VERFAHREN UND BELEUCHTUNGSSYSTEM ZUM BETRIEB EINES MEHRKANAL-LED-MODULS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein dafür ausgelegtes Beleuchtungssystem zum Betrieb eines Mehrkanal-LED-Moduls.

[0002] Derartige Verfahren und dafür ausgelegte Beleuchtungssysteme werden zur Steuerung von Mehrkanal-LED-Modulen verwendet. Dabei handelt es sich insbesondere um Module mit verschiedenfarbigen LEDs wie RGBW- (Rot-Grün-Blau-Weiß) und RGBA- (Rot-Grün-Blau-Amber) Module. Durch die verschiedenen Farben, insbesondere Rot-Grün-Blau, können durch Mischung unterschiedlichste Farbtöne erzielt werden. Hierfür können die Kanäle individuell angesteuert werden.

[0003] US 6 552 495 B1 zeigt ein Regelsystem und Verfahren zur Erzeugung eines gewünschten Lichts durch eine Vielzahl von roten, grünen und blauen LEDs. Dieses beinhaltet einen Farbsensor, der die erzeugte Lichtfarbe in einem ersten Koordinatensystem, d.h. in RGB misst. Das Signal wird durch ein Modul in ein weiteres Farb-Koordinatensystem transformiert, wobei es sich dabei um ein xLy-Koordinatensystem handelt. Ein zweites Modul wandelt eine Referenzfarbe, angegeben in XYZ-Koordinaten ebenfalls in xLy-Koordinaten um. Ein Addierer berechnet nun die Differenz zwischen der Messung und der Referenz und gibt das Ergebnis einem Controller weiter, der mit Hilfe eines Treibers die LEDs so ansteuert, dass die Differenz kompensiert wird. Bei dem Controller handelt es sich vorzugsweise um eine PI (Proportional Integration) Controller.

[0004] US 2008/01 69770 A1 zeigt ein Verfahren und System zur Übersetzung eines aus drei Komponenten bestehenden Farbsignals, vorzugsweise in einer CIE Skala gegeben, zu einem Farbsignal, das aus n Primärfarben gebildet wird, wobei n ein Integer mit n größer gleich 4 ist. Dabei wird eine CIE-Normfarbtafel verwendet, die aus 2 Farbdimension besteht, welche 2 der 3 Komponenten des Farbesignals darstellt.
Die n Primärfarben werden von n LEDs mit verschiedenen Wellenlängen gebildet.
Diese werden in dem Verfahren auf der CIE-Normtafel als Punkte P1 bis Pn eingetragen. Anschließend wird mindestens ein Punkt P0 durch Linearkombination der Punkte P1 bis Pn gebildet, der vorzugsweise auf oder in der Nähe der Black-Body Kurve liegt. Da sich der Punkt P0 zwischen den Punkten P1 bis Pn befindet, können nun Dreiecke gebildet werden, wobei jedes Dreieck aus Linien zwischen P0 und zwei benachbarten Punkten aus P1 bis Pn besteht. Anschließend wird das Farbsignal als Punkt Px eingetragen und von einer Steuereinheit ermittelt, in welchem Dreieck es sich befindet. Daraus ergibt sich, welche beiden Punkte aus P1 bis Pn neben P0 am nächsten an Px liegen. Mittels dieser drei Punkte kann nun von der Steuereinheit eine Linearkombination ermittelt werden, deren Lösung dem Punkt Px entspricht. Danach wird noch die optimale Linearkombination für P0 von der Steuereinheit gewählt, um einen maximalen CRI-Wert und eine maximale Leuchteffizienz zu erzielen, wobei verschiedene Linearkombinationen in einem Speicher zur Verfügung stehen. Zum Schluss muss noch, vor Betreiben der LEDs mit den ermittelten Parametern, die Helligkeit der Linearkombination der 3 Punkte so angepasst werden, dass diese der dritten Komponente des Farbsignals entspricht.

[0005] Beim Stand der Technik sind zwar Verfahren und Systeme zur Anpassung von RGB-LEDs an eine x,y-Zielfarbe nach der ICC-Normfarbtafel gezeigt, allerdings erfordert diese Anpassung recht aufwendige Berechnungen. Dementsprechend werden auch teure Recheneinheiten, wie Cordic Prozessoren, DSPs (Digitale Signalprozessoren) oder ASICs etc., benötigt. Insbesondere muss die Recheneinheit im Stande sein, komplexe mathematische Algorithmen zu berechnen. Außerdem verlängert sich dadurch die Rechenzeit und damit die Zeit der Anpassung der Beleuchtung an die Zielvorgabe.

[0006] Aus der US 6,894,442 B1 ist ein Steuersystem für Mehrkanal LEDs bekannt. Wenn dabei ein neuer Farbwert vorgegeben wird, wird in einer ersten Phase eine Regelschleife für den Farbwert deaktiviert und es erfolgt eine Einstellung aufgrund von Abschätzungen (approximations). Erst in einer zweiten Phase wird dann die Regelschleife wieder aktiviert.

[0007] Die US 2008/297066 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer Leuchtenvorrichtung mit einem Flusssensor und zwei unterschiedlich gefärbten Lichtquellen. Gemäß dem Verfahren werden die beiden Lichtquellen gemäß einem Muster an und aus geschalten. In zu dem Muster entsprechend vorbestimmten Intervallen erfasst der Flusssensor Messdaten.

[0008] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und dafür ausgelegtes Beleuchtungssystem bereitzustellen, welches für die Anpassung der Beleuchtungseigenschaften an eine Zielvorgabe nur einen geringen Rechenaufwand erfordert.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0010] Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren zur Regelung eines Mehrkanal-LED-Moduls, gemäß Anspruch 1.

[0011] Erfindungsgemäß ist die vorbestimmte Farbe vorzugsweise in x,y-Koordinaten in einer ICC-Normfarbtafel gegeben.

[0012] Bei dem Mehrkanal-LED-Modul kann es sich um ein Vierkanal-LED-Modul, insbesondere um ein RGBW- (Rot-Grün-Blau-Weiß) oder RGBA (Rot-Grün-Blau-Amber)-LED-Modul handeln. An jedem Kanal ist dabei mindestens eine LED angeschlossen.

[0013] Der weiße Kanal kann durch ein RGB-Modul realisiert sein. Alternativ kann er jedoch auch durch mindestens eine blaue LED realisiert ist, wobei sich im Emissionsbereich der blauen LED ein Wellenlängenkonvertierungsmittel befindet, das zumindest die Wellenlänge eines Teils der ausgetretenen Strahlung in eine andere Wellenlänge umwandelt.

[0014] Bei dem Amber Kanal handelt es sich vorzugsweise um einen weißen Kanal, bei dem im Austrittswinkel des Lichts der angeschlossenen LED/LEDs ein bernsteinfarbenes Ergänzungsmittel hinzugefügt ist.

[0015] Die Regelung der einzelnen Kanäle kann über PWM (Pulse Width Modulation) erfolgen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass keine Regelung durch den Ansteuerstrom notwendig ist. Deshalb kann der Ansteuerstrom auf einen konstanten Wert eingestellt werden.

[0016] Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung ist die Tatsache, dass die Einstellung des ausgestrahlten Lichts des Mehrkanal-LED-Moduls auf die vorbestimmte Farbe ausschließlich durch Bit-Vergleiche erfolgen kann.

[0017] Erfindungsgemäß kann die zu Regelungszwecken zurückgeführte Lichtfarbe in RGB-Koordinaten gegeben sein.

[0018] Die RGB-Koordinaten der zurückgeführten Lichtfarbe können zum Vergleich mit der vorbestimmten Farbe in x,y-Koordinaten der ICC-Normfarbtafel und einen Parameter für die Helligkeit transformiert werden.

[0019] Die Grobregelung erfolgt vorzugsweise über eine Untergruppe der Kanäle, wobei es sich bei der Untergruppe um den roten und den grünen Kanal handeln kann.

[0020] Der vorgegebene Toleranzbereich, der die Schwelle zwischen der Grob- und der Feinregelung darstellt, ist vorzugsweise ein Vielfaches eines erlaubten Fehlerwerts.

[0021] In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Feinregelung so lange, bis das ausgestrahlte Licht soweit der vorgegeben Farbe entspricht, dass der Fehler, also die Abweichung, nicht größer als der erlaubte Fehlerwert ist.

[0022] Eine Regelung des blauen und des weißen / bernsteinfarbenen Kanals kann dann erfolgen, wenn die eingestellte PWM-Tastverhältnisse des roten und grünen Kanals oberhalb eines erlaubten Maximalwerts oder unterhalb eines erlaubten Minimalwerts liegen.

[0023] Die Erfindung betrifft auch ein Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 12.

[0024] Vorzugsweise weist das Beleuchtungssystem einen Speicher auf.

[0025] Die Regeleinheit kann so ausgelegt sein, dass sie ausschließlich Bitvergleiche durchführt.

[0026] Bei der Sensorvorrichtung kann es sich um einen RGB-Farbsensor handeln.

[0027] Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1

eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand einer ICC-Normfarbtafel

Fig. 2

ein Vektordiagramm, dass die Regelungsmöglichkeiten durch Variation der Leuchtintensität der einzelnen LEDs wiedergibt

Fig.

3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 4

ein schematisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems

[0028] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes erläutert.

[0029] In Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei wird das Verfahren an Hand einer ICC-Normfarbtafel erläutert.

[0030] Die ICC-Normfarbtafel wird in x-y Koordinaten wiedergegeben. Im Wesentlichen wird ein Farbraum gezeigt, der die Form eines Dreiecks aufweist. In diesem Dreieck befinden sich alle vom Menschen sichtbare Farben, die durch einen X,Y,Z-Raum definiert werden. Auf Grund einer besseren Visualisierung wurde dieser 3-dimensionale X,Y,Z Raum auf einen 2-dimesionalen x,y-Raum begrenzt. Diese wird dadurch ermöglicht, dass der Parameter für Helligkeit weggelassen wird. Das bedeutet, dass die ICC-Normfarbtafel aus Fig.1 keine Helligkeitsunterschiede anzeigt. Dieser Parameter ist also separat zu betrachten. Es wird lediglich eine Farbintensität angegeben, wobei der Rand die "reinen" Farben mit der höchsten Sättigung wiedergibt. Innerhalb des Dreiecks befinden sich Mischfarben.

[0031] Auf dem Planckschem Kurvenzug, auch bekannt als Black-Body Linie, befinden sich die Weißpunkte bei unterschiedlichen Farbtemperaturen. Der definierte Weißpunkt E befindet sich dabei x=y=z=0,3333. Ausgehend von diesem nimmt die Farbsättigung in jede Richtung zu und erreicht ihr jeweiliges Maximum am Rand des Dreiecks.

[0032] Der Rand des Dreiecks wird wie bereits erläutert von Primärfarben definiert, die ausschließlich aus einer Wellenlänge bestehen. Einige davon sind in Fig.1 eingezeichnet. Grob betrachtet, befindet sich am oberen Ende des Dreiecks bei einer Wellenlänge von ca. 520 nm die Farbe Grün. Das rechte Eck wird bei etwa 650nm als rot definiert, links unten bei etwa 470nm befindet sich blau.

[0033] Wird nun ein RGB-LED-Modul eingesetzt, so spannen die rote, grüne und blaue LED in diesem Farbraum ein Dreieck auf. Durch Mischen der drei Farben kann jede Farbe innerhalb dieses Dreiecks erzeugt werden. Dies wird vorzugsweise durch unterschiedlich starkes Ansteuern der LEDs realisiert. Dabei ist eine Regelung der LEDs über den Ansteuerstrom denkbar. Bevorzugt wird jedoch eine Ansteuerung mit konstanten Strom und einer variablen PWM (Pulse-Width-Modulation)-Pulsweite. Durch die Verwendung der drei LEDs kann nicht nur jede Farbe innerhalb des Dreiecks erzeugt werden. Es kann darüber hinaus als zusätzlicher Parameter jede unterschiedliche Helligkeitsstufe realisiert werden.

[0034] Durch das Hinzufügen einer vierten Farbe, wie Weiß oder Bernstein, kann eine weitere Verfeinerung der Einstellungsmöglichkeiten erreicht werden. Beim Hinzufügen der bernsteinfarbenen LED kann sogar der erzeugbare Farbraum erhöht werden, da nun der erzeugbare Farbraum nicht mehr durch ein Dreieck, sondern durch ein Viereck aufgespannt wird.

[0035] Ein Kanal steuert dabei eine bestimmte Farbe an, wobei an einem Kanal auch mehr als eine LED angeschlossen sein können. Dies bedeutet, dass beispielsweise am blauen Kanal mehre blaue LEDs angeschlossen sein können.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass zusätzliche Kanäle realisiert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an einem Kanal verschiedenfarbige LEDs angeschlossen werden. Beispielsweise lässt sich ein magentafarbene Kanal dadurch erreichen, dass mindestens eine blaue und mindestens eine rote LED angeschlossen werden.

[0036] Eine Mischung der einzelnen Leuchtfarben wird durch geeignete Mittel, vorzugsweise durch eine Mischscheibe, erreicht.

[0037] In dem in Eig.1 gezeigten Beispiel wird anfangs von einem Vierkanal-RGBA-LED-Modul eine Lichtfarbe erzeugt, die einer Farbe am Punkt A entspricht.

[0038] Die vorbestimmte Zielfarbe entspricht der an Punkt C.

[0039] Erfindungsgemäß wird nun also zuerst eine Grobregelung durchgeführt, bis die ausgestrahlte Lichtfarbe innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs liegt. Dieser wird hier durch den Kreis um Punkt C wiedergegeben. In dieser Grobregelung wird lediglich rot und grün variiert. Blau und Amber (bernsteinfarben) bleiben konstant. Hier wird der Vorteil ausgenutzt, dass eine Variierung von grün grob betrachtet einer Änderung des insgesamt ausgestrahlten Lichts in y-Richtung entspricht. eine Variierung von rot entspricht dagegen grob betrachtet einer Änderung des insgesamt ausgestrahlten Lichts in x-Richtung. Das bedeutet, dass durch unabhängiges Regeln von Rot und Grün unabhängige Dimensionen im Farbraum variiert werden.

[0040] Eine weitere Verdeutlichung hierzu zeigt das Vektordiagramm aus Fig.2. Dabei wird durch eine Verstärkung der grünen LED, bzw. des grünen Kanals, eine Verschiebung in y-Richtung erzielt. Eine Verstärkung der roten LED bedeutet dagegen eine Verschiebung in x-Richtung. Durch eine Verstärkung der blauen LED wird eine Verschiebung grob Richtung Ursprung erreicht. Eine Verstärkung der bernsteinfarbenen LED eine Verschiebung entgegen der von einer Verstärkung der blauen LED, wobei bei der blauen der y-Anteil geringer ist.

[0041] Es wird also nun also in Fig.1 eine Grobregelung nur durch Verändern des roten und des blauen Kanal durchgeführt. Dabei wird eine schnelle Änderung der insgesamt ausgestrahlten Lichtfarbe dadurch erreicht, dass die Änderung der Leuchtintensität einer LED eine größere Schrittweite aufweist.

[0042] Erfindungsgemäß wird darüber hinaus berücksichtigt, ob ein Kanal einen maximal oder minimal erlaubten Grenzwert über- oder unterschritten hat. Ist dies der Fall, so wird eine weitere Regelung mittels des blauen und/oder des weißen Kanals an Stelle des Kanals mit unerlaubt hohen oder niedrigen Ansteuerparametern durchgeführt. Weitere Erläuterungen hierzu sind in der Beschreibung zu Fig.3 zu finden.

[0043] Die Grobregelung wird dann durch eine Feinregelung ersetzt, wenn die insgesamt erzeugte Lichtfarbe an Punkt B, dem weißen Pfeil folgend, angekommen ist, der sich auf dem Kreis um den Zielpunkt C befindet. In der Feinregelung wird zur Änderung eine kleinere Schrittweite verwendet. Außerdem werden nun zur Annäherung an den Zielpunkt C alle Kanäle unabhängig voneinander variiert. Eine Annäherung lässt sich also nun durch Verschiebung in vier verschiedene Richtungen erzielen, wobei die vier Richtungen in Fig.2 dargestellt sind. Die Regelung ist dann beendet, wenn die Ungenauigkeit nicht größer als ein erlaubter Fehlerwert ist.

[0044] Zusätzlich kann ebenfalls noch eine Anpassung der Helligkeit an einen vorgegebenen Wert erfolgen.

[0045] Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0046] In Schritt A erfolgt eine Initialisierung. Hier werden die wesentlichen Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt. Die Schrittweise, mit der eine Anpassung erfolgt wird auf grob (fastStep) eingestellt. Das bedeutet, dass zumindest im ersten Durchlauf des Flussdiagramms eine Grobregelung erfolgt.

[0047] In Schritt B wird überprüft, ob eine weitere Anpassung notwendig ist. Hierbei wird festgestellt, ob die Ungenauigkeit des Ist-werts (x,y) zum Sollwert (Targetx, Targety) innerhalb eines erlaubten Fehlerwerts (error) liegt. Ist dies der Fall, so ist das Verfahren beendet.

[0048] Wenn in Schritt C alle vier Kanäle (RGBW) kleiner als die Hälfte des maximal zulässigen PWM Werts sind, dann wird für jeden Kanal festgestellt, ob der Kanal ausschaltet ist.

[0049] Wenn der jeweilige Kanal nicht aus ist, wird die PWM-Pulsweite dieses Kanals um 50% der maximal zulässigen PWM-Pulsweite erhöht. Ist der Kanal jedoch aus, wird der nächste Kanal überprüft.

[0050] In Schritt D1 werden die Kanäle mit den jeweiligen PWM-Pulsweiten eingestellt.
Daraufhin werden in D2 mittels des Farbsensors die RGB - Istwerte gemessen.

[0051] In D3 erfolgt eine Transformation der RGB - Istwerte in (X,Y,Z) Koordinaten. Diese werden anschließend in x,y,z - Koordinaten umgerechnet. Daraus ergeben sich die sich schließlich die x-Ist (x) und y-Ist (y) Werte.

[0052] In Schritt E wird eine Anpassung des x-Istwerts durch Veränderung des roten Kanals und des y-Istwerts durch Veränderung des grünen Kanals durchgeführt.

[0053] Dabei wird in E1 zuerst x-Ist (x) mit x-Soll (Targetx) verglichen. Falls X-Ist zu klein ist, wird Rot in E2 um einen fastStep erhöht.

[0054] Nun wird in E3 überprüft, ob bereits ein x,y-Istwert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht wurde. Der vorgegebene Toleranzbereich ist dabei ein Vielfaches K des erlaubten Fehlerwerts "error".

[0055] Ist dies der Fall, so wird für Rot auf eine Feinregelung umgeschaltet. Dies wird in D4 dadurch erreicht, dass von fastStep auf fineStep umgeschaltet wird.

[0056] Es ist auch denkbar, dass das Verfahren mehr als zwei Regelungsstufen aufweist. Dies bedeutet, dass es nicht nur eine Grob- und eine Feinregelung gibt. Hierfür kann K eine Variable darstellen, die mit zunehmendem Annähern des Istwerts an den Sollwert geringer wird. Diese Verringerung von K wird dabei jedesmal vorgenommen, wenn eine neue Annäherungsstufe erreicht worden ist. Beim Erreichen einer neuen Annäherungsstufe wird natürlich auch die Änderungs-Schrittweite einer Farbe auf eine kleinere verringert.

[0057] In den Schritten E11 bis E15 wird ein analoges Verfahren für den Fall durchgeführt, dass der x-Istwert zu groß ist.

[0058] In den Schritten E21 bis E35 wird ein zu E1 bis E15 analoges Verfahren für einen Vergleich zwischen dem y-Istwert und dem y-Sollwert mit entsprechender Anpassung von Grün durchgeführt.

[0059] In den Schritte F bis I wird nun überprüft, ob sich die PWM-Pulsweite des roten und/oder des grünen Kanals in einem unerlaubt hohen oder niedrigen Bereich befindet. Ist dies der Falls, so wird mit dem blauen anstelle des roten, bzw. mit dem weißen und dem blauen Kanal anstelle des grünen Kanals geregelt.

[0060] In Schritt F wird also überprüft, ob die bei Rot eingestellte Pulsweite über einem maximal erlaubten Wert liegt. Ist dies der Fall, werden der X-Istwert und der Y-Istwert durch Anpassen des blauen Kanals angepasst.

[0061] Ist in F1 die PWM-Pulsweite von Rot über einem maximal zulässigen Wert, wird diese auf den maximal zulässigen Wert gesetzt. Nun folgt ein zu E1 bis E35 analog ablaufender Vergleich des x-Istwerts und des y-Istwerts, ob diese Werte unter oder über den Soll-Werten liegen. Dabei wird jedoch nicht der rote oder der grüne Kanal angepasst, sondern jeweils der blaue Kanal.

[0062] Es folgt wieder jeweils eine Entscheidung, ob die Schrittgeschwindigkeit von Blau auf Faststep oder Finestep eingestellt werden soll. Diese Entscheidung wird wieder in Abhängigkeit davon getroffen, ob sich der x-Istwert und y-Istwert innerhalb eines K-Fachen des Toleranzbereichs "error" befinden.

[0063] In Schritt G wird überprüft, ob sich Rot unter einem minimal erlaubten Wert UL befindet. Ist dies der Fall, so wird erneut eine Anpassung des x-Istwerts und des y-Istwerts durch Anpassen des blauen Kanals vorgenommen. Ist in Schritt G1 die PWM-Pulsweite von Rot unter dem UL-Wert, dann wird in G2 die Schrittgeschwindigkeit von Rot auf 1 gesetzt.

[0064] Falls die PWM-Pulsweite von Rot kleiner 1 ist, dann wird diese in G4 auf den Wert 0 gesetzt. Erneut folgt nun ein zu F11 bis F45 analoger Vergleich von x-Ist und y-Ist, ob diese Werte unter oder über den Soll-Werten liegen. Dabei wird wieder jeweils der Blau-Kanal angepasst.

[0065] Es folgt wieder jeweils eine Entscheidung, ob die Schrittgeschwindigkeit von Blau auf Faststep oder Finestep eingestellt werden soll. Diese Entscheidung wird wieder in Abhängigkeit davon getroffen, ob sich der x-Ist und y-Ist Wert innerhalb eines K-Fachen des Toleranzbereichs "error" befinden.

[0066] In Schritt H wird überprüft, ob sich die Pulsweite von Grün über einer maximal zulässigen Pulsweite befindet. Ist dies der Fall, so werden der x-Istwert und der y-Istwert durch Verändern der Pulsweite von Blau und Weiß angepasst. Es wird in H1 festgestellt, ob die PWM-Pulsweite von Grün über dem maximal zulässigen PWM-Wert liegt. Ist dies der Fall, so wird der Wert in H2 auf den maximal zulässigen PWM-Wert gesetzt. Erneut wird eine Anpassung auf die in den Schritten F11 bis F45 beschriebene Art vorgenommen, wobei nun nicht nur Blau angepasst wird, sondern Blau und Weiß gemeinsam. Zu beachten ist dabei, dass bei einem zu kleinem x-Istwert Blau und Weiß in H11-H15 jeweils um eine Schrittweite verringert und bei einem zu großem x-Istwert in H21-H25 um eine Schrittweite erhöht werden.

[0067] Beim Vergleich des y-Istwerts mit dem y-Sollwert wird jedoch bei einem zu kleinem y-Istwert die Schrittweite des blauen Kanals in H31-H35 um eine Schrittweite verringert und Weiß um eine Schrittweite erhöht. Bei einem zu großem y-Ist-Wert wird dagegen in H41-H45 Blau um eine Schrittweite erhöht und Weiß um eine Schrittweite verringert.

[0068] In Schritt I wird überprüft, ob sich die Pulsweite des grünen Kanals unter einem minimal erlaubten Wert UL befindet. Ist dies der Fall, so wird erneut eine Anpassung des x-Istwerts und des y-Istwerts durch Anpassen des weißen und des blauen Kanals vorgenommen. Wenn die PWM-Pulsweite von Grün unter dem UL-Wert liegt, wird in I2 die Schrittgeschwindigkeit von Grün auf 1 gesetzt. Falls die PWM-Pulsweite von Grün kleiner 1 ist, wird diese in I4 auf den Wert 0 gesetzt.

[0069] Anschließend wird eine Anpassung von Blau und Weiß auf die in den Schritten H11-H45 beschriebene Weise durchgeführt.

[0070] In Schritt K wird festgestellt, ob die PWM-Pulsweite von Blau über dem maximal zulässigen PWM-Wert liegt. Ist dies der Fall, so wird der Wert auf den maximal zulässigen PWM-Wert gesetzt. Anschließend wird in K3 überprüft, ob die PWM-Pulsweite von Grün unter dem UL-Wert liegt. Ist dies der Fall, so wird die Schrittgeschwindigkeit von Blau auf 1 gesetzt. Falls der PWM-Wert von Blau kleiner 1 ist, dann wird dieser auf den Wert 0 gesetzt.

[0071] In Schritt L wird dasselbe Verfahren, das in Schritt K für Blau beschrieben worden ist, nun für Weiß durchgeführt.

[0072] In Schritt M wird zum Start in Schritt B zurückgesprungen. Dadurch bildet sich eine Schleife und das Verfahren kann solange durchgeführt werden, bis ein gegebener Fehlerwert nicht überschritten wird.

[0073] In Fig. 4 wird ein schematisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems gezeigt.

[0074] Das Beleuchtungssystem 1 weist dabei eine Regeleinheit 2 auf. Diese wiederum kann aus einem kostengünstigen Prozessor bestehen, da dank des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich einfache Bit-Vergleiche vorgenommen werden müssen. Selbstverständlich können jedoch auch hochwertigere Prozessoren wie Cordic-Prozessoren oder andere Typen wie digitale Signalprozessoren, oder ASICs eingesetzt werden.

[0075] Die Regeleinheit 2 ist über einen Bus 6 mit einem LED-Modul 3 verbunden. Der Bus besteht hier aus 4 von einander unabhängigen Kanälen 5, wobei jeder Kanal eine Leuchtfarbe regelt.

[0076] Das LED-Modul ist hier als ein Element ausgebildet, das vier verschiedenfarbige LEDs 4 umfasst. Diese können eine rote, eine grüne, eine blaue und eine weiße sein. Alternativ oder zusätzlich zur weißen LED kann jedoch auch eine bernsteinfarbene LED eingesetzt werden. Außerdem ist denkbar, an Stelle von einer LED einer Farbe mehrere zu verwenden, die an demselben Kanal 5 angeschlossen sind. Der weiße Kanal kann durch ein separates RGB-Modul realisiert sein. Alternativ kann er jedoch auch durch mindestens eine blaue LED realisiert ist, wobei sich im Emissionsbereich der blauen LED ein Wellenlängenkonvertierungsmittel befindet, das zumindest die Wellenlänge eines Teils der ausgetretenen Strahlung in eine andere Wellenlänge umwandelt.

[0077] Wenn ein Amber-Kanal eingesetzt werden soll, so handelt es sich dabei vorzugsweise um einen weißen Kanal in oben beschriebener Ausführungsform, bei dem im Austrittswinkel des Lichts der einen oder mehreren LEDs ein bernsteinfarbenes Ergänzungsmittel hinzugefügt ist.

[0078] Das vom LED-Modul ausgestrahlte Licht 11 wird durch dafür geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Streuscheibe so gemischt, dass eine einheitliche Leuchtfarbe entsteht.

[0079] Es können an dem Bus 6 auch mehrere LED-Module angeschlossen sein.

[0080] Die Erfindung ist außerdem nicht auf LEDs beschränkt. Es können an Stelle dieser auch jede andere Art von farbigen Leuchten verwendet werden.

[0081] Eine Sensorvorrichtung 7 ist an der Regeleinheit 2 angeschlossen. Dabei handelt es sich um einen RGB-Farbsensor. Dieser misst das vom mindestens einem LED-Modul ausgestrahlte Licht 11. Dank der drei unabhängigen Messgrößen können sowohl alle durch Kombination der drei Farben erzeugbare Farben gemessen werden, als auch die Helligkeit. Dennoch ist denkbar, einen weiteren Helligkeitssensor an die Regeleinheit anzuschließen, beispielsweise einen Tageslichtsensor.

[0082] Zusätzlich zur oben beschrieben Anpassung der Leuchtfarbe kann also ebenfalls noch eine Anpassung der Helligkeit an einen vorgegebenen Wert erfolgen.

[0083] Die drei unabhängigen Messgrößen werden über die Schnittstelle 8 an die Regeleinheit zur oben beschriebenen adaptiven Ansteuerung der LEDs übermittelt.

[0084] Die Regeleinheit 10 weist darüber hinaus eine Schnittstelle 10 auf. Diese kann als Benutzerschnittstelle ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich um ein Eingabegerät handeln, mittels derer ein Benutzer der Regeleinheit einen Farbsollwert und evtl. einen Helligkeitswert übermittelt. Mit Hilfe der Farbsensormessung könnte die Leuchtfarbe der LEDs 4 dem eingestellten Wert entsprechend angepasst werden.

[0085] Bei der Schnittstelle 10 kann es sich jedoch auch um eine Schnittstelle zu einer zentralen Steuereinheit handeln. Bei letzterer kann es sich um eine programmierbare Zeitschaltuhr handeln, die zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich Leuchtpragramme durchläuft.

[0086] Optional kann das Beleuchtungssystem einen Speicher 9 aufweisen. In diesem können beispielsweise eingestellte Farbvorgaben gespeichert werden. So lässt sich ebenfalls das Beleuchtungssystem auf unterschiedliche zeitlich ändernde Leuchteigenschaften programmieren.

Bezugszeichenliste:

[0087] 

1

Beleuchtungssystem

2

Regeleinheit

3

LED-Modul

4

LED

5

Farbkanal

6

Bus

7

Farbsensor

8

Schnittstelle zwischen Farbsensor und Regeleinheit

9

Speicher

10

Schnittstelle

11

ausgestrahltes Licht

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Mehrkanal-LED-Moduls (3),

wobei das vom Mehrkanal-LED-Modul (3) ausgestrahlte Licht auf eine vorbestimmte Farbkoordinate durch unabhängiges Ansteuern der einzelnen Kanäle (5) geregelt wird,

wobei eine ausgestrahlte Farbkoordinate (11) zurückgeführt wird,

wobei jeder der Kanäle des Mehrkanal-LED-Moduls (3) eine erste bestimmte Farbe ansteuert,

wobei jeder der Kanäle des Mehrkanal-LED-Moduls (3) über zumindest eine LED einer zweiten bestimmten Farbe verfügt,
dadurch gekennzeichnet, dass

- in einem ersten Schritt, so lange eine Grobregelung des vom Mehrkanal-LED-Modul (3) ausgestrahlten Lichts auf die vorbestimmte Farbkoordinate mit einer ersten Schrittweite erfolgt, bei der nur eine Teilmenge der Kanäle unabhängig voneinander angepasst wird, bis die ausgestrahlte Farbkoordinate innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs um die vorbestimmte Farbkoordinate liegt, und

- in einem zweiten Schritt, eine Feinregelung des vom Mehrkanal-LED-Modul (3) ausgestrahlten Lichts auf die vorbestimmte Farbkoordinate mit einer zweiten Schrittweite erfolgt, in der alle Kanäle angepasst werden, wobei die erste Schrittweite größer ist als die zweite Schrittweite, wobei die Feinregelung so lange erfolgt, bis die ausgestrahlte Farbkoordinate soweit der vorbestimmten Farbkoordinate entspricht, dass ein erlaubter Fehlerwert nicht überschritten wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Toleranzbereich, der die Schwelle zwischen der Grob- und der Feinregelung darstellt, ein Vielfaches des erlaubten Fehlerwerts ist.

3. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vorbestimmte Farbkoordinate in x,y-Koordinaten in einer ICC-Normfarbtafel gegeben ist.

4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem Mehrkanal-LED-Modul (3) um ein Vierkanal-LED-Modul handelt, wobei an jedem Kanal mindestens eine LED angeschlossen ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem Mehrkanal-LED-Modul (3) um ein RGBW-(Rot-Grün-Blau-Weiß) oder RGBA (Rot-Grün-Blau-Amber) -LED-Modul handelt.

6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer der Kanäle des Mehrkanal-LED-Moduls (3)ein weißer Kanal ist, welcher

- durch ein RGB-Modul realisiert ist, oder

- durch mindestens eine blaue LED realisiert ist, wobei sich im Emissionsbereich der blauen LED ein Wellenlängenkonvertierungsmittel befindet, das zumindest die Wellenlänge eines Teils der ausgetretenen Strahlung in eine andere Wellenlänge umwandelt.

7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grobregelung und/oder die Feinregelung der einzelnen Kanäle (5) über Pulsweitenmodulation, PWM, erfolgt.

8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zurückgeführte Farbkoordinate (8) in RGB-Koordinaten gegeben ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die RGB-Koordinaten der zurückgeführten Farbkoordinate zum Vergleich mit der vorbestimmten Farbkoordinate in x,y- Koordinaten der ICC-Normfarbtafel und einen Parameter für die Helligkeit transformiert wird.

10. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Grobregelung und/oder Feinregelung eines blauen und eines weißen/bernsteinfarbenen Kanals dann erfolgt, wenn ein eingestelltes PWM-Tastverhältnisse eines roten und eines grünen Kanals oberhalb eines erlaubten Maximalwerts oder unterhalb eines erlaubten Minimalwerts liegen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der Teilmenge um den roten und den grünen Kanal handelt.

12. Beleuchtungssystem (1) aufweisend ein Mehrkanal-LED-Modul (3), eine Regeleinheit (2) und eine Sensorvorrichtung (7),
wobei die Regeleinheit (2) das vom Mehrkanal-LED-Modul (2) ausgestrahlte Licht (11) auf eine vorbestimmte Farbkoordinate durch unabhängiges Ansteuern der einzelnen Kanäle (5) regelt und die Sensorvorrichtung (7) eine ausgestrahlte Farbkoordinate (11) der Regeleinheit (2) zurückführt,
wobei jeder der Kanäle des Mehrkanal-LED-Moduls (3) eine erste bestimmte Farbe ansteuert,
wobei jeder der Kanäle des Mehrkanal-LED-Moduls (3) über zumindest eine LED einer zweiten bestimmten Farbe verfügt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regeleinheit (2) ausgebildet ist, um

- in einem ersten Schritt, so lange eine Grobregelung des vom Mehrkanal-LED-Modul (3) ausgestrahlten Lichts auf die vorbestimmte Farbkoordinate mit einer ersten Schrittweite durchzuführen, bei der nur eine Teilmenge der Kanäle, insbesondere zwei Kanäle, unabhängig voneinander angepasst wird, bis die ausgestrahlte Farbkoordinate innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, und

- in einem zweiten Schritt, eine Feinregelung des vom Mehrkanal-LED-Modul (3) ausgestrahlten Lichts auf die vorbestimmte Farbkoordinate mit einer zweiten Schrittweite durchzuführen, in der alle Kanäle angepasst werden wobei die erste Schrittweite größer ist als die zweite Schrittweite, wobei die Feinregelung so lange erfolgt, bis die ausgestrahlte Farbkoordinate soweit der vorbestimmten Farbkoordinate entspricht, dass ein erlaubter Fehlerwert nicht überschritten wird.

13. Beleuchtungssystem (1) gemäß Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Beleuchtungssystem (1) einen Speicher (9) aufweist.

14. Beleuchtungssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der Sensorvorrichtung (7) um einen RGB-Farbsensor handelt.

Claims

1. A method for operating a multi-channel LED module (3), wherein the light emitted from the multi-channel LED module (3) is regulated to a predetermined color coordinate by independently activating the individual channels (5),
wherein a radiated color coordinate (11) is fed back,
wherein each of the channels of the multi-channel LED module (3) activates a first specific color,
wherein each of the channels of the multi-channel LED module (3) has at least one LED of a second specific color,
characterized in that

- in a first step, a rough control of the light emitted from the multi-channel LED module (3) takes place to a pre-defined color coordinate with a first step width, in which only a subset of the channels is adjusted independently of one another, until the emitted color coordinate lies within a predetermined tolerance range around a pre-defined color coordinate, and

- in a second step, a fine control of the light emitted from the multi-channel LED module (3) takes place to the pre-defined color coordinate with a second step width, in which all channels are adjusted, wherein the first step width is larger than the second step width, wherein the fine control takes place until the emitted color coordinate corresponds to the pre-defined color coordinate to the extent that a permitted error value is not exceeded.

2. The method according to Claim 1,
characterized in that
the predetermined tolerance range, which constitutes the threshold between the rough- and the fine control, is a multiple of the permitted error value.

3. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the pre-defined color coordinate is given in x, y coordinates in an ICC standard color chart.

4. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the multi-channel LED module (3) is a four-channel LED module, wherein at least one LED is connected to each channel.

5. The method according to Claim 4,
characterized in that
the multi-channel LED module (3) is an RGBW (red-green-blue-white) or an RGBA (red-green-blue-amber) LED module.

6. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
one of the channels of the multi-channel LED module (3) is a white channel, which

- is realized by an RGB module, or

- is realized by a blue LED, wherein a wave length conversion means is located in the emission region of the blue LED, which converts at least one wave length of a part of the emitted radiation into another wave length.

7. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the rough control and/or the fine control of the individual channels (5) takes place by means of pulse width modulation, PWM.

8. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the fed-back color coordinate (8) is given in RGB coordinates.

9. The method according to Claim 8,
characterized in that
the RGB coordinates of the fed-back color coordinates are transformed for comparison with the pre-defined color coordinates into x, y coordinates of the ICC standard color chart and a parameter for the brightness.

10. The method according to any one of the preceding claims,
characterized in that
a rough control and/or fine control of a blue and a white/amber colored channel then takes place, if an adjusted PWM duty cycle of a red and a green channel lies above a permitted maximum value or below a permitted minimum value.

11. The method according to Claim 5,
characterized in that
the sub-set is the red and the green channel.

12. A lighting system (1) having a multi-channel LED module (3), a control unit (2) and a sensor device (7),
wherein the control unit (2) controls the light (11) emitted from the multi-channel LED module (2) to a pre-defined color coordinate by independently activating the individual channels (5) and the sensor device (7) feeds back an emitted color coordinate (11) of the control unit (2),
wherein each of the channels of the multi-channel LED module (3) activates a first specific color,
wherein each of the channels of the multi-channel LED module (3) has at least one LED of a second specific color,
characterized in that
the control unit (2) is designed, in order

- in a first step to carry out a rough control of the light emitted from the multi-channel LED module (3) to the pre-defined color coordinate with a first step width, in which only one sub-set of the channels, in particular, two channels, is adjusted independently of one another, until the emitted color coordinate lies within a predetermined tolerance range, and

- in a second step to carry out a fine control of the light emitted from the multi-channel LED module (3) to the pre-defined color coordinate with a second step width, in which all channels are adjusted,

wherein the first step width is larger than the second step width,
wherein the fine control takes place until the emitted color coordinate corresponds to the pre-defined color coordinate to the extent that a permitted error value is not exceeded.

13. The lighting system (1) according to Claim 12,
characterized in that
the lighting system (1) has a memory (9).

14. The lighting system (1) according to any one of Claims 12 or 13,
characterized in that
the sensor device (7) is an RGB color sensor.

Revendications

1. Procédé de commande d'un module LED multicanal (3), dans lequel la lumière émise par le module LED multicanal (3) est régulée à une coordonnée chromatique prédéterminée par contrôle indépendant des différents canaux (5),
dans lequel une coordonnée chromatique (11) émise est retournée,
dans lequel chacun des canaux du module LED multicanal (3) contrôle une première couleur déterminée,
dans lequel chacun des canaux du module LED multicanal (3) dispose d'au moins une LED d'une deuxième couleur déterminée,
caractérisé en ce que

- dans une première étape, une régulation grossière de la lumière émise par le module LED multicanal (3) à la coordonnée chromatique prédéterminée avec un premier incrément, dans laquelle seule une partie des canaux sont adaptés indépendamment entre eux, est effectuée jusqu'à ce que la coordonnée chromatique émise se trouve à l'intérieur d'une plage de tolérance prédéterminée autour de la coordonnée chromatique prédéterminée et

- dans une deuxième étape, une régulation fine de la lumière émise par le module LED multicanal (3) à la coordonnée chromatique prédéterminée avec un deuxième incrément, dans laquelle tous les canaux sont adaptés, dans lequel le premier incrément est supérieur au deuxième incrément, dans lequel la régulation fine est effectué jusqu'à ce que la coordonnée chromatique émise corresponde à la coordonnée chromatique prédéterminée de façon à ce qu'une valeur d'erreur admissible ne soit pas dépassée.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la plage de tolérance prédéterminée qui constitue le seuil entre la régulation grossière et la régulation fine, est un multiple de la valeur d'erreur admissible.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la coordonnée prédéterminée est donnée en coordonnées x,y dans un tableau chromatique normalisé ICC.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le module LED multicanal (3) est un module LED à quatre canaux, dans lequel au moins une LED est raccordée à chaque canal.

5. Procédé selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
le module LED multicanal (3) est un module LED RGBW (rouge-vert-bleu-blanc) ou RGBA (rouge-vert-bleu-ambre).

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
un des canaux du module LED multicanal (3) est un canal blanc qui

- est réalisé par un module RGB ou

- est réalisé par au moins une LED bleue, dans lequel un moyen de conversion de longueur d'onde se trouve dans la plage d'émission de la LED bleue, qui convertit la longueur d'onde d'une partie du rayonnement sortant en une autre longueur d'onde.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la régulation grossière et/ou la régulation fine des différents canaux (5) est effectuée par modulation de largeur d'impulsions PWM.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la coordonnée chromatique retournée (8) est donnée en coordonnée RGB.

9. Procédé selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
les coordonnées RGB de la coordonnée chromatique retournée est transformée, pour la comparaison avec la coordonnée chromatique prédéterminée, en coordonnées x,y du tableau chromatique normalisé et en un paramètre pour la luminosité.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
une régulation grossière et/ou une régulation fine d'un canal bleu et d'un canal blanc/ambre est effectuée lorsque des rapports cycliques PWM réglés d'un canal rouge et d'un canal vert se trouvent au-dessus d'une valeur maximale admissible ou en dessous d'une valeur minimale admissible.

11. Procédé selon la revendication 5,
caractérisé en ce que
la partie est constituée du canal rouge et du canal vert.

12. Système d'éclairage (1) comprenant un module LED multicanal (3), une unité de régulation (2) et un dispositif de capteur (7),
dans lequel l'unité de régulation (2) régule la lumière (11) émise par le module LED multicanal (2) à une coordonnée chromatique prédéterminée par un contrôle indépendant des différents canaux (5) et le dispositif de capteur (7) retourne une coordonnée chromatique émise (11) de l'unité de régulation (2),
dans lequel chacun des canaux du module LED multicanal (3) dispose d'au moins une LED d'une deuxième couleur déterminée,
caractérisé en ce que
l'unité de régulation (2) est conçue :

- pour effectuer, dans une première étape, une régulation grossière de la lumière émise par le module LED multicanal (3) à la coordonnée chromatique prédéterminée avec un premier incrément, dans laquelle seule une partie des canaux, plus particulièrement deux canaux, sont adaptés indépendamment entre eux, jusqu'à ce que la coordonnée chromatique émise se trouve à l'intérieur d'une plage de tolérance prédéterminée et

- pour effectuer, dans une deuxième étape, une régulation fine de la lumière émise par le module LED multicanal (3) à la coordonnée chromatique prédéterminée avec un deuxième incrément, dans laquelle tous les canaux sont adaptés, dans lequel le premier incrément est supérieur au deuxième incrément, dans lequel la régulation fine est effectué jusqu'à ce que la coordonnée chromatique émise corresponde à la coordonnée prédéterminée de façon à ce qu'une valeur d'erreur admissible ne soit pas dépassée.

13. Système d'éclairage (1) selon la revendication 12,
caractérisé en ce que
le système d'éclairage (1) comprend une mémoire (9).

14. Système d'éclairage (1) selon l'une des revendications 12 ou 13,
caractérisé en ce que
le dispositif de capteur (7) est un capteur de couleur RGB.

Zeichnung