本发明涉及一种用于控制带有至少两个发光装置的发光机构的方法，所述至少两个发光装置具有不同的发射特性。
背景技术：
已知了许多不同的发光装置，它们可以以不同的方式和方法产生和发射光。在白炽灯的情况下，通过电流来加热电导体并且激励至发热或发光。白炽灯的发射谱可以一方面通过合适的材料选择和电流通过的灯丝的尺寸确定来预给定、以及另一方面通过包围灯丝的外罩的构型或涂层来影响。
利用发光二极管、发光半导体器件，电流能够非常有效地转换为光发射。通过选择用于发光二极管的半导体材料和其掺杂可以影响利用涉及的发光二极管产生的光的谱特性。由半导体材料发射的光通常具有非常狭窄的并且近似单色的波长范围。通过发光半导体材料与发光材料的组合，可以将由半导体材料辐射的短波的并且因此高能的光转换为长波光并且产生宽带的发射谱。
已知了各种类型的发光二极管，其在相应的发射特性方面、但也在其他光学特性、诸如光效率或光发射的张角方面以及在效率、运行电流和温度相关性方面是不同的。对此，还有其他不同特性、诸如发光二极管的取决于运行持续时间、运行条件和相应半导体材料的老化。
已知的是，在发光机构中可以综合带有不同发射特性的多个不同发光二极管，以便通过叠加不同的发射特性来产生由该发光机构发射的、带有尽可能有利的特性的功率谱分布。为了能够产生尽可能类似于自然日光的功率谱分布，必须将常见的红色、蓝色、绿色并且还有宽带发射的白色的发光二极管相互组合。通过单独的控制，可以预给定各个发光二极管的光强度并且随之而来预给定通过所有发光二极管的叠加发射的光谱。
人眼具有高度发展的色彩感并且能够相互区别不同光谱以及相互区别产品的彩色视觉，所述产品用不同的光谱或者用不同的功率谱分布来照明。已知的是，对于不同应用，不同的光谱分别特别有利。这样，例如可以在商店中使用带有不同光谱的照明机构，以便以有利的黄色色调照明奶酪柜台、以有利的红色色调照明香肠柜台并且以绿色色调照明水果和蔬菜柜台。为了博物馆中的或者在完成拍摄电影时的照明，所使用的发光机构的相应的光谱也是有重要意义的。
发光二极管的发射特性决定性地由相应结构、材料和制造来决定并且对于结构相同的发光二极管近似相同。具有发光二极管的一致组合以及相同控制机构的多个发光机构在运行中因此发射近似一致的光谱。为了产生带有预给定色温的光谱，在发光机构的控制机构中控制各个发光二极管或者通常给所述各个发光二极管供给脉宽调制的电流，使得各个发光二极管的不同光谱的叠加产生期望的色温印象。
实践中已知的是，为了控制各个发光二极管，采用各个类型的发光二极管的光谱的数学建模。大多的建模基于物理叠加和近似，其中光谱由多个分量组成并且相应分量参数适配于利用所涉及的发光二极管类型测量的光谱。利用这种建模，可以在预给定的运行条件下相对好地、且针对多种应用情形足够精确地对发光二极管类型的光谱进行建模。
然而，已经表明：由各个发光二极管发射的光谱不仅取决于相应材料组成和半导体结构，而且取决于另外的参数、尤其是发光二极管的运行温度。在此，当温度上升40℃时，发光二极管的峰值波长例如可以变化几个纳米以及可能变化几十个纳米或者更多。即使在电流处于100毫安和700毫安之间时，峰值波长也以相同方式变化，其中这些电流值处于通常为控制发光二极管所使用的范围内。此外，在这两种情况下，发光二极管的光强度也变化。这导致，在发光机构运行期间，由于发光二极管的运行温度变化，发光机构的由各个发光二极管的叠加产生的光谱以及尤其是其色温发生变化。由于为了补偿温度效应而改变流过发光二极管的电流时同样改变了发光二极管的光谱，因此使得校正变得困难。
如果在发光机构的运行期间环境温度改变，则这导致各个发光二极管的相应升温或冷却并且导致由此引起的由涉及的发光二极管辐射出的光谱的变化。该发光机构的温度控制或温度调节是非常费事并且高成本的。
目前几乎不可能的是：运行带有多个不同的发光二极管的发光机构，使得由发光机构在运行期间发射的光谱的色温尽可能保持恒定。
技术实现要素：
因此，将“设计并且运行一种发光机构，使得在发光机构运行期间利用发光机构发射的光谱即使在温度变化的情况下也尽可能地保持恒定”作为本发明的任务。
该任务按照本发明利用用于控制发光机构的方法来解决，该发光机构具有至少两个带有不同发射特性的发光装置，其中在检测步骤中检测至少一个温度实际值以及在预给定的检测持续时间期间检测至少一个温度变化信息，其中，在控制信号生成步骤中，根据至少一个检测的温度实际值和至少一个温度变化信息来求取用于相应地控制至少两个发光装置以便利用发光机构来发射预给定功率谱分布的新控制信号，并且其中，在控制步骤中将新的控制信号传送给运行机构，利用该运行机构为每个发光装置提供运行电流，以便在发光机构的运行期间将由发光机构发射的功率谱分布尽可能地保持恒定。
完全恒定的光发射在实际中几乎是不可能实现的，或者必要时仅仅以经济上不合理的构造耗费来实现。因此，在本发明意义上，光发射或功率谱分布的、小于颜色变化的可预给定的阈值的变化被称为尽可能恒定或者恒定的光发射，只要通过阈值预给定的、针对光发射的颜色变化的上限处于人察觉之下或者边缘。
从在检测步骤中检测的温度实际值出发，可以引起适配于测量的温度实际值的控制信号变化，求取针对各个发光装置的新的控制信号并且将新的控制信号传送给运行机构。
预给定新的控制信号可以导致：输送给各个发光装置的电功率变化，这可以作用于其运行温度并且改变该运行温度。运行温度的变化的持续时间和水平可以通过模拟和测量来估计并且在预给定新的控制信号时予以考虑，其中所述运行温度的变化由控制信号的变化和由此改变的发光装置电功率消耗而引起。
此外，在发光机构外部的环境温度的改变以及例如通过发光机构的变化的太阳辐射主要在发光机构内部由于壳体或各个组件升温引起的发光装置环境温度变化，导致运行温度和由发光装置辐射的光谱和光强的附加变化。
为了也能够考虑变化的环境温度的这些不可预见并且因此不能事先被检测的影响并且将其用于控制信号的尽可能精确和迅速的适配，不仅仅检测温度实际值、而是越过检测持续时间来附加地检测例如环境温度或发光装置的实际运行温度的时间变化，并且在求取控制信号的参数时以及在预给定新控制信号时考虑该时间变化。在预给定新控制信号时，因此事先求取关于温度的在检测持续时间之后发生的时间变化的预测并且为了确定新控制信号而予以考虑。发光机构的光发射因此可以特别迅速并且精确地适配于变化的温度并且尽可能保持恒定。
利用根据本发明的方法，虽然环境温度在每日进程上发生变化，仍然可以将发光机构的光发射保持得特别恒定，其中所述发光机构例如常规地应该经常在户外运行并且应当被用于电影拍摄或者图像的外景拍摄的照明。此外，也可以考虑比较快速的例如由于在多云天经常变化的太阳辐射和由此引起的发光机构升温和冷却而产生的温度变化。
即使在建筑物或封闭的场所中运行发光机构，环境温度的变化也可以作用于发光机构并且在预给定新控制信号时考虑这些变化，以便虽然有温度变化、但仍然将发光机构的光发射尽可能保持恒定，其中所述环境温度的变化可能由于入射的太阳辐射或由于人造加热或制冷机构而引起。
为了能够在检测步骤中用简单的装置检测尽可能有说服力的温度实际值，规定：在检测步骤中检测至少两个发光装置的运行温度作为温度实际值。为此，可以使用市场上常见的、低成本的并且非常小的温度传感器。一个温度传感器可以在空间上布置在发光装置附近，使得该温度传感器检测不同发光装置的平均运行温度。同样可以的是，将温度传感器布置为，使得检测一个或多个发光装置的运行温度，所述一个或多个发光装置已知地具有光发射与运行温度的最大相关性。
按照本发明，可以通过如下方式来实现为适配控制信号而进行的初始值的特别精确的检测：在检测步骤中，针对每个发光装置检测运行温度作为所涉及的发光装置的温度实际值。通过这种方式也可以检测各个发光装置的运行温度的区别并且考虑所述区别。这些区别例如可以由于各个发光装置的不同功率消耗和相应的放热而引起，其中，根据应该由发光机构发射的预给定光谱，其光发射分量可以从发光装置到发光装置大小不同。其他区别可以取决于结构方式地由如下原因导致：一个发光装置由另外的发光装置包围并且由此在运行期间比布置在外部的发光装置更强地加热。根据环境温度，布置在壳体外侧附近的或者偶然朝向太阳辐射的发光装置比发光机构的其他发光装置可以更强地加热。通过单独地针对各个发光装置来检测运行温度，可以非常精确地检测并且考虑前述的影响。
可能的是，发光机构对于各发光装置类型分别仅仅具有一个唯一的发光装置。在该情况下，每个发光装置可以与一个单独的温度传感器关联。同样可能的是，发光机构对于各发光装置类型分别具有多个同样的发光装置。于是，单个的温度传感器可以与每个发光装置类型以及因此多个同样的并且适宜地也在空间上紧邻地布置的发光装置相关联。单独的温度传感器也可以与相应发光装置类型和其布置无关地与每个发光装置关联并且被分析。
在运行温度的变化期间，不能事先预测环境温度的未知变化并且因此不能事先为控制信号的改变和适配而考虑所述未知变化，其中运行温度的所述变化由控制信号的变化引起、通常可以相对精确地通过事先进行的测量或模拟来求取和考虑。为了能够在检测步骤中尽可能好地检测环境温度的这些事先未知的变化，根据本发明构思的一种有利的设计方案规定：在检测步骤中在检测持续时间期间，检测环境温度的变化作为温度变化信息。为了能够利用温度传感器检测环境温度并且在此尽可能少地受发光装置在运行期间的放热影响，可以规定，在发光机构的壳体内部尽可能距离远地布置温度传感器或者将其布置背离发光装置的侧面上。代替于此，温度传感器也可以布置在壳体的外侧上。
同样可能的是，在检测持续时间内检测的运行温度实际变化能够实现针对控制信号适配的良好预测。因此，附加或代替于检测环境温度的变化，同样能够：在检测步骤中，在检测持续时间期间检测发光装置的至少一个运行温度的变化来作为温度变化信息。
根据本发明构思的一个有利的设计方案规定，在控制信号生成步骤中，根据针对每个发光装置的至少一个温度实际值从存储器机构中调出起始参数，针对每个起始参数从至少一个温度变化信息出发求取校正参数，并且由起始参数和校正参数生成针对所涉及发光装置的新控制信号。所述起始参数可以通过事先根据温度进行模拟和测量来求取并且被存放在存储器机构中。在此，起始参数是用于求取新控制信号的第一初始值。该初始值可以利用合适的近似方法事先针对不同温度实际值来求取并且存放在存储器机构中。在此，这些不同的起始参数或者可以根据一个唯一的温度实际值或者也可以根据多个温度实际值来求取，如果可以为多个发光装置分别使用并且读取分开的温度传感器的话。
利用合适的参数化方法，可以从多个事先测量的控制点出发来确定用于不同温度实际值的或者用于彼此相继的温度实际值区域的起始参数。被证实特别有利的是，针对每个波长范围利用泰勒级数展开根据温度实际值分别计算谱发射模型，基于其求取用于发光装置控制的起始参数。利用泰勒级数展开，可以以少量温度控制点、并且在假定控制点温度值的周围中的光谱的近似线性的相关性的情况下以少的耗费并且无需采用物理描述模型地，求取用于单个发光装置或必要时发光二极管的光谱的精确建模的参数，将其转换成用于控制信号的起始参数并且存放在存储器机构中。
已经表明：在合适检验台中，针对根据在为运行而设定的范围内的运行温度和运行电流而对发光机构中使用的发光装置的谱检测，几分钟可能是足够的。接着的参数化可以在该检验台中利用功率足够强的数据处理机构同样在几分钟内被执行。通过这种方式生成的起始参数可以被传输到发光机构的存储器机构中并且在那里存放，然后发光机构离开检验台。
如果必须控制多个不同发光装置并且针对不同发光装置应当分别检测并且分析单独的温度实际值，则随着控制点温度值的数量增加，存储器需求十分明显上升。然而，因为不仅仅从起始参数求取新起始信号，而是附加地考虑校正参数，所以控制点（对于所述控制点利用近似方法求取起始参数并且存放在存储器机构中）的数量可以明显减少，而运行期间的功率谱分布不由此经历明显波动或者与预给定的功率谱分布的明显偏差。
按照本发明构思的一种特别有利的设计方案规定：在控制信号生成步骤中，利用数学近似方法求取校正参数，其中在近似方法中使用比例分量和积分分量来求取校正参数。比例分量在此可以根据温度差
其中，利用p来表示比例分量参数，利用i来表示积分分量参数，利用
根据本发明构思的一个设计方案规定：通过事先执行的模拟和/或参照测量来求取比例分量参数和积分分量参数，它们在近似方法中用于求取比例分量和积分分量。这样，比例分量参数p和积分分量参数i可以事先通过多次模拟来求取，在这些模拟中，针对不同控制点温度值和温度差
按照根据本发明的方法的一种特别有利的设计方案规定：在选择步骤中，从多个事先定义的光谱中选择发光机构的光谱并且在后面的运行持续时间内预给定所述光谱。这样，例如可以预给定带有不同色温的多个光谱并且将其提供用于由使用者来选择。该使用者于是例如可以在三个或四个不同的色温之间选择看上去特别合适于在个别情况下规定的应用目的的那个。利用多个预配置的光谱的预给定，使得通过使用者的使用和调整变得容易。
同样可能的是，给使用者提供如下可能性：预给定可以自由配置的光谱，其利用多个发光装置通过合适地控制这些发光装置并且通过各个光谱的叠加而产生。通过这种方式，使用者可以将利用发光机构发射的光谱特定地适配于完全不同的应用目的，并且不指定并且限定对预给定光谱的选择。针对光谱的使用者特定的预给定，发光机构可以具有合适的输入装置，并且利用显示机构来显示分别预给定的光谱。同样可能的是，对于光谱的预给定，提供至存储器机构的接口，以便能够在那里存放由使用者选择的光谱或对其重要的参数。
本发明还涉及一种发光机构，利用其可以发射在尽可能长的时间段上尽可能恒定的光谱。为此目的，根据本发明的发光机构具有至少两个带有不同发射特性的发光装置、至少一个温度传感器、存储器机构和具有微处理器的控制机构，其中该控制机构可以从发光机构的存储器机构中读出起始参数，根据至少一个利用温度传感器测量的温度变化信息来求取校正参数并且将起始参数和校正参数转换成新的控制信号，并且可以将这些新的起始信号传送给发光机构的运行机构，利用该运行机构提供针对每个发光装置的运行电流，以便在发光机构的运行期间将由发光机构发射的光谱尽可能保持恒定。
作为温度传感器可以使用市场上常见的、低成本并且非常小的温度传感器。单个的温度传感器可以在空间上布置在发光装置附近，使得该温度传感器检测不同发光装置的平均运行温度。同样可能的是，布置温度传感器，使得检测一个或多个发光装置的运行温度，所述一个或多个发光装置已知地具有光发射与运行温度的最大相关性。此外，可以规定，在发光机构的壳体内部尽可能距离远地布置温度传感器或者将其布置背离发光装置的侧面上。代替于此，温度传感器也可以布置在壳体的外侧上。
按照本发明构思的一种有利的设计方案，规定：该发光机构针对每个发光装置具有与该发光装置关联的运行温度传感器。可能的是，发光机构对于各发光装置类型分别仅仅具有一个唯一的发光装置。在该情况下，每个发光装置可以与一个单独的运行温度传感器关联，该运行温度传感器布置在涉及的发光装置附近并且基本上检测其运行温度。同样可能的是，发光机构对于各发光装置类型分别具有多个同样的发光装置。于是，单个的运行温度传感器可以与每个发光装置类型以及因此多个同样的并且适宜地也在空间上紧邻地布置的发光装置相关联。单独的运行温度传感器也可以与相应发光装置类型和其布置无关地与每个发光装置关联并且被分析。
为了能够尽可能精确地通过分别使用的发光装置的各个预给定的光谱的叠加来产生尽可能多的不同光谱，规定：发光机构具有多于三个的不同发光二极管并且其中至少一个发光二极管带有发光的波长转换器作为发光装置。
附图说明
下面借助几个实施例来进一步阐述本发明构思。其中：
图1示出在两个不同运行温度下，不同发光二极管的功率谱分布的示意图，
图2示出了在两个不同运行温度下，具有多个不同发光二极管的发光机构的功率谱分布的示意图，以及
图3示出了根据本发明的带有多个发光装置和带有运行温度传感器的发光机构的示意图，
图4示出了带有多个发光装置和带有环境温度传感器的、不同设计的发光机构的示意图，以及
图5示出了在其上布置有多个发光装置和分别一个相关联的运行温度传感器的发光机构的发光装置载体的示意图。
具体实施方式
在图1中针对不同发光二极管示意性示出其与两个温度下的发射波长相关的功率谱分布，其中点线分别示出在25℃时的功率谱分布以及虚线分别示出在80℃时的功率谱分布。在此，示例性地示出蓝色发光二极管1的功率谱分布1’和1”、绿色发光二极管2的功率谱分布2’和2”、第一红色发光二极管3的功率谱分布3’和3”、第二发光二极管4的功率谱分布4’和4”以及发射宽带的白光谱的白色发光二极管5的功率谱分布5’和5”，其中所述白色发光二极管5具有发光的波长转换器作为发光装置。表明：在所有发光二极管1至5中，随着温度上升，峰值波长朝更高的波长方向推移。例外的是第一红色发光二极管3，随着温度上升，功率谱分布在相应峰值波长的范围中下降。
对于每个发光二极管1至5也可以根据运行电流来确定并且测量功率谱分布的类似变化。此外，随着发光二极管1至5的运行电流的上升，其运行温度通常也升高，因为利用运行电流输送的功率虽然比较高效、但是不能完全被转化为光发射并且不可避免地也发生至少少量的热辐射，通过该热辐射提高了发光二极管1至5的运行温度。
在图2中，示出了针对两个温度25℃和80℃的相应的总发射谱g’和g”,所述总发射谱由不同发光二极管1至5的图1中所示的各个光发射的叠加得到。类似于图1，点线g”示出在25℃下的功率谱分布以及虚线g’示出在80℃下的功率谱分布。表明：在几乎每个波长范围中，总发射谱g’或g”随着温度上升而经历功率谱分布的变化，由此引起光发射的色调或色坐标的变化。
在图3至5中示例性以不同设计方案所示的发光机构6中，不同发光二极管1至5布置在板状的发光装置载体7上。发光装置载体7在壳体8中被固定，使得各个发光二极管1至5在其运行中通过在壳体8中的窗口9分别发射功率谱分布。各个发光二极管1至5的控制通过控制机构10来进行，该控制机构根据相应控制信号给各个发光二极管1至5供应通常脉宽调制的运行电流。通过各个发光二极管1至5的不同光谱的叠加，产生由发光机构6所期望的颜色印象。
各个发光二极管1至5的功率谱分布取决于相应的运行温度。在各个发光二极管1至5的运行温度变化时，在发光二极管1至5保持不变的控制情况下其光谱以及因此发光机构6的功率谱分布也会变化，其中所述运行温度的变化例如可以在发光机构6运行期间由于各个发光二极管1至5的放热引起或者也可以由于环境温度的变化所引起。
为了能够在例如一分钟的预给定检测持续时间内检测运行温度的变化以及当前运行温度，将温度传感器11在板状发光装置载体7上布置在各个发光二极管1至5之间。温度传感器11将温度测量值传送给控制机构10，在该控制机构10中分析各个温度测量值以及将其转换成当前温度实际值以及温度变化信息。温度变化信息例如可以包括在检测持续时间上取平均的温度差、取平均的温度梯度或在检测持续时间上所记录的温度测量值变化曲线。
只要或者新求取的温度实际值或温度变化信息超过或低于阈值、或者与在前温度实际值或在前温度变化信息偏离预给定的差范围，就利用控制机构10在控制信号生成步骤中求取新控制信号并且在控制步骤中将其传送给运行机构12，借助该运行机构为每个发光二极管1至5提供运行电流，以便在运行发光机构6期间将由发光机构6发射的功率谱分布保持得尽可能恒定。
为此目的，从存储器机构13中调出控制信号的起始参数pwmt0，所述参数事先例如通过泰勒级数展开根据温度值控制点来求取并且被存放在存储器机构13中。接着，在控制信号生成步骤中利用合适的数学近似方法来求取校正参数
其中，利用
在图3中示意性示出的实施例中，温度传感器11在板状发光装置载体7的上侧上被布置在各个发光二极管1至5之间。在温度传感器11的该布置中，由发光二极管1至5的废热预给定的运行温度的影响占主导，而由环境影响引起的壳体8升温或冷却的影响微小。此外，利用所述一个温度传感器11测量发光二极管1至5的平均运行温度，其中根据板状发光装置载体7的导热性，直接相邻的发光二极管1至5的影响大于间隔较远的发光二极管1至5的影响。
在图4中示意性示出的实施例中，温度传感器11布置在壳体8的侧壁14的背离窗口9的区域中。在温度传感器11的该布置中，相对于发光二极管1至5运行期间产生的废热的影响，环境温度的影响更大并且可能占主导。发光机构6的这种设计方案尤其对于以下照明机构来说是合乎目的的，所述照明机构主要被使用在外部区域并且在各个使用间隔期间暴露于环境温度的经常强烈温度波动或快速变换的太阳辐射。按照图3中所示的实施例所使用的温度传感器11可以被称为运行温度传感器，并且按照图4中所示实施例所使用的温度传感器11可以被称为环境温度传感器。
在图5中示意性示出的实施例中，每个发光二极管1至5分别与一个温度传感器11相关联，该温度传感器11直接与所涉及的发光二极管1至5相邻地布置并且因此精确并且单独地检测与所涉及的发光二极管1至5相关联的温度实际值以及这些发光二极管1至5的温度变化信息。在针对不同类型的发光二极管1至5的运行温度明显不同的情况下，可以利用该配置来实现非常精确的温度控制和发射与一个唯一的温度传感器11的温度平均值相比特别恒定的功率谱分布。