用于检测各个发光二极管中的老化过程的测量装置的制作方法

文档序号:17816909发布日期:2019-06-05 21:49阅读:179来源:国知局
用于检测各个发光二极管中的老化过程的测量装置的制作方法

本发明涉及一种用于检测各个发光二极管中的老化过程的测量装置,该测量装置使得可以检测并随后补偿发光二极管中的亮度损失。在这种情况下,采用亮度强度的相对测量。本发明还涉及用于检测各个发光二极管中的老化过程的相应设置方法,以及涉及包括实现该方法的控制命令的计算机程序产品。



背景技术:

美国专利公开号us2016/0003670a1示出了用于检测光电二极管中的老化过程的测量装置。

在已知的方法中,发光二极管制造后,就立即测量并存储发光二极管的绝对亮度。随后预期的是,关于在发光二极管中预期的老化过程,从发光特性的变化的绝对值开始,能够从这种类型的多个测试系列中得出结论。因此,相应的参数存储在表格中作为示例并且通常以不可改变的形式提供给终端客户。

因此,已知的是以可测量发光二极管的发光特性的颜色传感器的方式验证发光二极管或多个发光二极管。在这种情况下,基于ccd或cmos技术的传感器是已知的。这些常规使用的部件相对较大,因此与紧凑的结构相冲突。另外,它们以特定波长范围内的复杂方式测量,以便分析待测发光二极管的彩色发光特性。因此,现有技术提供了相对复杂的颜色传感器,因为通常必须精确地测量绝对值,此外还必须分析特定的色谱,例如使用红-蓝-绿方案rgb。然而,这在实务上涉及相当大的技术复杂性。

通常,发光二极管的不同结构和布置是已知的,但是这些都经历老化过程。这可能例如由以下事实引起:在发光二极管的操作期间有热量的发生,这反而导致或加剧发光二极管中的相应老化过程。这种老化过程使得自身感觉到整个发光二极管失去亮度。因此,如果发光二极管以第一电流强度处理并且在较长的老化过程中再次以相同的电流强度处理,则这导致在第一测试运行中的亮度比在第二测试运行中更亮。

这在当前情况下是特别不利的,因为本发明特别涉及汽车领域,其中存在相当大的安全要求。这些安全要求在各种din标准中规定,并且应在制造商处遵守。

因此,就现有技术而言,特别不利的是,老化过程发生在仅能够以相当大的技术复杂性进行补偿的发光二极管中中。特别地,在这种情况下不利的是使用颜色传感器,其特别不适合于构造,并且另外带来高附加技术复杂性。因此,制造颜色传感器本身在技术上已经很复杂。因此,在已知方法中,本领域技术人员可以选择是否简单地接受发光二极管的老化过程或者以技术上复杂的方式补偿该老化过程。

在这种情况下,因此希望提供一种方法和相应的系统装置,使得终端客户能够获得即使在数年内也始终具有相同的发光特性的一个或多个发光二极管。在这种情况下,制造商所要求的是可以以技术上简单的方式且尤其特别可靠地来检测发光特性的变化。



技术实现要素:

因此,本发明的一个目的是提出一种用于检测各个发光二极管中的老化过程的测量装置。此外,本发明的一个目的是提出一种用于检测各个发光二极管中的老化过程的相应方法和一种包括实现所提出方法的控制命令的计算机程序产品。

该目的通过具有权利要求1的特征的用于检测老化过程的测量装置来实现。其他有利实施例在从属权利要求中阐述。

因此,提出了一种用于检测各个发光二极管中的老化过程的测量装置,其具有多个发光二极管、一被设置用于调节每个发光二极管的各个亮度强度的控制单元;提供至少一个被设置用于测量至少一个发光二极管的亮度的光电二极管,所述控制单元被设置以根据第一测量和第二时间偏移测量的功能检测每个发光二极管的亮度强度的相对变化。

本发明的优点是老化过程导致亮度强度的变化可以被检测和补偿。为此目的,提供各个的发光二极管,其通常为rgb发光二极管的形式。然而,本发明不限于此,而是涉及任何所需数量的待监测的发光二极管。因此,包括在多个发光二极管中的发光二极管的数量可以优选为三个或四个发光二极管。但是,也可以将不同的发光二极管串联连接,从而监测整个系列的发光二极管。因此,本发明的一个态样是多个发光二极管包括三个或四个发光二极管,并且这个数量的倍数可以通过串联连接的方式存在。

此外,提供控制单元,其对多个发光二极管中的各个发光二极管进行处理。通常,这发生在特定的电流强度或电压施加到每个单独的发光二极管上,因此也隐含地设定特定的亮度强度。如前所述,在发光二极管中,特别不利的是施加的电压不会在每个时间点恒定地产生相同的亮度。因此,控制单元通常能够处理各个发光二极管,以这样的方式它们也增加亮度。因此,如果在发光二极管中发生老化过程,则必须在此期间以增加所施加的电压的这样的方式,使得不断地产生相同的亮度。

因此,控制单元被设置以调节每个发光二极管的各个亮度强度。各个调节亮度强度是基于它实际上也可以独立地处理各个发光二极管。因此,每个发光二极管的实际亮度也可以单独设定。还可以通过控制单元设定各个发光二极管的混合比,以这种方式实现了特定的颜色值。因此,例如可以以设定特定颜色值的方式设置红光发光二极管、绿光发光二极管和蓝光发光二极管的强度。然而,如果各个发光二极管在这种情况下失去亮度,则会导致对相同混合比的破坏。

根据本发明,使用光电二极管是特别有利的。关于现有技术,这尤其具有以下优点:可以以特别简单的技术方式提供光电二极管,并且读出的技术复杂性低。虽然在现有技术中使用了颜色传感器,但是根据本发明特别令人惊讶地发现,光电二极管中特别不利的误差容限可以忽略不计。这是因为不依赖于在传统方法中测量的绝对值,而是采用时间偏移进行两次测量,并且仅通过光电二极管来建立两个测量结果之间的相对差异。因此,根据本发明特别有利的是,在这种情况下可以使用特别简单的光电二极管。通常不鼓励本领域技术人员这样做,因为光电二极管通常比颜色传感器测量精确度更低并且甚至不一定实际测量色谱。因此,可以提供相对成本有效的测量传感器,其测量公差对亮度强度测量的结果没有不利影响。因此,可以使用光电二极管形式的测量装置,并且可以可靠地操作且技术复杂性低。

为了测量至少一个发光二极管的亮度强度,光电二极管或至少一个光电二极管可以相对于待测量的发光二极管,以视线上光學對準这样的方式来布置。或者,也可以在光电二极管和发光二极管之间没有视线对准,而是使光电二极管定向成它仅测量反射的被动光这样的方式。在这种情况下,本领域技术人员知道使光电二极管能够校准光源的进一步布置。在这种情况下,特别有利的是光电二极管位于物理上靠近发光二极管的位置。在这种情况下,也特别有利地允许公差,因为本方法或所提出的测量装置仅基于相对值。因此,光电二极管和发光二极管之间的物理距离不需要特别限定,而是,如果光电二极管在测量期间恒定地布置在相对于发光二极管的相同位置或距离处,则是有利的。

此外,可以通过一个光电二极管测量恰好一个发光二极管的亮度强度,或者通过一个光电二极管校准多个发光二极管。因此,光电二极管可以以相对于一个或多个发光二极管可校准相应的发光特性或亮度强度的这样的方式布置。特别是,可以以这种方式配置光电二极管,使得它可以以宽带或多频带方式测量。因此,使用单个光电二极管可以测量任何所需的红色、绿色和蓝色光的子集是特别有利的。这可以以光电二极管被配置为能够测量不同发光二极管的各个光谱的这种方式进行。因此,即使单个光电二极管也足以校准任何所需数量的发光二极管,优选三个或四个,每个发光二极管发射一特征波长。此外,还可以为每个单独的发光二极管提供单独的特殊光电二极管。在这种情况下,光电二极管可以布置在物理上接近发光二极管,同样的光电二极管用于校准发光二极管。

此外,还可以以实际为一个发光二极管提供多个光电二极管的这样的方式冗余地布置光电二极管。以这种方式,可以避免光电二极管的故障。此外,可以对各个光电二极管的测量值进行平均,从而得到特别可靠的平均值。

作为老化过程的结果,采用至少一个发光二极管的亮度强度的第一测量和第二时间偏移测量。这可能涉及不断重复的测量间隔,但是第二测量也可以仅在预定的时间段之后进行,这取决于第一测量的开始时间。在这种情况下,可以静态地存储测量时间,或者确定相对测量间隔,之后根据第一测量的功能进行第二测量。还可以根据发光二极管使用的功能设定测量间隔或时间偏移。因此有利的是,特别频繁地或特别长时间使用的发光二极管更频繁地校准,并且在这种情况下,相对于至少一个过去的测量点确定亮度强度的变化。因此,本发明决不限于第一测量和第二时间偏移测量,而是可以进行多次测量,先前的第二时间偏移测量又成为第一测量并因此形成进一步第二测量的相对开始时间。因此,任何期望数量的时间偏移测量都是可能的,相对于此,可以根据本发明确定亮度强度的相对变化。在这种情况下,可以设定任何期望的时间偏移,以便满足发光二极管的基础应用场景。

因此,在第一测量中,测量至少一个发光二极管的亮度强度,并且在第二时间偏移测量中,测量先前测量的发光二极管或发光二极管的第二亮度强度。由此,可以确定亮度强度的相对变化。这可以例如涉及减去两个亮度强度。在这种情况下,应特别注意的是,根据本发明,绝对值不作为基础,而是仅使用亮度强度的相对变化,使得存在的差异根据另外的可选方法步骤或使用另外的可选结构特征来补偿。

因此,根据本发明,尤其具有以下优点:可以接受绝对亮度强度的测量中的不精确性,在这种情况下,没有期望失真的结果。即使光电二极管出现故障,第一测量中也会出现与第二测量相同的误差。因此,仍然可以正确地确定亮度强度的变化,因此也可以补偿亮度强度的变化。例如,如果亮度强度的相对变化示出亮度下降了特定的百分比,则控制单元也可以将施加的电压增加相同的百分比,使得再次设定相同的亮度强度。在这种情况下,本领域技术人员将理解在所施加的电压和亮度强度的变化之间存在线性关系的程度。因此,本领域技术人员还将理解,他现在必须控制发光二极管以便补偿亮度强度的变化。因此,提出了一种测量装置以及用于检测和补偿老化过程或用于校正老化过程的相应方法。

在本发明的一个态样中,控制单元基本上被设置为补偿检测到的亮度强度的变化。这具有以下优点:可以至少补偿亮度强度的变化,以这样的方式人类用户无法检测到发光二极管的任何改变的发光性质。因此,直接在第二测量之后,可以补偿亮度强度的变化,以这样的方式再次设定各个发光二极管的原始亮度。在这种情况下,特别优选的是,亮度强度的变化得到完全补偿,但这又可能在技术上非常复杂。因此,根据本发明,特别优选的是,亮度强度的变化基本上得到补偿。然而,即使在使用多年之后,终端客户,例如汽车驾驶员,也不会注意到各个发光二极管的发亮度或混合比的任何差异。

在本发明的另一态样,控制至少一个发光二极管,以这样的方式设定第一测量的亮度强度。这具有以下优点:第一测量值可以存储为参考点,并且随后,在第二时间偏移测量之后,可以再次设定原始亮度或亮度强度。因此确保了在发光二极管的整个生命周期中,亮度强度值可以恒定地设定,因为它能够在制造发光二极管时产生。在这种情况下,应该注意,亮度强度测量也可以根据施加的电压或施加的电流的功能。因此,必须使用与第一测量和第二测量相同的参数恒定地操作发光二极管,以便实际上甚至建立由于老化过程引起的亮度强度的变化。因此可以使用脉冲宽度调制来调暗发光二极管或发光二极管。因此,如果发光二极管在第一测量时以100%运行,则对于第二测量,它也必须以100%运行。相反,如果发光二极管在第一测量过程中调暗至50%,则对于第二测量也必须相应地调暗。在本文中,本领域技术人员已经知道用于调暗发光二极管的脉冲宽度调制的可能性。

在本发明的另一态样,多个发光二极管和至少一个光电二极管布置在壳体中。这具有以下优点:可以屏蔽光电二极管,以这样的方式仅可以检测待测量的发光二极管的亮度强度。因此,根据本发明,排除了能够作用在光电二极管上并因此使测量结果失真的其他光源的可能性。这是特别有利的,因为在发光二极管中总是需要提供壳体,因此可以将光电二极管或多个光电二极管引入该预先存在的壳体中。因此,发光二极管和光电二极管可以在一个工作步骤中布置在壳体中。

在本发明的另一态样,多个发光二极管和至少一个光电二极管形成为单件。这具有以下优点:发光二极管和光电二极管相对于彼此以它们在不破坏的情况下不能被分离的这样的方式布置。这优选地以发光二极管和光电二极管布置在共享的壳体中的这样的方式、以具有发光二极管和光电二极管的壳体形成一单元的这样的方式来实现。在这种情况下,发光二极管和光电二极管不一定需要相对于彼此以它们接触的方式布置。相反,所提出的测量装置可以包装在壳体中,以这样的方式,该测量装置可以作为单件单元来输送。

在本发明的另一态样,控制单元采用微控制器、有限状态机、模拟控制电路和/或电子部件的形式。这具有的优点是,控制单元可以使用多个结构制造,特别是现有的控制单元可以重复使用。在这种情况下,本领域技术人员将理解,控制单元还可以具有其他部件,例如发光二极管驱动器。

在本发明的另一态样,多个发光二极管是红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管的形式。这具有的优点是,根据本发明仍然可以使用现有的控制方法,特别是现有的发光二极管装置。因此,通过所提出的发光二极管,可以使用混合比来设定任何期望的颜色值,换言之,可以使用混合比来设定任何期望的波长。因此,即使是现有的发光二极管也可以以创造性的方式改装,以这样的方式,为此目的必须仅提供光电二极管。因此,所提出的测量装置或所提出的方法也适用于改装现有的发光二极管,使得提供多个发光二极管和控制单元。在进一步的方法步骤中,提供多个光电二极管或光电二极管,并且控制单元根据与测量装置有关的独立权利要求的特征部分进行调整。

在本发明的另一态样,多个发光二极管是红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管和白色发光二极管的形式。这具有的优点是,即使现有的发光二极管也可以重复使用,特别是所提出的测量装置或所提出的方法可以应用于任何结构的发光二极管。

在本发明的另一态样,光电二极管被配置为宽带。这具有的优点是,借助于光电二极管,可以测量多个色谱,以这样的方式,可以针对不同波长的每个所提出的发光二极管进行亮度强度测量。因此,还出现的优点是,例如仅需要提供一个单独的光电二极管,并且随后可以分别测量颜色光谱,例如红色、绿色和蓝色。然而,在此上下文中省略了ccd传感器或cmos传感器的使用。而是,提供单独的光电二极管,其可以单独校准各个发光二极管。

在本发明的另一态样,为绿色发光二极管和蓝色发光二极管中的每一个提供光电二极管。这具有的优点是,使用它们自己的光电二极管来精确地监测那些特别易受温度影响的发光二极管。在这种情况下,令人惊讶地发现红色发光二极管比其他发光二极管的老化过程更小,因为红色发光二极管比绿色或蓝色发光二极管产生更少的热。因此,根据本发明特别有利的是,即使安装三个或四个发光二极管,也仅提供两个光电二极管或三个光电二极管。因此,红色发光二极管可以恒定地保持不受监控,因为它实际上具有较少的热量产生,因此可以省略相应的光电二极管。这又导致特别稳健的测量系统,其另外可以以低技术复杂性制造。此外,所提出的测量装置可以有效地操作,并且这尤其在各种测量装置串联连接的情况下是有利的。

在本发明的另一态样,为每个发光二极管提供单独的光电二极管,并测量其亮度强度。这具有的优点是,对于每个发光二极管,可以特别可靠地测量亮度强度的相应变化。如果多个发光二极管具有例如三个发光二极管,则还提供三个光电二极管,并且在四个发光二极管的情况下实际上也提供四个光电二极管。结果,可以特别精确地建立各个光的亮度强度的变化。

在本发明的另一态样,根据用户输入的功能检测亮度强度的变化。这具有以下优点:优选特定色谱的用户也可以将其设定为例如其车辆的内部照明。由于该色谱并且因此相应的发光二极管的操作特别经常发生,所以这里比其他发光二极管具有更强烈或更快速的老化过程。例如,如果用户通常选择其车辆的红色内部照明,则具体地说,红色发光二极管经受增加的磨损或增加的老化过程。因此可以特别频繁地对红色发光二极管进行第一测量和第二测量。因此,更频繁地检测亮度强度的变化,并因此可以进行补偿。

然而,如果存在用户输入,其提供从未处理特定发光二极管,则该发光二极管也不必检测和补偿其亮度强度的变化。然而,在这种情况下,至少偶尔确定亮度强度的变化似乎是有利的,因为也可能发生自然老化过程。因此,在不同的发光二极管处以不同的频率执行测量、检测和补偿。结果,技术复杂性又降低了。

该目的还通过一种用于检测各个发光二极管中的老化过程的方法来实现,该方法具有以下步骤:提供多个发光二极管并提供设置用于各个调节每个发光二极管的亮度强度的控制单元。提供至少一个被设置用于测量至少一个发光二极管的亮度强度的光电二极管,控制单元根据第一测量和第二时间偏移测量的功能检测每个发光二极管的亮度强度的相对变化。

在本发明的另一态样,基本上补偿了检测到的亮度强度的变化。这具有的优点是亮度强度的变化不仅仅被检测到,而且实际上得到了补偿。基本上意味着亮度强度的变化被完全补偿或者至少以人类用户不会察觉到颜色偏差的方式补偿。

该目的还通过包括控制命令的计算机程序产品来实现,所述控制命令实现所提出的方法或操作所提出的测量装置。因此,该方法可以作为软件或硬件提供。

在这种情况下,特别有利的是,所提出的测量装置具有可以同样实施为方法步骤的结构特征。此外,所提出的方法步骤也可以作为测量装置的结构特征再现。在这种情况下,计算机程序产品适合于实现各个方法步骤或操作测量装置或至少操作各个组件。因此,整体来说,所提供的功能也可以通过测量装置实现为方法步骤。

附图说明

通过附图更详细地描述了其他有利实施例,其中:

图1是根据本发明一个态样用于检测老化过程的测量装置的方框图;以及

图2是根据本发明另一态样用于检测老化过程的方法的示意流程图。

具体实施方式

图1是所提出的紧凑型发光二极管装置的平面图,发光二极管led布置在左侧。在这种情况下,它们是红色r、绿色g和蓝色b发光二极管led。mled控制器,换句话说是控制单元ctrl,布置在右侧。此外,在每个发光二极管附近,布置光电二极管fd,以这样的方式光电二极管可以测量相应的发光二极管的亮度强度。在这种情况下,光电二极管通信地耦合到控制单元。在控制单元中,实现逻辑,该逻辑使控制单元触发所提出的测量值并接收相应的测量值。从第一测量和第二测量,控制单元因此可以确定亮度强度的相对变化。

如在图1中可以看到的,所有必要的部件都安装在壳体内。因此,控制单元和发光二极管可以放置在同一壳体中。壳体以这样的方式配置,使得其被配置为部分不透明,提供透明或半透明的窗口区域。借助于这些窗口区域,可以从壳体外部感知各个发光二极管的设定亮度强度。这可以表现为发光二极管以特定的混合比进行处理,以这种方式设定预定的颜色值。因此,led的操作通过彩色光表现出来。特别地,芯片壳体,也称为封装,适合作为壳体。

在这种情况下,窗口区域通常不是完全透明的,以这样的方式,发光二极管所产生的光的特定百分比再次反射回到壳体中。在这种情况下,根据本发明,反而特别有利的是,光电二极管仅确定亮度强度的相对变化,因此不仅仅采用各个发光二极管的亮度强度测量,而是所有涉及的系统部件,例如甚至包括反射窗口区域,也被考虑在内。在传统方法中,这会导致测量结果的失真,因为在现有技术中通常使用绝对强度值。因此,在当前情况下,因为再次仅使用亮度强度变化的相对值,所以抵消了外壳的尺寸或称壳体的尺寸。在传统方法中,绝对测量值可以简单地失真,因为第一多个发光二极管的外壳与第二多个发光二极管的外壳不同地配置。由于在传统方法中仅使用静态值,因此这些静态值无法灵活地对其他系统组件的特定配置作出反应,例如窗口区域和软管尺寸。

根据本发明,在这种情况下不会发生失真,因为在相同条件下恒定地测量亮度强度的变化。因此,这种相同的变化也得到了可靠的补偿。因此,所提出的测量装置或所提出的方法特别适用于汽车应用场景,因为发光二极管可以是安全相关的并且特别是在自主行驶期间以基于机器的方式被读取。因此绝对有必要检测和补偿亮度强度的偏差。因此,根据本发明,优点在于所提出的测量方法和测量装置特别可靠地工作,特别是提供或操作高色彩保真度的发光二极管。

图2是用于检测各个发光二极管中的老化过程的方法的示意性流程图,其具有以下步骤:提供多个发光二极管的步骤100;提供被设置用于各别调节每个发光二极管的亮度强度的控制单元的步骤101;提供至少一个被设置用于测量至少一个发光二极管的亮度强度的光电二极管的步骤102,所述控制单元根据第一测量103和第二时间偏移测量104的功能检测每个发光二极管中的亮度强度的相对变化105。在另一个可选方法步骤106中,完全或至少近似地补偿亮度强度的变化。

本文未示出包括实现该方法或操作所提出的测量装置的控制命令的计算机程序产品。通常,该方法可以作为软件或硬件提供。

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