Leuchtdioden Wie Sie die Farbe von LED-Lichtquellen im Auto konstant halten

Leuchtdioden eignen sich bestens für Beleuchtungszwecke im Auto. Allerdings ändert sich die Wellenlänge des LED-Lichtes mit der Umgebungstemperatur, die Intensität lässt mit der Zeit nach und altersbedingte Eintrübungen des Linsenkörpers können ebenfalls zu Farbänderungen führen. Wie sich mit geeigneten Farbsensoren und einer intelligenten Lichtregelung die Eigenschaften der LED-Beleuchtung konstant halten lassen, verraten wir Ihnen in diesem Beitrag.

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Der Einsatz von LEDs in der Display- und Beleuchtungstechnik nimmt im rasanten Tempo zu. Dies wird nicht nur von der kleineren Bauform, sondern maßgeblich auch durch die höhere Lebensdauer, niedrigerem Stromverbrauch, höherer Lichtleistung und einer breiteren Palette möglicher Farben (Farbgamut) bestimmt.

Durch die Kombination von RGBx-LEDs (x = Erweiterung von RGB durch zusätzliche LED mit den Farben Amber oder Weißlicht) in einer Lichtquelle lässt sich jede beliebige Farbe und Farbtemperatur einstellen, die innerhalb des Gamuts, begrenzt durch die Eckpunkte der Einzel-LEDs, definiert ist. So lassen sich in der Beleuchtungstechnik gezielt Tageslicht oder individuelle Lichtstimmungen und andere visuelle Effekte und Farbtemperaturen nachbilden.

Viele Einflüsse bestimmen die Lichtfarbe

Das emittierte Spektrum einer LED ist von mehreren Faktoren abhängig. Besonders durch variierende Betriebstemperaturen, Toleranzen in der Fertigung, Diodenströme, Lebensdauer der LEDs sowie durch Toleranzen der Treiberelektronik sind Änderungen der Lichteigenschaften zum Teil erheblich. Das betrifft sowohl die Helligkeit als auch die Farbe während des Betriebes infolge von Umwelteinflüssen wie Temperaturänderungen.

Aktive Regelung sorgt für konstantes LED-Licht

Wie aber erreicht man bei Lampen, Leuchten oder Backlights einen über die Leuchtfläche gleichen und über die Zeit konstanten Farbeindruck? Gerade bei flächenhafter Anordnung mehrerer RGBx-Lichtquellen ist das äußerst wichtig.

Um einen Farbeindruck und Helligkeit über die Lebenszeit einer RGBW-LED-Leuchte konstant zu halten, ist eine aktive Regelung des Farbortes und die gezielte Mischung der LED-Farbanteile nötig. Dabei sind einfache, preiswerte, langzeit- und temperaturstabile Sensoren zum Ermitteln des eingestellten Farbortes der LED-Quelle unabdingbar. Dabei darf der Sensor seine spezifizierten Eigenschaften über die Lebenszeit der LED-Leuchte nicht verändern. Sensoren, die innerhalb weniger hundert Betriebsstunden ihre Charakteristik verändern, sind ungeeignet.

Soll-Ist-Wert-Vergleich liefert Korrektursignal

Die Regelung erhält vom Sensor den Ist-Wert des Farbortes und generiert nach dem Vergleich mit dem Soll-Wert ein korrigiertes Ansteuersignal , das die Helligkeit der einzelnen LED-Farben und damit die erzielte Mischfarbe auf einen Soll-Farbort nachführt.

Die Regelung toleranzbehafteter Komponenten setzt idealerweise an der Wirkung des einzelnen Exemplares an. Im Fall der LEDs beeinflussen unterschiedliche Diodentemperaturen die Farbe (Wellenlänge ±6 nm) und die Helligkeit (±30%). Diese können im Betrieb zudem von LED zu LED schwanken und deutlich wahrnehmbare Farbortdifferenzen verursachen.

Steuerung über Referenzdaten liefert ungenaue Ergebnisse

Diese Farbort-Differenzen liegen für betriebsbedingte Temperaturschwankungen von 25 bis 70 °C mit bis zu Δu’v’=0,03 mit Faktor 6 über der Wahrnehmungsgrenze für Farbdifferenzen des menschlichen Auges. Zwar erreicht man gute Ergebnisse bereits mit der Steuerung über Referenzdaten und -tabellen, die sich auf Temperaturgänge, Betriebszeit etc. beziehen, aber solche Methoden sind immer an Durchschnittswerte gebunden und wegen der Nutzung indirekter Messergebnisse ungenau.

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