DE102013200407A1

DE102013200407A1 - Schaltungsanordnung für LED

Info

Publication number: DE102013200407A1
Application number: DE201310200407
Authority: DE
Inventors: Urs Zingg; Eduardo Pereira
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-07-18
Also published as: AT13765U1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer LED-Strecke (LS), welche Mischlicht mit wenigstens zwei LED-Typen (White LED, Red LED) unterschiedlichen Spektrums erzeugt, wobei die LED-Strecke (LS) einen Hauptzweig (33) welcher zumindest eine LED (21–26) eines ersten Typs (White LED) beinhaltet und zumindest eine LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) beinhaltet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzweig (33) mit einem einstellbaren Hauptstrom (Iout) gespeist wird, und dass ein Kompensationszweig (KZ, 32), welcher parallel zu zumindest einer eine LED eines zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist und einen Teil des Hauptstromes (Iout) übernehmen kann, wobei dieser Teil des übernommenen Stromes einen Kompensationsstrom (Idev) bildet, wobei ein Temperatursignal erfasst wird, welches die Temperatur direkt oder indirekt widergibt, und ein Stromsignal erfasst wird, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) widergibt, wobei der Kompensationsstrom (Idev) abhängig von dem Temperatursignal und dem Stromsignal eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Mischlicht vorbestimmter Farbe, insbesondre von weissem Licht, durch Mischen des von mindestens einer ersten LED emittierten längerwelligen Lichtes mit dem von mindestens einer zweiten LED emittierten kürzerwelligen Lichtes. Die Grenze zwischen dem längerwelligen und dem kürzerwelligen Licht kann bspw. bei 500 nm (bzgl. des Peaks des Spektrums) liegen.
Es ist bekannt, Mischlicht einer vorbestimmten Farbe durch Mischen des von mindestens zwei LEDs emittierten Lichtes zu erzeugen, wobei das von der einen LED und das von der anderen LED emittierte Licht unterschiedliche Wellenlängen haben. Beispielweise kann „warmes” Weisslicht durch Mischen des von einer Rotlicht-LED emittierten Lichtes und des von einer farbkonvertierten Blaulicht-LED oder UV-Licht-LED (es handelt sich dabei bspw. um einen blaues Licht oder UV-Licht erzeugenden LED-Chip, der mit einer Phosphorschicht bedeckt ist, die das blaue Licht bzw. das UV-Licht in ein längerwelliges Licht mit, einer entsprechend anderen Farbe umwandelt) erzeugt werden. Alternativ kann Weisslicht auch durch RGB (rot, grün, blau) Mischung oder andere Mischungen erzeugt werden.
Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass sich der Farbort des Mischlichtes im CIE-Diagramm mit der Temperatur ändert. Eine Temperaturänderung kann ihre Ursache darin haben, dass die Umgebungstemperatur schwankt oder aber auch darin, dass sich das LED-Modul durch den Betriebsstrom mit der Zeit erwärmt.
Im letztgenannten Fall wird erst nach einer gewissen Aufwärmzeit ein stabiler Zustand erreicht. Diese beträgt in der Regel mindestens 10 Minuten, kann aber auch erheblich länger dauern.
Temperaturänderungen haben aus folgendem Grund Farbortänderungen des Mischlichtes zur Folge: Je höher die Temperatur in einem LED-Modul ansteigt, desto geringer ist die Intensität des von den LEDs emittierten Lichtes (bei gleichbleibendem Strom durch die LED). Der Verlauf der Intensität in Abhängigkeit von der Temperatur ist abfallend oder – mit anderen Worten – der Gradient ist negativ. Das wäre an sich in Bezug auf die Farbe des Mischlichtes noch kein Problem, wenn der negative Gradient des längerwelligen LED-Lichtes und der des kürzerwelligen LED-Lichtes in etwa gleich wären. Tatsächlich ist jedoch der negative Gradient von längerwelligem LED-Licht größer ist als der negative Gradient von kürzerwelligem LED-Licht, mit der Folge, dass sich das Spektrum des Mischlichtes verändert.
Darüber hinaus kann auch der Wirkungsgrad der Phosphorschicht temperaturabhängig sein.
Somit kann es bei einer typischen Erwärmung eines LED-Moduls bspw. von Raumtemperatur auf 60°C bis 80°C zu einer Farbortverschiebung kommen, die für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.
Bei weissem Licht äussert sich die Temperaturabhängigkeit ggf. auch durch eine Veränderung der Farbtemperatur.
Gerade beim Dimmen der LED kann es zu einer Änderung des Stromes kommen. Diese Änderung soll gemäß der Erfindung berücksichtigt werden.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Eine erfindungsgemäße Betriebsschaltung dient der Ansteuerung einer LED-Strecke, welche zur Erzeugung von Mischlicht, wenigstens zwei LED-Typen unterschiedlichen Spektrums aufweist. Vorzugsweise ist ein LED-Typ eine monochromatische, bspw. rote LED, und der zweite Typ eine UV oder blaue, farbstoffkonvertierte Weisslicht-LED.
Die LED-Strecke weist dabei einen Hauptzweig, welcher zumindest eine LED eines ersten Typs und zumindest eine LED eines zweiten Typs beinhaltet auf. Die LED-Strecke weist weiterhin einen Kompensationszweig auf, der parallel zu zumindest einer eine LED eines zweiten Typs angeordnet ist und einen Teil des Hauptstromes übernehmen kann, wobei dieser Teil des übernommenen Stromes einen Kompensationsstrom bildet. Dabei wird ein Temperatursignal erfasst, welches die Temperatur direkt oder indirekt wiedergibt. Weiterhin wird ein Stromsignal erfasst, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED des zweiten Typs (Red LED) wiedergibt.
Die Betriebsschaltung ist dabei ausgebildet, dass der Kompensationsstrom (I_dev) abhängig von dem Temperatursignal und dem Stromsignal eingestellen kann.
Die Betriebsschaltung ist auch dazu ausgebildet, um den Kompensationszweig abhängig von einem Signal von einem die Temperatur direkt oder indirekt erfassenden Sensors mit einem Kompensationsstrom zu beaufschlagen. Somit kann eine Temperaturveränderung kompensiert werden.
Vorzugsweise weist die Betriebsschaltung weiterhin bevorzugt eine Verarbeitungseinrichtung auf, welche in Abhängigkeit des Temperatursignals den Hauptstrom und den Kompensationsstrom einstellt. Der Sensor weist vorzugsweise einen PTC-Widerstand oder einen NTC-Widerstand oder einen Thermistor oder einen Spannungsmesser auf. So ist eine sehr genaue Kompensation möglich.
Bevorzugt beinhaltet der Hauptzweig LEDs des ersten Typs und des zweiten Typs. Bevorzugt ist der Kompensationszweig zu genau einer LEDs des zweiten Typs parallel angeordnet. So ist ein sehr einfacher Aufbau möglich.
Dabei ist vorzugsweise der zweite LED-Typ eine optional farbstoffkonvertierte rote, amberfarbene, orange, oder infraorange LED. Zusätzlich oder alternativ ist der erste LED-Typ eine optional farbstoffkonvertierte Blaulicht-LED oder UV-Licht LED.
Vorteilhafterweise weist die Betriebsschaltung einen steuerbaren Widerstand, beispielsweise Bipolartransistor, oder auch Schalter auf, welcher von der Verarbeitungseinrichtung steuerbar ist. Der Schalter weist dann einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand auf.
Der Schalter ermöglicht in dem ersten Schaltzustand einen Fluss des Kompensationsstroms durch den Kompensationszweig und in dem zweiten Schaltzustand keinen Fluss des Kompensationsstroms durch den Kompensationszweig. So ist die Einstellung der Helligkeitsverhältnisse der parallel zum Kompensationszweig angeordneten LED sehr einfach.
Optional ist die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet, um den Schalter derart zu steuern, dass die Taktung, bevorzugt die Pulsweitenmodulation (PWM) des Kompensationsstroms durchzuführen. Die Pulsweitenmodulation erfolgt dann in Abhängigkeit von einer gegenwärtigen Temperatur. So ist eine für das menschliche Auge unsichtbare Einstellung der Helligkeitsverteilung ohne eine Notwendigkeit nachteiliger Dimmvorgänge möglich.
Die Betriebsschaltung verfügt bevorzugt zusätzlich über eine Rückführleitung, welche eine gegenwärtige Temperatur oder einen von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter einer sie versorgenden Stromquelle zuführt.
Ein erfindungsgemäßes LED-Modul beinhaltet eine oben genannte Betriebsschaltung und eine von dieser versorgte LED-Strecke.
Eine erfindungsgemäße LED-Lampe beinhaltet ein oben genanntes LED-Modul.
Vorzugsweise beinhaltet die erfindungsgemäße LED-Lampe weiterhin eine Stromversorgungsschaltung. Die Stromversorgungsschaltung ist dann ausgebildet, um in Abhängigkeit von einem Rückführsignal, welches einer gegenwärtigen Temperatur oder einem von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter entspricht, einen Gesamtstrom zur Versorgung des LED-Moduls einzustellen. So kann die benötigte Leistung weiter reduziert werden während die Farbtemperatur und die Helligkeit der LED-Strecke sehr genau einstellbar sind.
Zusätzlich oder alternativ kann die Betriebsschaltung den Kompensationszweig auch abhängig von einer direkt oder indirekt übermitteltem Helligkeitssignal oder der Versorgungsspannung mit einem Kompensationsstrom beaufschlagen, wobei der Kompensationsstrom abhängig von dem Temperatursignal getaktet, vorzugsweise pulsweitenmoduliert moduliert ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient dem Betreiben einer LED-Strecke. Die LED-Strecke erzeugt dann Mischlicht mit wenigstens zwei LED-Typen unterschiedlichen Spektrums. Die LED-Strecke beinhaltet einen Hauptzweig, welcher zumindest eine LED eines ersten Typs und eine LED eines zweiten Typs beinhaltet. Der Hauptzweig wird mit einem einstellbaren Hauptstrom gespeist. Ein Kompensationszweig, welcher zumindest zu einer LED eines zweiten Typs parallel geschaltet ist, wird mit einem einstellbaren Kompensationsstrom gespeist. Der Kompensationsstrom ist dabei in Abhängigkeit eines direkt oder indirekt erfassten Temperatursignals getaktet, bevorzugt pulsweitenmoduliert.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine beispielhafte LED-Lampe mit einer LED-Strecke;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schaltplan;
3 Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schaltplan;
Zunächst wird anhand der 1 die der gegenwärtigen Erfindung zugrundeliegende Problematik anhand einer exemplarischen LED-Lampe erläutert. Anschließend wird mittels 2–3 auf den Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Formen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingegangen. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
Nachfolgend sollen LEDs, die rotes Licht emittieren (auch als „rote LEDs” bezeichnet), stellvertretend für längerwellige LEDs stehen, während weisses Licht emittierende LEDs (auch als „weisse oder blaue oder farbkonvertierte weisse oder farbkonvertierte blaue LEDs” bezeichnet) stellvertretend für kürzerwellige LEDs stehen.
Die Grenze bzgl. des Peaks des Spektrums zwischen dem längerwelligen und dem kürzerwelligen Licht kann bspw. bei 500 nm liegen.
1 zeigt eine exemplarische LED-Lampe. Dabei ist nur der innere Aufbau dargestellt. Eine Stromversorgungsschaltung 1 ist dabei direkt mit einem LED-Modul 2 verbunden. Die Stromversorgungsschaltung 1 beinhaltet dabei ein Gleichrichter-Modul 3, welches aus einem Wechselstrom einen geglätteten Gleichstrom erzeugt. Der Wechselstrom wird dabei an einem Netzanschluss 6 zugeführt. Die Stromversorgungsschaltung 1 beinhaltet dabei weiterhin eine Stromquelle 4. Diese erzeugt aus dem Gleichstrom, welcher von dem Gleichrichtermodul 3 erzeugt wird, einen konstanten Gleichstrom I_LED, welcher dem LED-Modul 2 zugeführt wird. Das LED-Modul 2 besteht hier aus einer Serienschaltung zahlreicher LEDs. Es handelt sich dabei um weiße und rote LEDs.
Nachdem die LEDs des LED-Moduls 2 in Serie geschaltet sind, wird jede LED von demselben Gesamtstrom I_LED durchflossen. Bei einer konstanten Temperatur sorgt dies für eine konstante Farbtemperatur des resultierenden Mischlichts. Ergibt sich jedoch eine Temperaturveränderung, z. B. durch Veränderung der Außentemperatur oder durch Erwärmung aufgrund der umgesetzten Leistung, so ergibt sich eine Drift der Farbtemperatur, da die unterschiedlichen LED-Typen eine unterschiedliche Temperaturcharakteristik aufweisen.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Lampe dargestellt. Die erfindungsgemäße LED-Lampe beinhaltet eine Stromversorgungsschaltung 10 und ein LED-Modul 11.
Der Aufbau der Stromversorgungsschaltung 10 entspricht dabei dem Aufbau der Stromversorgungsschaltung 1 aus 1. Die Stromversorgungsschaltung 10 enthält ebenfalls ein Gleichrichtermodul, welches dem Gleichrichtermodul 3 entspricht. Die nicht dargestellte Stromquelle (getaktet oder linear, kann auch als Spannungsquelle ausgeführt sein) entspricht der Stromquelle 4.
Der Hauptstrom I_out wird von der Stromversorgungsschaltung 10 erzeugt und dem LED-Modul 11 zugeführt. Bei dem hier dargestellten LED-Modul 11 handelt es sich um ein erfindungsgemäßes LED-Modul. Das LED-Modul 11 beinhaltet eine erfindungsgemäße Betriebsschaltung 14a und eine LED-Strecke LS.
Die LED-Strecke LS besteht auch hier aus einer Serienschaltung mehrerer LEDs 20–26 (symbolisch dargestellt ist die LED 25). Die LEDs 21–26 sind dabei weisse LEDs von einem ersten Typ (White LED). Es ist auch eine rote LED dabei von einem zweiten Typ (Red LED). Zusätzlich zu den in Serie geschalteten LEDs beinhaltet das LED-Modul 11 einen parallel geschalteten Kompensationszweig KZ (32). Dieser ist parallel zu zumindest einer roten LED 27 vom zweiten Typ geschaltet. Der Kompensationszweig KZ beinhaltet einen steuerbaren Widerstand. Die LED 27 ist hier von dem zweiten Typ (Red LED). An dem Verbindungspunkt zwischen dem Kompensationszweig KZ und dem Hauptzweig 33 teilt sich der Hauptstrom I_out auf in einen Kompensationsstrom I_dev und einen Zweigstrom Iout–Idev. Der Kompensationsstrom I_dev fließt durch den Kompensationszweig KZ, während der Hauptstrom Iout durch den LED-Strecke LS fließt. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Typen (Red LED, White LED) weisen die LEDs 27 und 25 einen unterschiedlichen Spannungsabfall auf.
Die gegenwärtige Temperatur wird mittels eines Sensors ermittelt. In 2 handelt es sich bei dem Sensor um einen temperaturabhängigen Widerstand (NTC-Widerstand) 30. Alternativ sind jedoch auch PTC-Widerstände oder Thermistoren denkbar. Darüber hinaus kann als Sensor auch ein Spannungsmesser eingesetzt werden, welcher die an der gesamten LED-Strecke LS abfallende Spannung misst. Auch hinsichtlich dieses Parameters ergibt sich eine Temperaturcharakteristik.
Es ist also ein Kompensationszweig (KZ) vorhanden, der parallel zu zumindest einer LED des zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist. In dem Kompensationszweig (KZ) kann abhängig von einem Temperatursignal, welches die direkt oder indirekt mittels eines Temperatursensors (TS) erfasste Temperatur T wiedergibt, und abhängig von dem direkt oder indirekt erfasstem Strom durch die LED-Strecke (LS) der in dem Kompensationszweig (KZ) fließende Kompensationsstrom (I_dev) eingestellt werden.
In Abhängigkeit von dem resultierenden Sensor-Signal stellt der Mikrocontroller 31 die Pulsweitenmodulation derart ein, dass sich eine konstante Farbtemperatur der LED-Strecke LS ergibt.
Der Hauptstrom I_out wird vollständig zum Betrieb der LEDs 20–26 genutzt. Es ergibt sich somit ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Lampe dargestellt. Gegenüber 2 ist hier eine mögliche Ausführung im Detail gezeigt Nicht dargestellte Blöcke wie beispielsweise die Stromversorgungsschaltung (10) entsprechen den entsprechenden Elementen in der 1.
Dargestellt ist eine Betriebsschaltung für eine LED-Strecke LS, welche zur Erzeugung von Mischlicht wenigstens zwei LED-Typen (Red LED, White LED) unterschiedlichen Spektrums aufweist. Die LED-Strecke (LS) beinhaltet zumindest eine LED eines ersten Typs (White LED) und zumindest eine LED eines zweiten Typs (Red LED). Weiterhin ist ein Kompensationszweig (KZ) vorhanden, der parallel zu zumindest einer LED des zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist. Die Betriebsschaltung ist dazu ausgebildet, den Kompensationszweig (KZ) abhängig von einem Signal von einem die Temperatur direkt oder indirekt erfassenden Sensor (TS) mit einem Kompensationsstrom (I_dev) zu beaufschlagen, wobei der Kompensationsstrom (I_dev) abhängig von dem Temperatursignal und abhängig von dem direkt oder indirekt erfasstem Strom durch die LED-Strecke (LS) eingestellt wird.
Die Betriebsschaltung weist eine Verarbeitungseinrichtung (31, OA1) auf, welche in Abhängigkeit des Temperatursignals und eines Stromsignal, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) widergibt, den Kompensationsstrom (I_dev) einstellt.
Der Sensor (30) kann einen einen NTC-Widerstand (NTC) oder PTC-Widerstand oder einen Thermistor oder einen Spannungsmesser aufweisen.
Der Kompensationszweig (KZ) kann einen steuerbaren Widerstand (Q), beispielsweise einen Bipolartransistor, beinhalten.
Der zweite LED-Typ (Red LED) ist vorzugsweise eine optional farbkonvertierte rote, amberfarbene, orange, oder infraorange LED, und/oder der erste LED-Typ (White LED) kann eine optional farbkonvertierte Blaulicht-LED oder UV-Licht LED sein.
Die Verarbeitungseinrichtung (31, OA1) kann den steuerbaren Widerstand (Q) ansteuern, und mittels des steuerbaren Widerstandes (Q) der Kompensationsstrom (I_dev) einstellen.
Die Betriebsschaltung kann über eine Rückführleitung (35) verfügen, welche eine gegenwärtige Temperatur oder einen von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter einer sie versorgenden Stromquelle (13) zuführt.
Somit wird ein LED-Modul (11) gebildet, aufweisend eine Betriebsschaltung wie oben beschrieben.
Basierend auf dem LED-Modul (11) kann LED-Lampe, insbesondere für Weisslicht, insbesondere Retrofit LED-Lampe, aufgebaut werden.
Die LED-Lampe kann eine Stromversorgungsschaltung (10) aufweisen, und die Stromversorgungsschaltung (10) kann dazu ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von einem Rückführsignal, welches einer gegenwärtigen Temperatur oder einem von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter entspricht, einen Hauptstrom (I_out) zur Versorgung des LED-Moduls (11) einzustellen.
Somit wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer LED-Strecke (LS) ermöglicht, welche Mischlicht mit wenigstens zwei LED-Typen (White LED, Red LED) unterschiedlichen Spektrums erzeugt, wobei die LED-Strecke (LS) einen Hauptzweig (33) welcher zumindest eine LED (21–26) eines ersten Typs (White LED) beinhaltet und zumindest eine LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) beinhaltet, aufweist. Der Hauptzweig (33) wird mit einem einstellbaren Hauptstrom (I_out) gespeist. Ein Kompensationszweig (KZ), welcher parallel zu zumindest einer eine LED eines zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist, kann einen Teil des Hauptstromes (I_out) übernehmen, wobei dieser Teil des übernommenen Stromes einen Kompensationsstrom (Id_ev) bildet, wobei ein Temperatursignal erfasst wird, welches die Temperatur direkt oder indirekt wiedergibt, und ein Stromsignal erfasst wird, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) wiedergibt, wobei der Kompensationsstrom (I_dev) abhängig von dem Temperatursignal und dem Stromsignal eingestellt wird. In Abhängigkeit des Temperatursignals kann der Hauptstrom (I_out) und der Kompensationsstrom (I_dev) eingestellt werden. Der Hauptstrom (I_out) durch die LED-Strecke (LS) kann in Abhängigkeit von einer gegenwärtige Temperatur oder einem von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter eingestellt werden.
Alternativ zu einer Einstellung des Kompensationsstrom (I_dev) durch einen Linearregler kann die Einstellung mittels einer Steuerung über eine gepulste Taktung, beispielsweise eine Pulsweitenmodulation, über den Schalter Q durch Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Mikrocontroller 31, erfolgen.
Beispielsweise kann der Kompensationszweig in diesem Fall auch einen getakteten Schaltregler aufweisen, wobei der Schalter Q Teil dieses getakteten Schaltreglers ist.
Es kann auch eine zusätzlich eine Steuerung des Hauptstrom (I_out) erfolgen. Diese Steuerung erfolgt über eine Rückführleitung 35 (hier nicht dargestellt), welche ein Steuersignal des Verarbeitungseinrichtung (bspw. eines Mikrocontrollers) 31 an die Stromquelle 13 der Stromversorgungsschaltung 10 übermittelt. Eine solche Steuerung dient der weiteren Verbesserung der Farbstabilität. So verändert sich mit der Temperatur der Strombedarf einer LED, um eine konstante Helligkeit zu erreichen. In Abhängigkeit ihrer Helligkeit weisen zahlreiche LEDs eine Farbcharakteristik auf. D. h. bei unterschiedlichen Helligkeiten des Betriebs ergibt sich eine unterschiedliche Farbcharakteristik.
Durch Steuerung des Hauptstrom (I_out) in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Temperatur kann dieser Effekt vermieden werden. D. h. bei veränderter Temperatur wird der Hauptstrom (I_out) erhöht bzw. verringert, um eine konstante Gesamthelligkeit und damit auch eine konstante Farbtemperatur zu erreichen.
Statt eines Steuersignals des Mikrocontrollers 31 kann auch direkt das Sensorsignal oder ein die Temperatur anzeigendes Signal zurückgeführt werden. Die Bestimmung der geeigneten Stromstärke erfolgt dann seitens der Stromversorgungsschaltung 10.
Die Pulsweitenmodulation erfolgt dabei in einer für das menschliche Auge nicht wahrnehmbaren Geschwindigkeit. Für das menschliche Auge ergibt sich somit eine Farbwahrnehmung, welche dem zeitlichen Mittel über die Pulsweitenmodulation entspricht.
Im Folgenden ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt werden Temperaturparameter und Stromparameter bestimmt. D. h. es wird ein Temperatursignal gemessen, welches die Temperatur der LED-Strecke möglichst genau wiedergibt. Weiterhin wird ein Stromsignal gemessen, welches die Strom der LED-Strecke möglichst genau wiedergibt. In einem zweiten Schritt wird das einzustellende Helligkeitsverhältnis zwischen dem Hauptzweig und dem Kompensationszweig ermittelt, welches notwendig ist, um eine gewünschte Farbtemperatur bei der gegenwärtig gemessenen Temperatur und dem gegenwärtig gemessenen Strom zu erreichen. Hierzu wird basierend auf den gemessenen Temperaturparametern zunächst die gegenwärtige Temperatur und basierend auf den gemessenen Stromparametern der gegenwärtige Strom bestimmt. Basierend auf der gegenwärtigen Temperatur und dem gegenwärtigen Strom wird das Ansteuersignal für den steuerbaren Widerstand bzw. den Schalter Q ermittelt. Der Zwischenschritt über die Bestimmung der gegenwärtigen Temperatur oder des gegenwärtigen Stromes kann auch entfallen. Dann wird direkt aus den gemessenen Temperaturparametern und den gemessenen Stromparametern das Ansteuersignal bestimmt. Diese Bestimmung kann über eine Berechnungsvorschrift oder über eine durch den Mikrocontroller abgespeicherte Tabelle erfolgen.
In einem dritten Schritt 42 wird das im zweiten Schritt 41 bestimmte Ansteuersignal an den steuerbaren Widerstand ausgegeben. D. h. der Strom durch den Kompensationszweig wird entsprechend eingestellt. Fortgefahren wird mit dem ersten Schritt 40.
Die dargestellte Abfolge wird beliebig häufig während der gesamten Betriebsdauer der LED-Strecke wiederholt. Da Temperaturveränderungen der LED-Strecke üblicherweise eher langfristiger Natur sind, genügt es, wenn die Schritte mindestens einmal pro Minute, vorzugsweise mindestens einmal pro 10 Sekunden, besonders bevorzugterweise mindestens einmal pro Sekunde durchgeführt werden. Das hier dargestellte Verfahren entspricht der Anordnung aus 2. Da sich der Strom durch die LED-Strecke rasch ändern kann, beispielsweise im Dimmbetrieb, kann es vorteilhaft sein, die Stromerfassung fortlaufend durchzuführen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Betriebsschaltung (14a, 14b) den Kompensationszweig (KZ) auch abhängig von einer direkt oder indirekt übermitteltem Helligkeitssignal oder der Versorgungsspannnung mit einem Kompensationsstrom (I₁) beaufschlagen.
Der Kompensationszweig (KZ) kann auch eine aktiv getaktete Last, beispielsweise in Form eines Schaltreglers, aufweisen. In diesem Fall kann durch Beeinflussung der aktiv getakteten Last der Kompensationsstrom (I_dev) eingestellt werden.
Grundsätzlich schlägt die Erfindung vor, dass bei einer LED-Strecke (LS), welche zur Erzeugung von Mischlicht wenigstens zwei LED-Typen (Red LED, White LED) unterschiedlichen Spektrums aufweist, wobei die LED-Strecke (LS) zumindest eine LED eines ersten Typs (White LED) und zumindest eine LED eines zweiten Typs (Red LED) beinhaltet, der Stromfluß durch zumindest eine LED eines zweiten Typs (Red LED) abhängig von einem Temperatursignals und einem Stromsignal geändert wird, während der Strom durch die restlichen LED der LED-Strecke LS unverändert bleibt. Zu diesem Zwecke kann alternativ zu der Anordnung eines Kompensationszweigs (KZ) parallel zur LED eines zweiten Typs (Red LED) auch ein Kompensationszweig parallel zu den restlichen LED der LED-Strecke LS angeordnet sein, über den ein zusätzlicher Strom durch die LED eines zweiten Typs (Red LED) geleitet werden kann (dieser würde also auf den Strom durch die LED-Strecke LS beaufschlagt).
Die Erfindung ermöglicht somit einen hohen Freiheitsgrad in Bezug auf die Art der Helligkeitsänderung bei LED-Modulen, durch die Berücksichtigung der Stromes durch die LED-Strecke, insbesondere die LED eines zweiten Typs (Red LED), wird eine höhere Unabhängigkeit von der speisenden Stromversorgungsschaltung erreicht und es kann somit beispielsweise sowohl über die Amplitude des LED Stromes als auch über ein gepulste Unterbrechung des LED-Stromes gedimmt werden. Durch die Erfindung erfolgt auch eine adaptive Anpassung des Stromes des Kompensationszweiges (KZ), sobald der Hauptstrom (Iout) sich ändert. Somit wird auch eine erhöhte Effizienz der Schaltung erreicht.
Die Verarbeitungseinrichtung, welche in Abhängigkeit des Temperatursignals und des Stromsignal den Kompensationsstrom (I_dev) einstellt, kann auch in die Ansteuerschaltung der Stromversorgungsschaltung für das LED-Modul integriert sein.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Betriebsschaltung für eine LED-Strecke (LS), welche zur Erzeugung von Mischlicht wenigstens zwei LED-Typen (Red LED, White LED) unterschiedlichen Spektrums aufweist, wobei die LED-Strecke (LS) zumindest eine LED eines ersten Typs (White LED) und zumindest eine LED eines zweiten Typs (Red LED) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Strecke (LS) einen Kompensationszweig (KZ) aufweist, der parallel zu zumindest einer LED des zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist, dass die Betriebsschaltung ausgebildet ist, den Kompensationszweig (KZ) abhängig von einem Signal von einem die Temperatur direkt oder indirekt erfassenden Sensors (TS) mit einem Kompensationsstrom (I_dev) zu beaufschlagen, wobei der Kompensationsstrom (I_dev) abhängig von dem Temperatursignal und abhängig von dem direkt oder indirekt erfasstem Strom durch die LED-Strecke (LS) eingestellt wird.
Betriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsschaltung eine Verarbeitungseinrichtung (31, OA1) aufweist, welche in Abhängigkeit des Temperatursignals und eines Stromsignal, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) widergibt, den Kompensationsstrom (I_dev) einstellt.
Betriebsschaltung (14a, 14b) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (30) einen PTC-Widerstand oder einen NTC-Widerstand (NTC) oder einen Thermistor oder einen Spannungsmesser aufweist.
Betriebsschaltung (14a, 14b) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationszweig (KZ) einen steuerbaren Widerstand (Q), beispielsweise einen Bipolartransistor, beinhaltet.
Betriebsschaltung (14a, 14b) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite LED-Typ (Red LED) eine optional farbkonvertierte rote, amberfarbene, orange, oder infraorange LED ist, und/oder dass der erste LED-Typ (White LED) eine optional farbkonvertierte Blaulicht-LED oder UV-Licht LED ist.
Betriebsschaltung (14a, 14b) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (31, OA1) den steuerbaren Widerstand (Q) ansteuert, und mittels des steuerbaren Widerstandes (Q) der Kompensationsstrom (I_dev) eingestellt wird.
Betriebsschaltung (14b) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsschaltung (14) über eine Rückführleitung (35) verfügt, welche eine gegenwärtige Temperatur oder einen von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter einer sie versorgenden Stromquelle (13) zuführt.
LED-Modul (11), aufweisend eine Betriebsschaltung (14a, 14b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und eine von dieser versorgte LED-Strecke (LS).
LED-Lampe, insbesondere für Weisslicht, insbesondere Retrofit LED-Lampe, aufweisend wenigstens ein LED-Modul (11) nach Anspruch 9.
LED-Lampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lampe weiterhin eine Stromversorgungsschaltung (10) aufweist, und dass die Stromversorgungsschaltung (10) ausgebildet ist, um in Abhängigkeit von einem Rückführsignal, welches einer gegenwärtigen Temperatur oder einem von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter entspricht, einen Hauptstrom (I_out) zur Versorgung des LED-Moduls (11) einzustellen.
Verfahren zum Betreiben einer LED-Strecke (LS), welche Mischlicht mit wenigstens zwei LED-Typen (White LED, Red LED) unterschiedlichen Spektrums erzeugt, wobei die LED-Strecke (LS) einen Hauptzweig (33) welcher zumindest eine LED (21–26) eines ersten Typs (White LED) beinhaltet und zumindest eine LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) beinhaltet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzweig (33) mit einem einstellbaren Hauptstrom (I_out) gespeist wird, und dass ein Kompensationszweig (KZ, 32), welcher parallel zu zumindest einer eine LED eines zweiten Typs (Red LED) angeordnet ist und einen Teil des Hauptstromes (I_out) übernehmen kann, wobei dieser Teil des übernommenen Stromes einen Kompensationsstrom (Id_ev) bildet, wobei ein Temperatursignal erfasst wird, welches die Temperatur direkt oder indirekt widergibt, und ein Stromsignal erfasst wird, welches direkt oder indirekt den Strom durch die LED (27) eines zweiten Typs (Red LED) widergibt, wobei der Kompensationsstrom (I_dev) abhängig von dem Temperatursignal und dem Stromsignal eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Temperatursignals der Hauptstrom (I_out) und der Kompensationsstrom (I_dev) eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kompensationsstrom (I_dev) durch einen steuerbaren Widerstand (Q), beispielsweise einen Bipolartransistor, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite LED-Typ (Red LED) eine optional farbkonvertierte rote, amberfarbene, orange, oder infraorange LED ist, und/oder dass der erste LED-Typ (White LED) eine optional farbkonvertierte Blaulicht-LED oder UV-Licht LED ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptstrom (I_out) durch die LED-Strecke (LS) in Abhängigkeit von einer gegenwärtige Temperatur oder einem von einer gegenwärtigen Temperatur abgeleiteten Steuerparameter eingestellt wird.