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Entwicklung eines PC-gesteuerten Farbmischplatzes auf Basis mehrerer farbiger LEDs

Marcel Euteneuer

Betreuer: Dipl.-Ing. Werner KassenbrockDipl.-Ing. Stefan BrücknerDipl.-Ing. Nils Haferkemper Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc Khanh

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Gliederung

Warum LEDs? Aufgabenstellung Farbmischung Dimmung der LEDs (PWM) Software Kritik und Ausblick

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Warum LEDs?

Emittieren nur sichtbares Licht Farbe ist regelbar (Farbmischung) Kleine Abmessungen Hohe Energieeffizienz Großes Potential für die Zukunft

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Aufgabenstellung

Aufbau zur homogenen Beleuchtung einer diffusen Scheibe Additive Farbmischung des LED-Lichts Farbe soll durch ein PC-Programm regelbar sein

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Schematischer Aufbau

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Planckstrahler bei 2856K

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

380

398

416

434

452

470

488

506

524

542

560

578

596

614

632

650

668

686

704

722

740

758

776

Wellenlänge [nm]

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Luxeon Rebel Spektren

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

380 430 480 530 580 630 680 730 780

Wellenlänge [nm]

rela

tive

Bes

trah

lun

gss

tärk

e

royal-blue

amber

cyan

cool-white

red-orange

blue

warm-white

red

green

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Farbmischung mit LEDs

Möglichst viele verschiedenfarbige LEDs Mischplatz

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Auswirkungen von Temperaturveränderungen

Spektrum K2 Red Orange

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,11,21,31,41,51,6

560 580 600 620 640 660 680

Wellenlänge [nm]

rela

tiv

e B

es

tra

hlu

ng

ss

tärk

e

40 °C

80 °C

120 °C

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Dimmung der LEDs

Stark nichtlineares Verhalten bei Dimmung über die Stromstärke Pulsweitenmodulation

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Pulsweitenmodulation (PWM)

Konstante Stromstärke nötig Ein-/Ausschaltzeitpunkt muss gesteuert werden Helligkeit ist linear zur Pulsbreite Farbverschiebung wird durch Pulsweitenmodulation verhindert

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Pulsweitenmodulation (PWM)

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Schaltungskonzept

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Konstante Stromstärke

mAV

R

UI 706

77,1

25,1

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Annäherung an Ziel-Spektrum

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Zusammenfassung

Aufbau erreicht Anforderungen zur Farbmischung kann zu Präsentationszwecken und Test zur Wahrnehmung des

menschlichen Auges eingesetzt werden Für Forschungszwecke geeignet

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Kritik und Ausblick

Regelkreis mit Temperaturmessungen mehr LEDs zum Auffüllen des Spektrums Schnellerer Microcontroller Effizientere Optik