DE102013110003B3

DE102013110003B3 - LED-Leuchte mit einer Anordnung zur Überwachung von LEDs

Info

Publication number: DE102013110003B3
Application number: DE102013110003.1A
Authority: DE
Inventors: Werner Krause; Martin Gollbach
Original assignee: Pintsch Bamag AG; Pintsch Bamag Antriebs und Verkehrstechnik GmbH
Current assignee: Sbrs De GmbH
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit zu überwachenden LEDs (12) und Teillast- und Volllastmodus, wobei die Leuchte eine Anordnung zur Überwachung von LEDs umfasst, die einen Zeitgeber (20) zur Erfassung eines Zeitwertes, der zur zeitlichen Dauer des Betriebs einer zu überwachenden LED proportional ist, und Mittel (24) zur Erfassung wenigstens eines Temperaturwertes, der zur Junction-Temperatur der zu überwachenden LED (12) während deren Betrieb proportional ist, umfasst. Die Anordnung zur Überwachung von LEDs umfasst ferner eine Auswerteeinheit (18; 18') zur Ermittlung, immer dann, wenn sich der gemessene Temperaturwert um ein vorgegebenes Maß ändert, eines Schätzwertes der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED (12) aus dem erfassten Zeitwert und dem erfassten Temperaturwert und einen nicht-flüchtigen Speicher (22), in den die Schätzwerte direkt oder indirekt aufsummiert werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit einer Anordnung zur Überwachung von LEDs, insbesondere in Form einer Signalleuchte für den Schienen-, Wasser-, Luft- oder Straßenverkehr oder in Form einer Fahrzeugleuchte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Lichtemittierende Dioden (LEDs) finden aufgrund ihrer niedrigen Kosten, ihres niedrigen Stromverbrauchs und ihrer hohen Lebensdauer immer häufiger Anwendung als Ersatz von klassischen Leuchtmitteln. Allerdings unterliegen LEDs einer sogenannten Alterung: der emittierte Lichtstrom nimmt mit zunehmender Betriebsdauer ab. Auch bei den für die Kapselung und Linsenformung von LEDs verwendeten Kunststoffen kommt es zu einer alterungsbedingten Minderung der Lichtleiteigenschaften insbesondere durch Trübung.
Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften werden LEDs in den letzten Jahren verstärkt auch in sicherheitsrelevanten Leuchten, z.B. Verkehrssignalen, Begrenzungsleuchten, Fahrzeugleuchten u.dgl. eingesetzt. Gerade bei Signalleuchten sind in der Regel länderspezifisch vorgegebene Werte für das im Betrieb abgegebene Licht einzuhalten. Dabei sei an dieser Stelle betont, dass unter der Begriff Fahrzeugleuchte hier Leuchten für alle Arten von Fahrzeugen einschließlich Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen verstanden werden.
Während bei klassischen Leuchtmitteln die Überwachung des korrekten Funktionierens meist einfach realisiert werden kann ist (in der Regel genügt es, zu überwachen, ob Strom durch das Leuchtmittel fließt oder nicht; wenn trotz angelegter Spannung kein Strom durch das Leuchtmittel fließt, kann davon ausgegangen werden, dass das Leuchtmittel defekt ist und getauscht werden muss), ist die Funktionsüberwachung bei LEDs aus verschiedenen Gründen nicht trivial. So kann es z.B. dazu kommen, dass eine LED nicht leuchtet, obwohl Strom durch sie fließt. Der Totalausfall einer LED kann jedoch in der Regel durch eine kombinierte Strom-Spannungs-Überwachung detektiert werden.
Besonders problematisch ist bei LEDs die Erfassung einer alterungsbedingten Minderung des abgegebenen Lichtstroms. Es ist bekannt, LEDs mit einem Betriebszeitzähler zu versehen, der die tatsächliche Betriebsdauer der LEDs erfasst. Wird eine bestimmte Betriebsdauer erreicht, werden die LEDs ersetzt, unabhängig davon, ob das von ihnen abgegebene Licht noch zur Erfüllung der ggf. vorgeschriebenen Anforderungen ausreicht oder nicht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Alterung von LEDs nicht nur von ihrer reinen Betriebsdauer, sondern auch anderen Faktoren, insbesondere dem Betriebsstrom und vor allem der sogenannten Junction-Temperatur (der Temperatur am P-N-Übergang der LEDs) abhängt.
Eine naheliegende Lösung des Problems der Erfassung einer alterungsbedingten Minderung der Lichtleistung ist die direkte Überwachung des im Betrieb einer LED abgegebenen Lichts mittels entsprechender Sensoren. Dazu schlägt die DE 197 54 222 eine Anordnung zur Überwachung einer LED vor, bei der das von einer LED abgestrahlte Licht mittels eines Photodetektors gemessen wird. Unterschreitet die Helligkeit des Lichts einen bestimmten Grenzwert, wird ein Warnsignal erzeugt, dass einem Betreiber der LED anzeigt, dass die LED ersetzt werden sollte.
Die aus der DE 197 54 222 bekannte Anordnung mit einem Photodetektor kann sehr genau arbeiten, wenn sichergestellt ist, dass Änderungen in den von Photodetektor gemessenen Werten tatsächlich auf einer Änderung des von der überwachten LED abgestrahlten Lichts beruhen. Dies ist jedoch in bestimmten Umgebungen nicht immer sicherzustellen. So kann der Photodetektor z.B. aufgrund von Verschmutzungen zu niedrige Werte oder aufgrund des Einfalls von Licht aus anderen Lichtquellen zu hohe Werte liefern. Zudem ist diese bekannte Anordnung mit verhältnismäßig hohen Herstellungskosten verbunden, so dass ihr Einsatz oft bereits aus wirtschaftlichen Gründen ausscheidet.
US 2011/0254554 A1 , US 2011/0115383 A1 , WO 2012/156857 A2 , WO 2003/009647 A1 und US 2004/0070520 A1 zeigen LED-Leuchten mit einer Anordnung zur Überwachung von LEDs, umfassend einen Zeitgeber zur Erfassung eines Zeitwertes, der zur zeitlichen Dauer des Betriebs einer zu überwachenden LED proportional ist, Mittel zur Erfassung wenigstens eines Temperaturwertes, der zur Junction-Temperatur der zu überwachenden LED während deren Betrieb proportional ist, und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Schätzwertes der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED aus dem erfassten Zeitwert und dem erfassten Temperaturwert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass LEDs kostengünstig und mit hoher Zuverlässigkeit überwacht werden können und die insbesondere unanfällig gegen Fehler aufgrund von Licht aus anderen Lichtquellen und Verschmutzungen sind.
Die Aufgabe wird gelöst von einer LED-Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere in Form einer Signalleuchte für den Schienen-, Wasser-, Luft- oder Straßenverkehr oder in Form einer Fahrzeugleuchte, mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Es ist möglich, aus einem Zeitwert, der zur zeitlichen Dauer des Betriebs einer zu überwachenden LED proportional ist, und einem Temperaturwert, der zur Junction-Temperatur der zu überwachenden LED während deren Betrieb proportional ist, einen Schätzwert der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED abzuleiten. Die tatsächliche Junction-Temperatur, die nur mit großem technischem Aufwand direkt gemessen werden könnte, braucht dabei gar nicht gemessen zu werden.
Bei einer Anordnung zur Überwachung von LEDs ist ein Zeitgeber zur Erfassung eines Zeitwertes, der zur zeitlichen Dauer des Betriebs einer zu überwachenden LED proportional ist, vorgesehen. Bei einem solchen Zeitgeber kann es sich z.B. um eine Stoppuhr zur Erfassung der tatsächlichen Einschaltdauer oder um eine Uhr handeln, die die Uhrzeit des Ein- und Ausschaltens festhält, um dann die in Stunden, Minuten oder Sekunden gemessene tatsächliche Einschaltdauer zu erfassen. Es kann sich aber auch vielmehr um jede beliebige andere Art von Zeittaktgeber handeln, der es ermöglicht, ein wie auch immer definiertes Maß für die Dauer der Betriebszeit der überwachten LED festzulegen, wobei dieses Maß dann in Relation zur erwarteten wie auch immer definierten Lebensdauer der LED gesetzt werden kann. Üblicherweise werden Lebensdauern in Betriebsstunden angegeben. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass bei jedem technischen Gerät eine Betriebsstunde unter Volllast die Lebenddauer stärker verkürzt als eine Betriebsstunde unter Teilllast. Wenn hier also von "Betriebsdauer" oder "Lebensdauer" die Rede ist, so sind damit nicht notwendigerweise tatsächliche Stunden gemeint, sondern quasi Betriebseinheiten, in die verschiedene Faktoren eingehen. Eine LED kann z.B. eine "Lebensdauer" von 100.000 Betriebseinheiten haben, wobei eine Stunde Betrieb bei ungünstigen Bedingungen (hoher Strom, hohe Betriebstemperaturen) diese Lebensdauer um z.B. 100 Einheiten verkürzen kann, während eine Stunde Betriebsdauer bei günstigen Bedingungen die Lebensdauer vielleicht nur um eine oder zwei Einheiten vermindert. Die Erfindung erlaubt es hier, dem Fachmann die für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Einheiten zu wählen.
Zur Erfassung wenigstens eines Temperaturwertes, der zur Junction-Temperatur der zu überwachenden LED während deren Betrieb proportional ist, wird vorzugsweise ein Temperatursensor in möglichst unmittelbarer Nähe eines Gehäuses einer zu überwachenden LED angeordnet. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff "Gehäuse" in der üblichen Weise jedwede Ummantelung des eigentlichen Halbleiterbauelementes, also der eigentlichen Diode verstanden wird, also auch eine eine Linse bildende Kunststoffummantelung des Halbleiterbauelementes.
Je nach Anwendungsfall können erfindungsgemäß auch mehrere Temperaturwerte bis hin zu einer kontinuierlichen analogen Aufzeichnung des Temperaturverlaufes zur Ermittlung eines Schätzwertes der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED eingehen. Bei bestimmten Anwendungsfällen, bei denen z.B. eine zu überwachende LED wie in einer Straßenlaterne zu einem bestimmten Zeitpunkt ein- und nach mehreren Betriebsstunden wieder ausgeschaltet wird, kann es, insbesondere wenn die LED mit Konstantstrom betrieben wird, sogar ausreichend sein, einen einzigen Temperaturwert während des Betriebs oder ggf. sogar kurz nach dem Ausschalten der LED zu erfassen, da bei solchen Anwendungsfällen davon ausgegangen werden kann, dass sich die Betriebstemperatur über die Betriebsdauer im Wesentlichen konstant verhalten hat.
Eine Auswerteeinheit ermittelt dann aus dem zur zeitlichen Dauer des Betriebs der überwachten LED proportionalen Zeitwert und dem oder den zur Junction-Temperatur der überwachten LED während deren Betrieb proportionalen Temperaturwert/en einen Schätzwert der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED. Bei der Auswerteeinheit kann es sich um eine einzige physikalische Einheit, z.B. in Form eines Mikrocontrollers, handeln. Die Auswerteeinheit kann aber auch modular aufgebaut sein. Bei der Auswertung wird so vorgegangen, dass Schätzwerte immer dann ermittelt werden, wenn bestimmte Änderungen eintreten, also sich die gemessene Temperatur um ein vorbestimmtes Maß ändert.
Wenn, wie oben beschrieben, eine "Lebensdauer" einer LED in Form von einer bestimmten Anzahl von Betriebseinheiten bekannt ist, so kann der Schätzwert in Form einer bestimmten Anzahl von Betriebseinheiten angegeben werden. Ist die Lebensdauer einer LED in Betriebsstunden angegeben, so kann der Schätzwert ebenfalls als Betriebsstundenzahl angegeben werden, wobei, wie oben ausgeführt, eine Stunde, die die LED unter ungünstigen Bedingungen betrieben wird, tatsächlich als Minderung der erwarteten Restlebensdauer um z.B. 10 oder sogar 100 Betriebsstunden abgeschätzt wird.
Bei vielen Anwendungsfällen werden die zu überwachenden LEDs mit Konstantstrom betrieben. Bei Anwendungsfällen, bei denen eine zu überwachende LED mit veränderlichem Strom betrieben wird, sieht die Erfindung in vorteilhafter Weiterbildung Mittel zur Erfassung eines Stromstärkewertes vor, der zur Stärke eines der überwachten LED im Betrieb zugeführten Stroms proportional ist, wobei dann die Auswerteeinheit vorteilhaft dazu ausgebildet ist, den erfassten Stromstärkewert in die Ermittlung des genannten Schätzwertes einzubeziehen.
Wie oben bereits ausgeführt, hat neben der Junction-Temperatur die Stromstärke entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer einer LED. Wie bereits im Zusammenhang mit der Temperatur erwähnt, kann es bei bestimmten Anwendungsfällen ausreichen, einen oder wenige Stromstärkewerte zu erfassen, während es bei anderen Anwendungsfällen sinnvoll sein kann, die Stromstärke diskontinuierlich (immer bei bestimmten Änderungen) oder kontinuierlich (in bestimmten Zeitabständen, bis hin zu einer analogen Aufzeichnung) zu erfassen. Wird eine überwachte LED beispielsweise zu bestimmten vorgegebenen Zeitpunkten gedimmt bzw. nicht-gedimmt, so kann es ausreichen, die Stromstärke zu jedem dieser Zeitpunkte einmal zu erfassen. Dabei sei an dieser Stelle betont, dass, wenn hier von einem Stromstärkewert gesprochen wird, der zur Stärke eines der überwachten LED im Betrieb zugeführten Stroms proportional ist, damit ausdrücklich nicht ausgeschlossen werden soll, dass der Stromstärkewert die tatsächlich zugeführte Stromstärke direkt angibt. Gleiches gilt cum grano salis für den Zeitwert und den Temperaturwert. Selbstverständlich können jeweils auch Absolutwerte erfasst werden. Bei manchen Anwendungsfällen ist es jedoch einfacher, zu den tatsächlichen Absolutwerten proportionale Werte zu erfassen. Wenn Absolutwerte erfasst werden, ist die Proportion 1:1, so dass das Wort "proportional" in dieser Hinsicht nicht beschränkend auszulegen ist.
Die vorzugsweise bei jedem Betrieb der überwachten LED erfassten Schätzwerte können in unterschiedlicher Form verarbeitet werden. Es ist ein nicht-flüchtiger Speicher vorgesehen, in dem die z.B. bei jedem Ausschalten der überwachten LED oder fortlaufend ermittelten Schätzwerte direkt oder indirekt aufsummiert werden. Wird z.B. ermittelt, dass der erfolgte Betrieb einer Lebensdauerminderung der LED um 100 Betriebseinheiten entspricht, kann dieser Wert zu bereits zuvor ermittelten Schätzwerten in dem Speicher addiert werden, was einer direkten Aufsummierung entspricht. Der ermittelte Schätzwert kann aber auch von einer vorgegebenen erwarteten Lebensdauer abgezogen werden, wobei z.B. so vorgegangen werden kann, dass in dem nicht-flüchtigen Speicher ein Wert einer erwarteten Lebensdauer eingespeichert wird, z.B. 100.000 Betriebseinheiten, von dem dann bei jedem Betrieb der LED der ermittelte Schätzwert abgezogen wird, was einem indirekten Aufsummieren entspricht. Eine übliche Angabe für die Lebensdauer einer LED ist der sogenannte L70/B50-Wert, der angibt, wann weniger als 50 % aller LEDs aus der entsprechenden Charge einen Lichtstrom von weniger als 70 % besitzen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle von oder zusätzlich zu den Schätzwerten in dem Speicher die Werte, also insbesondere die Zeitwerte, die Temperaturwerte und gegebenenfalls die Stromstärkewerte abzuspeichern, auf deren Basis die Schätzwerte errechnet wurden. Dies kann für bestimmte Protokollierungszwecke vorteilhaft sein.
Wenn der Schätzwert oder die gegebenenfalls direkt oder indirekt aufsummierten Schätzwerte einen vorgebbaren Grenzwert erreicht bzw. erreichen, kann ein Warnsignal erzeugt werden, wozu die erfindungsgemäße Anordnung bei einer bevorzugten Ausführungsform entsprechende Mittel umfasst. Diese Mittel können Teil der Auswerteeinheit, insbesondere Teil eines Mikrocontrollers sein. Das Warnsignal kann z.B. an eine zentrale Steuereinheit geleitet werden, mittels welcher eine Bedienperson darauf aufmerksam gemacht wird, dass die überwachte LED ausgetauscht werden sollte. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass, wenn hier von "überwachter LED" gesprochen wird, damit nicht ausgeschlossen sein soll, dass mittels der Anordnung auch mehrere LEDs, die in Reihe oder parallel geschaltet sein können, überwacht werden.
Wenn eine besonders genaue Abschätzung der Restlebensdauer der überwachten LED gewünscht ist, kann die Anordnung mit Mitteln zur Erfassung wenigstens eines weiteren Betriebsparameters, der Einfluss auf die Minderung der erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED besitzt, ausgestattet werden. Solche Betriebsparameter sind insbesondere die Umgebungstemperatur und die Betriebsspannung. Die Auswerteeinheit wird dann entsprechend dazu ausgebildet, den oder die erfassten weiteren Betriebsparameter in die Ermittlung des Schätzwertes einzubeziehen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt stark schematisiert eine Anordnung mit mehreren LEDs und einer Konstantstromquelle zum Betreiben der LEDs sowie einer Anordnung zum Überwachen der LEDs.
2 zeigt stark schematisiert eine Anordnung mit mehreren LEDs und einer Stromquelle zum Betreiben der LEDs mit veränderlichen Strömen sowie einer Anordnung zum Überwachen der LEDs.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Anordnung mehrerer LEDs 12 dargestellt, die in an sich bekannter Weise mittels einer Konstantstromquelle 14 in Form eines Vorschaltgerätes durch Anlegen einer Betriebsspannung bei Schließen des Schalters 16 betrieben werden können. Beim Einschalten der LEDs wird auch ein Mikrocontroller 18 aktiviert, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Schätzwertes der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LEDs 12 dient und einen Zeitgeber 20 zur Erfassung eines Zeitwertes, der ein Maß für die zeitliche Dauer des Betriebs der überwachten LEDs angibt, umfasst.
Der Mikrocontroller 18 umfasst ferner einen nicht-flüchtigen Speicher 22 insbesondere in Form eines EEPROMs, in dem die bei jedem Ausschalten der überwachten LED und/oder während deren Betrieb ermittelten Schätzwerte direkt oder indirekt aufsummiert werden.
Der Mikrocontroller 18 ist mit wenigstens einem Temperatursensor 24 gekoppelt, der als Mittel zur Erfassung eines zur Junction-Temperatur der überwachten LEDs 12 während deren Betrieb proportionalen Temperaturwertes dient. Dier Temperatursensor 24 ist möglichst dicht an den überwachten LEDs 12 angeordnet, beispielsweise unmittelbar auf einem Gehäuse 26, das, wie stark schematisiert dargestellt, die LEDs 12 trägt. Die gewählte Darstellung soll verdeutlichen, dass die Temperatur nicht unmittelbar am P-N-Übergang der LEDs gemessen wird, sondern dass es bauartbedingt bei den typischen Anwendungsfällen zu einer thermischen Trennung zwischen dem P-N-Übergang der LEDs und dem Ort, an dem mittels des Temperatursensors 20 die Temperatur gemessen wird kann, kommt.
Wie oben bereits dargelegt, ermittelt der Mikrocontroller 18 aus dem Zeitwert und dem Temperaturwert einen Schätzwert der Minderung der Restlebensdauer der überwachten LEDs. Dies kann fortlaufend, z.B. in bestimmten regelmäßigen bestimmten Zeitintervallen erfolgen. Beispielsweise kann der Mikrocontroller 18 im Betrieb alle zehn Sekunden einen Temperaturwert von dem Temperatursensor 24 abfragen und dann einen neuen Schätzwert für die Restlebensdauer ermitteln. Dieser Schätzwert kann z.B. einer zentralen Steuereinheit 28, die z.B. auch das Einschalten der LEDs steuern könnte, gemeldet werden, so dass eine Bedienperson sich den Wert anzeigen lassen kann. Es kann auch so vorgegangen werden, dass nur dann, wenn ein bestimmter Grenzwert erreicht wird, ein Warnsignal an die zentrale Steuereinheit 28 ausgegeben wird. Ein solches Warnsignal muss aber nicht an eine zentrale Steuereinheit ausgegeben werden, sondern kann auch z.B. dazu genutzt werden, direkt eine optische und/oder akustische Warnmeldung zu erzeugen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 18 zur Erzeugung des Warnsignals ausgebildet.
Bei der Abschätzung der Minderung der Restlebensdauer können folgende Überlegungen berücksichtigt werden: Die Junction-Temperatur, die einen wesentlichen Einfluss auf die Restlebensdauer von LEDs besitzt, kann aus der mittels des Temperatursensors 24 gemessenen Temperatur unter Berücksichtigung folgenden Zusammenhangs abgeschätzt oder, wenn die nachfolgend noch definierten Parameter exakt bekannt sind, sogar genau errechnet werden:
wobei

T_J die Junction-Temperatur bezeichnet,
a_case ein konstanter Parameter zur Berechnung der Junction-Temperatur T_J aus der Gehäusetemperatur der LEDs ist,
in konstanter Parameter zur Berücksichtigung der thermischen Anbindung des wenigstens einen Temperatursensors an die LEDs ist, welcher abhängig vom Aufbau der LED-Anordnung ist, und
T_Mess die mittels des Temperatursensors gemessene Temperatur bezeichnet.

Zwischen der Lebensdauer einer LED 12 und der Junction-Temperatur T_J besteht ein exponentieller Zusammenhang, der üblicherweise durch einen Lebensdaueranteil L(T_J) dargestellt wird:
Die Minderung der Restlebensdauer hängt, wie oben ausgeführt, außer der Junction-Temperatur insbesondere von der zeitlichen Dauer des Betriebs und dem Betriebsstrom ab. Die Gesamtlebensdauerverminderung kann durch Aufsummieren der jeweils für ein bestimmtes Zeitintervall bzw. einen bestimmten Zeitraum abgeschätzten Minderung erhalten werden, was durch folgende Gleichung ausgedrückt wird:
wobei

S die Gesamtlebensdauerverminderung nach einer (i + 1)-ten Einschaltperiode darstellt,
i einen Index für das jeweils betrachtete Zeitintervall darstellt,
dt der zur zeitlichen Dauer des Betriebs der überwachten LEDs in dem betrachteten Zeitintervall proportionale Zeitwert ist und
in Parameter zur Berücksichtigung des Einflusses des Betriebsstroms auf die Lebensdauer ist.

Wird, wie in 1 dargestellt, die Anordnung mit einem konstanten Strom betrieben, ist
ein konstanter Parameter. Werden die LEDs jedoch mit unterschiedlichen Betriebsströmen betrieben, so hängt
von dem jeweiligen Betriebsstrom ab. Die 2 zeigt eine Anordnung, die zur Berücksichtigung unterschiedlicher Betriebsströme bei der Ermittlung des Schätzwertes der Minderung der erwarteten Restlebensdauer ausgebildet ist.
In der 2 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 10' bezeichnete Anordnung dargestellt, die sich von der in 1 dargestellten Anordnung durch eine unterschiedliche Ausbildung des Vorschaltgerätes 14' und der Auswerteeinheit 18' sowie dadurch unterscheidet, dass ein Amperemeter 30 als Mittel zur Erfassung eines Stromstärkewertes vorgesehen ist. der zu der Stromstärke des den überwachten LEDs 12 im Betrieb zugeführten Stroms proportional, im vorliegenden Fall sogar im Verhältnis 1:1 ist (es wird hier also die tatsächliche Betriebsstromstärke gemessen). Ansonsten wurden in 2 diejenigen Teile, die in ihrer Funktion und Wirkung den bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen.
Das Vorschaltgerät 14' ist bei diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, die LEDs 12 mit unterschiedlichen Strömen, z.B. in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit, zu betreiben, wie dies z.B. bei bestimmten Verkehrssignalen üblich ist: Diese leuchten tagsüber heller, um in einer hellen Umgebung besser wahrgenommen zu werden, nachts aber dunkler, um nicht als blendende, störende Lichtquelle empfunden zu werden.
Wie oben ausgeführt, hat der Betriebsstrom Einfluss auf die Lebensdauer der damit betriebenen LEDs, so dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Auswerteeinheit 18' (wiederum in Form eines Mikrocontrollers) dazu ausgebildet ist, den erfassten Wert für den Betriebsstrom bei der Ermittlung des Schätzwertes der Minderung der erwarteten Restlebensdauer zu berücksichtigen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind ferner Mittel zur Erfassung wenigstens eines weiteren Betriebsparameters, der Einfluss auf die Minderung einer erwarteten Restlebensdauer besitzt, in Form eines Sensors 32 vorgesehen. Ein solcher Sensor kann z.B. zur Erfassung der Umgebungstemperatur ausgebildet sein. Entsprechend ist die Auswerteeinheit 18' auch dazu ausgebildet, den erfassten weiteren Betriebsparameter in die Ermittlung des Schätzwertes einzubeziehen. Durch Erfassung der Umgebungstemperatur ist es z.B. möglich, den Parameter
genauer zu wählen. Ein anderer Betriebsparameter, der mittels eines entsprechend ausgebildeten Sensors erfasst werden kann, ist z.B. die Betriebsspannung.
Wie bereits im Zusammenhang mit den Zeit- und Temperaturwerten beschrieben, können auch die Stromstärkewerte und ggf. weitere Betriebsparameter zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden, z.B. immer dann, wenn eine Änderung detektiert wird. Dann wird die Länge des Betriebsintervalls (in o.g. Formel also der Wert dt) ermittelt und der Schätzwert bestimmt und entweder aufsummiert oder, wie ebenfalls bereits beschrieben, von einem vorgegebenen Lebensdauerwert abgezogen. Es kann aber auch so vorgegangen werden, dass die Zeitintervalle dt fest sind und z.B. alle 10 Sekunden eine Messung der Temperatur und der Stromstärke sowie eine Ermittlung eines Schätzwertes der Minderung der Restlebensdauer erfolgt. Die Erfindung erlaubt es dem Fachmann hier vorteilhaft, die für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Ausgestaltung zu wählen.
Bezugszeichenliste

10, 10': LED-Anordnung
12: LED
14, 14': Vorschaltgerät
16: Schalter
18, 18': Auswerteeinheit (Mikrocontroller)
20: Zeitgeber
22: nicht-flüchtiger Speicher (EEPROM)
24: Temperatursensor
26: Gehäuse
28: zentrale Steuereinheit
30: Stromstärkemesser (Amperemeter)
32: Sensor für weiteren Betriebsparameter

Claims

LED-Leuchte mit zu überwachenden LEDs (12) und Teillast- und Volllastmodus, wobei die Leuchte eine Anordnung zur Überwachung von LEDs umfasst, welche umfasst: – einen Zeitgeber (20) zur Erfassung eines Zeitwertes, der zur zeitlichen Dauer des Betriebs einer zu überwachenden LED proportional ist, – Mittel (24) zur Erfassung wenigstens eines Temperaturwertes, der zur Junction-Temperatur der zu überwachenden LED (12) während deren Betrieb proportional ist, – eine Auswerteeinheit (18; 18') zur Ermittlung, immer dann, wenn sich der gemessene Temperaturwert um ein vorgegebenes Maß ändert, eines Schätzwertes der Minderung einer erwarteten Restlebensdauer der überwachten LED (12) aus dem erfassten Zeitwert und dem erfassten Temperaturwert, und einen nicht-flüchtigen Speicher (22), in den die Schätzwerte direkt oder indirekt aufsummiert werden.
LED-Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass Mittel (30) zur Erfassung eines Stromstärkewertes, der zur Stärke eines der überwachten LED im Betrieb zugeführten Stroms proportional ist, vorgesehen sind und – dass die Auswerteeinheit (18') dazu ausgebildet ist, den erfassten Stromstärkewert in die Ermittlung des Schätzwertes einzubeziehen.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18; 18') zum Erzeugen eines Warnsignals vorgesehen sind, wenn der Schätzwert oder die aufsummierten Schätzwerte einen vorgebbaren Grenzwert erreicht bzw. erreichen.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (24) zur Erfassung des Temperaturwerts in unmittelbarer Nähe eines Gehäuses (26) der zu überwachenden LED angeordnet sind.
LED-Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass Mittel (32) zur Erfassung wenigstens eines weiteren Betriebsparameters, der Einfluss auf die Minderung einer erwarteten Restlebensdauer besitzt, insbesondere der Umgebungstemperatur oder der Betriebsspannung, vorgesehen sind, und – dass die Auswerteeinheit (18') dazu ausgebildet ist, den oder die erfassten weiteren Betriebsparameter in die Ermittlung des Schätzwertes einzubeziehen.