entsprechender jeweiliger Farbort (Weißpunkt) eingestellt werden. Im zeitlichen Summenwert aller jeweiligen Weißpunkte ergibt sich ein für das menschliche Auge oder einem Sensor einstellbarer Summenfarbort und damit ein einstellbarer Farbeindruck. Weiterhin kann aber ebenfalls aufgrund des bei entsprechender Stromform geändertem Wellenlängenspektrum auch die Farbwiedergabe lediglich durch die in Fig. 5 beispielhaft beschriebene Ausführungsform verbessert werden. Fig. 5 again shows a free current waveform with varying pulse heights and mean current values. Here are the always rectangular current heights of the different pulses freely joined together. Thus, with appropriate knowledge of the current-dependent wavelength shifts of the different wavelengths, firstly, as in the above-described methods, a corresponding respective color locus (white point) can be set. The temporal sum value of all respective white points results in an adjustable sum color location for the human eye or a sensor and thus an adjustable color impression. Furthermore, however, the color reproduction can also be improved only by the embodiment described by way of example in FIG. 5, likewise due to the wavelength spectrum changed with a corresponding current shape.
Fig. 6 zeigt eine sehr einfache Stromform. Der Strom wird einfach innerhalb der zulässigen Stromgrenzwerte der verwendeten LEDs erhöht oder erniedrigt. Je nach Höhe der Stromform ergibt sich ein entsprechender Weißpunkt. Die Höhe der Stromform bestimmt aber auch die Lichtintensität des abgestrahlten Lichtes. Mit dieser einfachen Stromform kann also der Weißpunkt nicht von der Lichtstärke entkoppelt werden. Fig. 6 shows a very simple current form. The current is simply increased or decreased within the allowable current limits of the LEDs used. Depending on the height of the current form results in a corresponding white point. The height of the current form also determines the light intensity of the emitted light. With this simple current form, the white point can not be decoupled from the light intensity.
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten 31 der ECE Regelung R48, wobei vier verschiedene Weißpunkte 33, 34, 35, 36 für vier verschiedene absolute Stromwerte der Halbleiterlichtquelle angegeben sind. Das CIE Normfarbdiagramm ist ein Diagramm zur Darstellung einer Lichtfarbe eines von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichtes. Eine Erläuterung kann z.B. auf Wikipedia 7 shows a section of a CIE standard color diagram with registered Planck or Black-Body curve and the limit values 31 of the ECE regulation R48, wherein four different white points 33, 34, 35, 36 are indicated for four different absolute current values of the semiconductor light source. The CIE standard color chart is a diagram illustrating a light color of a light emitted from a light source. An explanation may e.g. on Wikipedia
(httpsi//de.wikipedia.org/wiki/ClE-Normvalenzsvstem) abgerufen werden. Die ECE R48 Regelung enthält Vorschriften für Lichtquellen an Fahrzeugen, die im Stra-
ßenverkehr teilnehmen. Für Scheinwerfer ist für das abgestrahlte Licht z.B. der Bereich 31 im CIE Diagramm vorgeschrieben. Dieser Bereich orientiert sich grob entlang der Planck-Kurve 32 und lässt in einem gewissen Bereich um die (httpsi // de.wikipedia.org / wiki / ClE-Normvalenzsvstem) are retrieved. The ECE R48 regulation contains requirements for light sources on vehicles which are in take part in the traffic. For headlamps, for example, area 31 in the CIE diagram is prescribed for the radiated light. This area is oriented roughly along the Planck curve 32 and leaves in a certain range around the
Planck-Kurve 32 herum verschiedene Lichtfarben zu. Je nach Höhe des Absolut- wertes des die LED durchfließenden Stromes verschiebt sich der Weißpunkt des von der LED abgestrahlten Lichtes. Planck curve 32 around different light colors. Depending on the absolute value of the current flowing through the LED, the white point of the light emitted by the LED shifts.
Dabei entsprechen die 4 unterschiedlichen dargestellten Weißpunkte 33, 34, 35 und 36 vier unterschiedlichen Absolutwerten des die LED durchfließenden Stromes: The four different illustrated white points 33, 34, 35 and 36 correspond to four different absolute values of the current flowing through the LED:
Weißpunkt 33: 200mA Weißpunkt 34: 500mA White point 33: 200mA white point 34: 500mA
Weißpunkt 35: 1000mA White point 35: 1000mA
Weißpunkt 36: 1500mA White point 36: 1500mA
Abhängig von der Stromhöhe kann also eine Verschiebung des Farbortes des Lichts erreicht werden und damit eine für das menschliche Auge unterschiedliche Anmutung des abgestrahlten Lichtes. Bei einem Wechsel der Stromstärke wie in den Figuren 2 bis 5 beschrieben werden also in den jeweiligen Taktzeiten verschiedene Farborte eingestellt und damit im zeitlichen Summenwert ein daraus resultierender integraler Farbeindruck für das menschliche Auge oder einem Sensor, beispielsweise einem Kamera-CCD-Chip. Depending on the current level, therefore, a shift of the color location of the light can be achieved and thus a different impression of the radiated light for the human eye. In the case of a change in the current intensity as described in FIGS. 2 to 5, different color locations are thus set in the respective cycle times and thus in the temporal sum value a resulting integral color impression for the human eye or a sensor, for example a camera CCD chip.
Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines CIE-Normfarbdiagramms mit eingetragener Planck- oder Black-Body Kurve und den Grenzwerten 31 der ECE Regelung R48. Zusätzlich sind hier noch die verschiedenen Standard Automotive Binningklassen für weiße LEDs 81 bis 87 eingetragen. Es ist gut zu sehen, dass auch innerhalb der Binningklassen der Farbort der einzelnen LEDs nicht einheitlich sein muss sondern sich innerhalb des dargestellten Vierecks der jeweiligen Klasse 81 bis 87 bewegen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, den Farbort z.B. bei einem Scheinwerfer so anzupassen, dass zumindest einige LEDs derselben Binningklasse oder einer benachbarten Binningklasse das Licht mit im Wesentli-
chen demselben Farbort abstrahlen, so dass das Aussehen z.B. eines Fahrzeuges nach außen hin einheitlicher ist. 8 shows a section of a CIE standard color diagram with a registered Planck or Black Body curve and the limit values 31 of the ECE regulation R48. In addition, the various standard automotive binning classes for white LEDs 81 to 87 are also entered here. It is good to see that even within the binning classes, the color location of the individual LEDs need not be uniform but can move within the illustrated quadrant of the respective class 81 to 87. With the method according to the invention, it is now possible to adapt the color location, for example in the case of a headlight, such that at least some LEDs of the same binning class or of a neighboring binning class transmit the light with essentially the same color. radiate the same color, so that the appearance of eg a vehicle is more uniform towards the outside.
Fig. 9 zeigt die Funktionen der X (Cx) und Y (Cy) Koordinaten des Weißpunktes auf der CIE-Normfarbtafel über den Betriebsstrom der LED. Es ist gut zu sehen dass die Koordinaten eine recht starke Abhängigkeit vom Absolutwert des Betriebsstroms aufweisen. Die Kurvenverläufe über den Betriebsstrom verlaufen dabei nichtlinear. Bei steigendem Strom durch die LED verringern sich die Cx und Cy Koordinaten werte hin zu kleineren Werten, was einer Verschiebung ins blaue be- ziehungsweise zu höherer Lichtfarbe hin bewirkt. Bei der Verwendung anderer Leuchtstoffzusammensetzungen können die Kurven unterschiedlich zu der in Fig. 9 dargestellten sein. Somit lässt sich durch Auswahl geeigneter Leuchtstoffe der Kurvenverlauf an die zu erfüllenden Anforderungen einstellen bzw. anpassen. Damit ist es auch möglich, weitere Farbortbereiche innerhalb des CIE-Farbdreiecks einzustellen. Fig. 9 shows the functions of the X (Cx) and Y (Cy) coordinates of the white point on the CIE standard color chart over the operating current of the LED. It is good to see that the coordinates have a very strong dependence on the absolute value of the operating current. The curves over the operating current run non-linearly. As the current through the LED increases, the Cx and Cy coordinate values decrease to smaller values, causing a shift toward the blue or higher light color. When using other phosphor compositions, the curves may be different from those shown in FIG. 9. Thus, by selecting suitable phosphors, the curve shape can be adjusted or adapted to the requirements to be met. This also makes it possible to set additional color loci within the CIE color triangle.
Fig. 10 zeigt die Funktion 1 1 der Lichtintensität über den mittleren Betriebsstrom der LED. Diese ist annähernd linear, mit höheren Strömen fällt die Effizienz der LED aufgrund der höheren Betriebstemperaturen und damit der verminderten Konver- sionseffizienz des Leuchtstoffs leicht ab. Beim Nennstrom der LED hat die Fig. 10 shows the function 1 1 of the light intensity over the average operating current of the LED. This is approximately linear, with higher currents the efficiency of the LED drops slightly due to the higher operating temperatures and thus the reduced conversion efficiency of the phosphor. When rated current of the LED has the
Lichtintensität einen Wert von 1 . Light intensity is a value of 1.
Die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes kann nun von der Intensität des abgestrahlten Lichtes entkoppelt werden, wenn die LED mit einem getakteten Strom, z.B. mit einer Pulsweitenmodulation (PWM) betrieben wird. Dabei kann in der stromfließenden Halbwelle der Absolutwert des Stromes und damit der Weißpunkt des abgestrahlten Lichtes eingestellt werden, während über das Tastverhältnis der mittlere Strom und damit die Intensität des abgestrahlten Lichtes eingestellt werden kann. The color temperature of the emitted light can now be decoupled from the intensity of the emitted light when the LED is supplied with a pulsed current, e.g. is operated with a pulse width modulation (PWM). In this case, in the current-flowing half-wave of the absolute value of the current and thus the white point of the emitted light can be adjusted, while on the duty cycle of the average current and thus the intensity of the emitted light can be adjusted.
Dieser Effekt wird nun dazu benutzt, um verschiedene Lichtfunktionen bei Fahr- zeugen positiv aufzuwerten.
Zum Beispiel kann bei einem LED-Scheinwerfer beim Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht die Lichtfarbe des Scheinwerferlichtes ebenfalls umgeschaltet werden, um z.B. beim Fernlicht eine höhere Farbtemperatur als beim Abblendlicht zu realisieren. Die Einstellung der Lichtfarbe kann auch abhängig von der Geschwindigkeit sein, z.B. kann mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeuges eine höhere Lichtfarbe eingestellt werden. Die Lichtfarbe kann dann bei einer Geschwindigkeit von 50km/h etwa 4000K betragen und mit steigender Geschwindigkeit ebenfalls steigen um bei 200km/h etwa 6500K zu betragen. Weiterhin kann die Lichtfarbe auch abhängig von dem aktuellen Wetter sein, in dem sich das Fahrzeug befindet. Hierfür kann z.B. ein Regensensor eines Automobils verwendet werden, und bei Regen die Lichtfarbe hin zur niedrigeren Farbtemperaturen verändert werden, da damit eine bessere Sicht gegeben ist. This effect is now used to positively enhance various light functions in vehicles. For example, in an LED headlamp when switching between low beam and high beam, the light color of the headlight can also be switched to realize, for example, the high beam color temperature higher than the dipped beam. The setting of the light color can also be dependent on the speed, for example, a higher light color can be set with increasing speed of the vehicle. The light color can then be at a speed of 50km / h about 4000K and with increasing speed also rise to be at 200km / h about 6500K. Furthermore, the light color can also be dependent on the current weather in which the vehicle is located. For this purpose, for example, a rain sensor of an automobile can be used, and when it rains, the light color can be changed to lower color temperatures, as this gives a better view.
Auch kann die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes abhängig von der Au- ßentemperatur sein. Es ist auch denkbar die Farbtemperatur abhängig von der Temperatur der LEDs. Generell kann die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes von Umwelteinflüssen wie Regen, Schnee, Nebel, Tag, Nacht oder Dämmerung abhängig sein, um positive Effekte auf den Fahrer zu erzielen und die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen. Auch ist es möglich, durch das Verfahren der gemäß oben beschriebenen einstellbaren Lichtfarben bzw. des sich daraus ergebenden integralen Farbeindrucks, die Lichtfarbe an die altersmäßig veränderte spektrale Augenempfindlichkeit des Fahrzeugführers und/oder der Mitreisenden zumindest teilweise anzupassen, zum Beispiel, indem der Blauanteil gemäß des Alters erhöht wird. Hierbei kann die in Betracht kommende Person eine Altersangabe einstellen oder mittels einerThe color temperature of the emitted light can also be dependent on the outside temperature. It is also conceivable the color temperature depending on the temperature of the LEDs. In general, the color temperature of the radiated light can be dependent on environmental influences such as rain, snow, fog, day, night or dusk, in order to achieve positive effects on the driver and to increase road safety. It is also possible, by the method of the adjustable light colors described above or the resulting integral color impression, to at least partially adapt the light color to the age-changed spectral eye sensitivity of the vehicle driver and / or passengers, for example by adjusting the blue component in accordance with the Age is increased. Here, the person in question can set an age or by means of a
Biofeedback-Methode (z.B. Augenvermessung durch Bord-Kamera) dem Fahrzeug zur Verfügung stellen. Dieses Verfahren kann somit insbesondere auf für die sich altersgemäß veränderte Dämmerungs- und Nachtempfindlichkeit der menschlichen Augensensoren (Stäbchen, Zapfen) angewandt werden, womit die Fahrsicherheit erhöht wird.
In einer Ausgestaltung sind dabei eine Vielzahl von LEDs auf einem Modul angeordnet und werden alle gemeinsam von einem PWM-Signal angesteuert, so dass alle LEDs auf den gleichen jeweiligen Weißpunkt eingestellt werden. Die LEDs können dabei in Serie oder parallel geschaltet sein. Es kann aber auch eine Mischform von Serien- und Parallelschaltung vorkommen. Biofeedback method (eg eye measurement by on-board camera) provide the vehicle. This method can thus be applied in particular for the age-related changes in twilight and night sensitivity of the human eye sensors (rods, cones), whereby the driving safety is increased. In one embodiment, a plurality of LEDs are arranged on a module and are all controlled jointly by a PWM signal, so that all the LEDs are set to the same respective white point. The LEDs can be connected in series or in parallel. But it can also occur a hybrid form of series and parallel connection.
In einer anderen Ausgestaltung werden die auf dem Modul angeordneten LEDs in einer oder mehreren Gruppen aufgeteilt. Diese Gruppen können vom Betriebsgerät einzeln mit unterschiedlichen Strom/Tastverhältnissen angesteuert werden und somit jeweils in unterschiedlichen, sich aus den jeweiligen Stromstärken erge- benden, Lichtfarben leuchten. In another embodiment, the LEDs arranged on the module are divided into one or more groups. These groups can be individually controlled by the operating device with different current / duty ratios and thus in each case shine in different, resulting from the respective current strengths, light colors.
Fig. 1 1 zeigt ein Leuchtmodul 1 in einer ersten Ausführungsform mit zwei Gruppen von LEDs 5, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Die LEDs 5 sind auf diesem Modul kreisflächenförmig angeordnet. Dabei werden die LEDs in eine Gruppe innerer LEDs 51 und eine Gruppe äußerer LEDs 52 angeordnet. Diese können unterschiedlich angesteuert werden, so dass z.B. die Gruppe äußerer LEDs 52 mit einer höheren Farbtemperatur betrieben werden als die Gruppe innerer LEDs 51 , oder auch umgekehrt. Fig. 1 1 shows a lighting module 1 in a first embodiment with two groups of LEDs 5, which can be controlled independently. The LEDs 5 are arranged in a circular surface on this module. In this case, the LEDs are arranged in a group of inner LEDs 51 and a group of outer LEDs 52. These can be controlled differently, so that e.g. the group of external LEDs 52 are operated at a higher color temperature than the group of internal LEDs 51, or vice versa.
Fig. 12 zeigt ein Leuchtmodul einer zweiten Ausführungsform mit fünf Gruppen von LEDs, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Hierbei gibt es vier äußere Gruppen 531 , 532, 533 und 534, die außen in Umfangsrichtung auf der kreisförmigen Fläche des LED-Moduls 1 angeordnet sind. Eine innere Gruppe 535 umfasst die inneren LEDs 5, die keiner der äußeren Gruppe angehören. Auch hier ist das Betriebsgerät eingerichtet, die Gruppen unabhängig voneinander anzusteuern und über die Verhältnisse von absoluter Stromhöhe und Tastverhältnis unterschiedliche Lichtfarben bei gleichbleibender Leuchtintensität zu erreichen. Hierbei können z.B. die äußeren Gruppen auch zeitlich versetzt voneinander mit verschiedenen Lichtfarben betrieben werden, so dass sich ein über die Zeit än- dernder Lichteffekt ergibt. Dies kann eine Art Lauflicht sein, beispielsweise im
Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigesinn oder mit wechselnden Uhrzeigersinn, oder auch ein blinkender Betrieb, zum Beispiel alle vier äußeren Gruppen gleichzeitig, oder auch wechselseitig, so dass zwei sich gegenüberliegenden Au- ßen-Gruppen gemeinsam angesteuert werden und zwar mit einem anderen Takt- Verhältnis als die beiden andere Außen-Gruppen, oder dass zwei benachbarte Außengruppen unterschiedlich angesteuert werden als die beiden anderen Außen-Gruppen. Hierbei ist zu beachten, dass die LEDs nicht ausgeschaltet werden, sondern lediglich in der Lichtfarbe umgeschaltet werden. Auch ist es möglich, die innere Gruppe und einige oder alle Außengruppen mit derselben Taktmodulation gegengetaktet anzusteuern, das heißt, dass die jeweiligen Pulsformen der beiden gegengetakteten Gruppen um den jeweiligen mittleren Stromwert gespiegelt sind, so dass also beispielweise, wenn die äußeren LED-Gruppen einen Fig. 12 shows a lighting module of a second embodiment with five groups of LEDs, which can be controlled independently. Here, there are four outer groups 531, 532, 533 and 534, which are arranged outside in the circumferential direction on the circular surface of the LED module 1. An inner group 535 includes the inner LEDs 5 that do not belong to any of the outer groups. Here, too, the operating device is set up to control the groups independently of one another and to achieve different light colors with the same luminous intensity via the ratios of absolute current height and duty cycle. In this case, for example, the outer groups can also be operated offset in time with different light colors, resulting in a changing light effect over time. This can be a kind of running light, for example in the Clockwise or counterclockwise or clockwise, or even a flashing operation, for example, all four outer groups simultaneously, or even mutually, so that two opposite outer groups are controlled together with a different clock ratio than the two other outdoor groups, or that two adjacent outdoor groups are controlled differently than the other two outside groups. It should be noted that the LEDs are not switched off, but only switched in the light color. It is also possible to control the inner group and some or all outer groups counter clocked with the same clock modulation, that is, that the respective pulse shapes of the two counter-clocked groups are mirrored around the respective average current value, so that, for example, when the outer LED groups a
HIGH-Stromwert erhalten, die innere Gruppe einen LOW-Stromwert erhält und umgekehrt. Hier ist also eine Vielzahl von Variationen möglich, die alle einen zeitlich und/oder örtlich veränderten Farbeindruck bewirken. HIGH current value obtained, the inner group receives a LOW current value and vice versa. So here is a variety of variations possible, all cause a temporally and / or locally changed color impression.
Fig. 13 zeigt ein Leuchtmodul einer dritten Ausführungsform mit vier Gruppen von LEDs, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Hier sind die LEDs 5 quadratisch angeordnet und die Gruppen in vier Balken 541 , 542, 543, 544 angeordnet, die zusammen wiederum das Quadrat ergeben. Werden auch hier die Gruppen in einer zeitlich ablaufenden Reihenfolge, also zum Beispiel zuerst die Gruppe 541 , dann die Gruppe 542 und so weiter, mit unterschiedlichen Lichtfarben betrieben, so lassen sich Wisch- oder Blinkeffekte erzielen. Dabei können die Gruppen horizontal (Zeilen) oder vertikal (Spalten) ausgerichtet sein. Auch können Gruppen definiert werden, bei denen LEDs verschiedener Zeilen und Spalten zu einer neuen Gruppe zusammengefasst werden. Die Gruppeneinteilung kann zeitlich konstant sein oder sich zum Beispiel nach konstanten, frei definierten oder zufälligen Zeitabständen ändern, beispielsweise durch ein dafür vorgesehenes Betriebsprogramm. Wie weiter oben bereits erwähnt, kann dieser Effekt dazu benutzt werden, um verschiedene Lichtfunktionen bei Fahrzeugen positiv aufzuwerten oder bei unterschiedlichen Fahrbedingungen (Geschwindigkeit, Wetter, Sichtverhältnisse, etc.) zum Einsatz kommen.
Im Allgemeinen lässt sich dieses Betriebsverfahrens zur Einstellung des Farbeindrucks auch auf andere Lichtquellen anwenden, so zum Beispiel auf organische Leuchtdioden OLED, auf Laser-Activated-Remote-Phosphor LARP Lichtquellen und auf nicht phosphorkonvertierte Leuchtdioden LED, sowie auf eine Kombination dieser Lichtquellen. Fig. 13 shows a lighting module of a third embodiment with four groups of LEDs which can be controlled independently. Here, the LEDs 5 are arranged square and the groups are arranged in four bars 541, 542, 543, 544, which together again form the square. If here too the groups are operated in a time-sequential order, that is to say first the group 541, then the group 542 and so on, with different light colors, then wiping or blinking effects can be achieved. The groups can be aligned horizontally (rows) or vertically (columns). It is also possible to define groups in which LEDs of different rows and columns are combined to form a new group. The group division can be constant in time or, for example, change according to constant, freely defined or random time intervals, for example by means of a dedicated operating program. As already mentioned above, this effect can be used to positively enhance various light functions in vehicles or in different driving conditions (speed, weather, visibility, etc.) are used. In general, this operating method for adjusting the color impression can also be applied to other light sources, such as organic light-emitting diodes OLED, to laser-activated remote phosphor LARP light sources and to non-phosphorus converted light emitting diodes LED, as well as to a combination of these light sources.
Auch müssen die sich mit den jeweilig anliegenden Puls- bzw. Takt-Verhältnissen einstellbaren Weißpunkte nicht nur innerhalb der ECE-Weißfeldes gemäß der Regelung R48 liegen, sondern können auch in anderen Bereichen des Farbdreiecks liegen. Damit wird dieses Verfahren auch für Anwendungen z.B. aus den Bereichen Architekturbeleuchtung, Effektbeleuchtung, Unterwasserbeleuchtung, Signalleuchten, Schiffscheinwerfer, und Studiobeleuchtung, anwendbar. Also, the adjustable with the respective pulse or clock ratios white points must not only lie within the ECE white field according to the scheme R48, but may also be in other areas of the color triangle. Thus, this method is also used for applications e.g. from the fields of architectural lighting, effect lighting, underwater lighting, signal lights, ship lights, and studio lighting, applicable.
Auch können die Zeitdauern der Taktraten, also die zeitliche Länge der jeweiligen HIGH- und LOW- Stromwerte dem Integrationsverhalten des menschlichen Auges und/oder eines Foto-Sensors und/oder eines Kamera-Chips angepasst sein. Diese Zeitintervalle können im Bereich von Mikrosekunden, Millisekunden oder Sekundenbereich sein. Also, the durations of the clock rates, ie the time length of the respective HIGH and LOW current values, can be adapted to the integration behavior of the human eye and / or a photo sensor and / or a camera chip. These time intervals can be in the range of microseconds, milliseconds or seconds.
Dieses Verfahren lässt sich auch in abgewandelter Form auf Puls- bzw. Taktsequenzen anwenden, bei denen der LOW-Stromwert auf Null abgesenkt wird. Die damit einhergehende Absenkung des Lichtniveaus kann zum Beispiel dann an- gewendet werden, wenn ein Scheinwerfer bei veränderten oder speziell eingestellter Lichtfarbe langsam auf- oder abgeblendet werden soll.
This method can also be applied in a modified form to pulse or clock sequences in which the LOW current value is lowered to zero. The concomitant lowering of the light level can be used, for example, when a headlight is to be slowly faded in or out when the light color is changed or specially set.
„ n " N
19 19
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Leuchtmodul 1 light module
5 Leuchtdioden, LEDs 5 LEDs, LEDs
51 Gruppe innerer LEDs 51 group of internal LEDs
52 Gruppe äußerer LEDs 52 Group of external LEDs
531 - 534 Gruppe äußerer LEDs 531 - 534 Group of external LEDs
535 Gruppe innerer LEDs 535 group of internal LEDs
541 - ■544 Balkenförmige Gruppe von LEDs 541 - ■ 544 Bar-shaped group of LEDs
1 1 Funktion der Lichtintensität über den mittleren Betriebsstrom der LED 1 1 Function of the light intensity via the average operating current of the LED
31 Grenzwertkurve der ECE Regelung R48 im CIE Normfarbdiagramm31 ECE Regulation R48 limit curve in the CIE standard color diagram
32 Black-Body oder Planckkurve im CIE Normfarbdiagramm 32 Black-Body or Planck curve in CIE standard color chart
33-36 Weißpunkte im CIE Normfarbdiagramm 33-36 white points in the CIE standard color chart
81 -87 Standard Automotive Binningklassen für Scheinwerfer 81 -87 Standard Automotive Binning classes for headlights
1 10 Gleichstrom 1 10 DC
210, 220 Stromwellenform des getakteten Stromes 210, 220 current waveform of the pulsed current
212, 222 arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes 212, 222 arithmetic mean of the clocked current
214, 224 oberer Absolutwert des getakteten Stromes 214, 224 upper absolute value of the pulsed current
216, 226 unterer Absolutwert des getakteten Stromes 216, 226 lower absolute value of the clocked current
310, 320 Stromwellenform des getakteten Stromes 310, 320 Current waveform of the pulsed current
312, 322 arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes 312, 322 arithmetic mean of the clocked current
314, 324 oberer Absolutwert des getakteten Stromes 314, 324 upper absolute value of the pulsed current
316, 326 unterer Absolutwert des getakteten Stromes 316, 326 lower absolute value of the clocked current
410, 420 Stromwellenform des getakteten Stromes 410, 420 current waveform of the pulsed current
412, 422 arithmetischer Mittelwert des getakteten Stromes 412, 422 Arithmetic mean of the clocked current
414, 424 oberer Absolutwert des getakteten Stromes 414, 424 upper absolute value of the pulsed current
416, 426 unterer Absolutwert des getakteten Stromes 416, 426 lower absolute value of the clocked current
510 Stromwellenform des getakteten Stromes 510 Current waveform of the pulsed current
512, 522 arithmetischer Mittelwert eines Zeitraums des getakteten Stromes 512, 522 Arithmetic mean of a period of the clocked current
610 Gleichstrom unterschiedlicher Höhe
610 DC different height
Claims
1 . Leuchtmodul für ein Fahrzeug, aufweisend: 1 . Light module for a vehicle, comprising:
Mindestens eine Halbleiterlichtquelle, At least one semiconductor light source,
- ein Betriebsgerät zum Betreiben der mindestens einen Halbleiterlichtquelle welches eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mit einem ersten getakteten Strom zu betreiben, an operating device for operating the at least one semiconductor light source which is set up to operate the at least one semiconductor light source with a first clocked current,
wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die absolute Stromhöhe in einem Takt des ersten getakteten Stromes und den arithmetischen Mittelwert des ersten getakteten Stromes unabhängig voneinander zu verändern, wobei ein in Lichtabstrahlrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle optisch nachgeschaltetes Konversionselement zum teilweisen Umwandeln des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichtes in Licht anderer Wellenlängen vorgesehen ist, so dass zusammen mit dem abgestrahlten Licht der Halbleiterlichtquelle weißes Licht entsteht, welches die Anforderungen der ECE Norm R48 erfüllt, wherein the operating device is set up to independently change the absolute current level in one cycle of the first clocked current and the arithmetic mean value of the first clocked current, wherein a conversion element optically connected in the light emission direction of the at least one semiconductor light source for partially converting the radiated from the at least one semiconductor light source Light is provided in light of different wavelengths, so that together with the emitted light of the semiconductor light source produces white light, which meets the requirements of ECE R48 standard,
wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer ersten Halbwelle mit einem ersten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der ersten Halbwelle ab- gestrahlte Licht ein erster Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds gemäß der wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a first half-wave with a first current value which is greater than zero, wherein a first color locus within the ECE white field according to the first half-wave is emitted for the light emitted in the first half-wave
Regel R48 einstellt, Rule R48 stops,
wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist, die mindestens eine Halbleiterlichtquelle in einer zweiten Halbwelle mit einem zweiten Stromwert zu betreiben, der größer als Null ist, wobei sich für das in der zweiten Halbwelle abgestrahlte Licht ein zweiter Farbort innerhalb des ECE-Weißfelds gemäß der Regel R48 einstellt, wherein the operating device is set up to operate the at least one semiconductor light source in a second half-wave with a second current value which is greater than zero, wherein a second color locus within the ECE white field sets in accordance with rule R48 for the light emitted in the second half-wave .
dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste und der zweite Farbort voneinander unterscheiden. characterized in that the first and the second color coordinates differ from one another.
2. Leuchtmodul gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Halbleiterlichtquellen aufweist, die mit dem ersten getakteten Strom betrie-
ben werden. 2. Light module according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of semiconductor light sources which operate with the first clocked current. ben.
3. Leuchtmodul gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Halbleiterlichtquellen aufweist, die in mindestens zwei Gruppen zusammengefasst sind, wobei das Betriebsgerät eingerichtet ist die erste Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit dem ersten getakteten Strom zu betreiben, und die zweite Gruppe von Halbleiterlichtquellen mit einem zweiten getakteten Strom zu betreiben. 3. Light module according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises a plurality of semiconductor light sources, which are combined into at least two groups, wherein the operating device is adapted to operate the first group of semiconductor light sources with the first clocked current, and the second group of semiconductor light sources with a second clocked current to operate.
4. Leuchtmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der getaktete Strom ein pulsmodulierter Strom ist. 4. Light module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pulsed current is a pulse-modulated current.
5. Leuchtmodul gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der getaktete Strom ein pulsweitenmodulierter Strom ist. 5. Light module according to claim 4, characterized in that the pulsed current is a pulse width modulated current.
6. Leuchtmodul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät eingerichtet ist, das Verhältnis der absoluten Stromhöhe zum Wert des arithmetischen Mittelwertes des getakteten Stromes mittels des Tastverhältnisses der Pulsweitenmodulation einzustellen. 6. Light module according to claim 5, characterized in that the operating device is set up to set the ratio of the absolute current level to the value of the arithmetic mean value of the pulsed current by means of the pulse duty factor of the pulse width modulation.
7. Leuchtmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, mehrere Lichtfunktionen für ein Fahrzeug bereitzustellen. 7. Lighting module according to one of the preceding claims, characterized in that it is adapted to provide a plurality of lighting functions for a vehicle.
8. Leuchtmodul gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, verschiedene Lichtfunktionen des Fahrzeuges mit unterschiedlichen absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes zu bewerkstelligen.
8. lighting module according to claim 7, characterized in that it is arranged to accomplish various lighting functions of the vehicle with different absolute current levels of the pulsed current.
Leuchtmodul gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei m destens einer Lichtfunktion die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes situationsbedingt angepasst werden. Luminous module according to claim 8, characterized in that m at least one light function, the absolute current levels of the clocked current can be adjusted depending on the situation.
10. Leuchtmodul gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes aufgrund einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst werden. 10. Light module according to claim 9, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current are adjusted due to a current speed of the vehicle.
1 1 . Leuchtmodul gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes aufgrund der Wetterverhältnisse, in denen sich das Fahrzeug befindet, angepasst werden. 1 1. Light module according to claim 9, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current due to the weather conditions in which the vehicle is adjusted.
12. Leuchtmodul gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes aufgrund der aktuellen Temperatur der Halbleiterlichtquellen angepasst werden. 12 light module according to claim 9, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current due to the current temperature of the semiconductor light sources are adjusted.
13. Leuchtmodul gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die absoluten Stromhöhen des getakteten Stromes abhängig von der kumulierten Leuchtdauer der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angepasst werden.
13 light module according to claim 9, characterized in that the absolute current levels of the pulsed current are adjusted depending on the cumulative duration of the at least one semiconductor light source.
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