EP1341402A2 - Beleuchtungsanordnung mit einem LED-Modul - Google Patents

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EP1341402A2
EP1341402A2 EP03004441A EP03004441A EP1341402A2 EP 1341402 A2 EP1341402 A2 EP 1341402A2 EP 03004441 A EP03004441 A EP 03004441A EP 03004441 A EP03004441 A EP 03004441A EP 1341402 A2 EP1341402 A2 EP 1341402A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
led
led module
lighting arrangement
power supply
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03004441A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1341402A3 (de
Inventor
Simon BLÜMEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP1341402A2 publication Critical patent/EP1341402A2/de
Publication of EP1341402A3 publication Critical patent/EP1341402A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
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    • H05B45/12—Controlling the intensity of the light using optical feedback
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    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
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    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/25—Circuit arrangements for protecting against overcurrent

Definitions

  • the invention relates to a lighting arrangement an LED module according to the preamble of claim 1, in particular in the form of a signal transmitter or Traffic lights.
  • LED light sources specified minimum requirements with regard to their optical Meet output variables. Because of the aging described as well as the numerous intermediate error states can Unlike an incandescent lamp cannot be assumed that they checked at the beginning of the operation Minimum requirements are met as long as the LED light source has not completely failed.
  • a lighting arrangement with a LED module and a power supply unit for the electrical supply of the LED module provided, one of an optical Output variable of the LED module-dependent measurement signal generated the measurement signal is fed into the power supply, and the power supply unit for the electrical supply of the LED module regulates by means of the measurement signal so that the LED module during operation maintains a predetermined target output variable.
  • Power supply the electrical supply of the LED module in Dependency of the measurement signal interrupts, for example to avoid operation outside the norms.
  • the brightness can be used as an optical output variable be used.
  • the LED module generates as Measuring signal preferably a signal when a certain predetermined brightness level is reached.
  • the power supply that powers the LED module supplies evaluates this measurement signal and thus provides the Operating current for the LED module so that the desired Brightness level just reached and the brightness of the LED module is kept constant.
  • optical Output variable or optical target output variable Brightness are preferred in the invention as optical Output variable or optical target output variable Brightness, the total optical output power that Luminous intensity distribution, the luminance or a function of these sizes.
  • each LED or everyone LED group is assigned its own condenser.
  • a punctiform LED light source are the LEDs, preferably tightly packed, in the center of a common one Condenser arranged.
  • the condenser adjusts optical element, for example a lens, for imaging the light generated by the LEDs, for example in the direction of Road users at a traffic light or signal system.
  • Such a flat LED light source has the Property that every single LED or LED group with the associated condenser, if necessary with downstream lens, the prescribed Luminous intensity distribution. Therefore, with this LED light source to ensure the light intensity distribution no monitoring of the function of the LEDs required.
  • a function check of the LEDs must therefore be carried out with a punctiform LED light source to ensure the Luminous intensity distribution with a flat LED light source carried out to ensure the luminance distribution become.
  • This function control of the LEDs is preferred performed optically based on the generated light. Also one Functional control based on the electrical LED parameters, for Example of the operating current of the individual LEDs or of LED groups is possible, although due to the above described aging and the associated Reducing the efficiency of an additional optical Functional check is appropriate.
  • a control module the optical Specifies target output variable.
  • a control module is used to control the power supply and determines the general functional state of the lighting arrangement, for example, whether the lighting arrangement is switched on or off or is operated in a dimmed state.
  • the power supply is included for the electrical supply of the LED module between Control module and LED module switched.
  • the lighting arrangement executed so that conventional control circuits, in particular for Incandescent lamps are provided, can be used. This requires no additional, for LED modules specific interfaces are necessary.
  • the power supply unit supplies the LED module in the event of a fault so interrupts that no more current through the power supply flows.
  • the control module this corresponds to a failure a conventional light bulb: when electricity flows, it is Incandescent lamp works if no current is flowing, the light bulb is defective. On the part of the control module this can be detected without additional control lines between control module and power supply would be necessary. This leads to advantageous cost savings.
  • a conventional invention is sufficient Two-wire line as a connection between the control module and Power adapter.
  • this contains Power supply a comparison device to compare the optical output variable with the optical target output variable, with a given deviation of the optical Output variable from the optical target output variable Power supply unit for the electrical supply of the LED module interrupts. This ensures that the LED module defined is switched off as soon as any standards can no longer be met. This is advantageous Shutdown immediately recognizable from the outside, so that a long-term operation, for example with insufficient Brightness, is avoided.
  • the LED module can also send an error signal to the power supply give as soon as the corresponding optical output quantity falls below predetermined minimum requirements, so that Power supply then the electrical supply of the LED module interrupts.
  • the electrical supply is interrupted preferred by the defined and irreversible destruction of a component, for example a fuse.
  • This Design is both inexpensive and without large Repair effort again. Is particularly preferred the current flow through the power supply is interrupted, so that then the power supply no longer draws power. As before this interruption can be described by one upstream control module can be easily detected. Consequently are in particular conventional control circuits in the Invention usable without additional control lines required between the control module and the power supply would.
  • the interaction of the LED module and Power supply which is based in particular on the fact that the LED module generates a measurement signal, possibly in several stages, and the power supply unit evaluates this measurement signal and accordingly responds, an efficient and safe operation of the Illumination arrangement guaranteed.
  • the one shown in Figure 1 in the block diagram Lighting arrangement preferably a traffic light system an LED module 1 with a plurality of LEDs, a power supply unit 2 and a control module 3.
  • the control module 3 gives the target operating state 4 of the LED module in front, for example normal operation or one dimmed operation. This specification is preferably based on the the output voltage of the control module 3 to the power supply unit 2 transfer.
  • the power supply evaluates this specification via the operating status off, for example based on the level of the input voltage.
  • the power supply unit 2 also serves for the electrical supply 5 of the LED module 1, it corresponding to this supply 5 the target operating state.
  • the LED module 1 generates an optical Output variable, for example the brightness, a measurement signal 6, which is transmitted to the power supply 2. So that can especially a decrease in optical output like about the brightness and / or failure of LEDs on the Power supply 2 are signaled.
  • the power supply unit 2 regulates the electrical supply 5 according to the measurement signal 6, so that a predetermined optical target output variable, such as a minimum brightness, is observed.
  • the optical target output variable is preferably specified by the control module by Example for the respective operating state corresponding optical target output variable is defined.
  • the power supply 2 interrupts the electrical supply 5 of the LED module 2. This will LED module defined switched off. This is immediately from recognizable from the outside, so that long-term operation outside the norms, the traffic at a traffic light system could endanger is avoided.
  • Such a shutdown 7 to the control module passed.
  • This can be achieved, for example be that a fuse blows and so that Total power supply is switched off.
  • On the part of the Control module can recognize this shutdown 7 be that the power supply no longer consumes electricity. This corresponds to the failure of an incandescent lamp, so that conventional Control modules for incandescent lamps can be used.
  • the control module can otherwise fail signal, for example by flashing at a traffic light with an intact LED module with yellow emission color.
  • Figure 2 shows a block diagram of another Embodiment of the invention.
  • the LED module 1 comprises an LED array 1a with a plurality parallel connected LED chains (LED series connections) which the operating current by means of a suitable electronic Circuit 22 is divided evenly. Such Circuit is explained in more detail in connection with Figure 6.
  • the LEDs in the reference LED chain and the LEDs of the LED array preferably come from the same production lot. There continue the reference LED chain with the same current is energized and both the reference LED chain and the LED array the same thermal and chemical influences exposed, the reference LED chain provides a very reliable statement about the overall brightness of the LED array.
  • the measurement signal 6 transmitted to the power supply unit is preferred formed so that as an optical output variable also different Brightness levels of the LED module, for example for the Normal operation or dimmed operation, signaled can be.
  • the power supply controls the operating current for the LED module 1 or LED array 1a so that the corresponding optical target output variable, for example a target brightness level, for example from the controller is specified, reached and just exceeded.
  • the brightness 8 as an optical output variable P and the operating current 9 (I) of an LED module at one Embodiment of the invention depending on the Operating time t shown.
  • the brightness 8 is constantly above a predetermined minimum brightness 10. This will the operating current 9 increases over time to a Compensate for age-related decrease in brightness.
  • a predetermined maximum current 24 is exceeded the power supply finally switches off the LED module.
  • Figure 4 shows the corresponding sizes of a Lighting device according to the prior art.
  • the operating current 9 constant, there is no regulation.
  • FIG. 5a shows an example of a partial circuit of a further exemplary embodiment of the invention for an LED module for reporting back the brightness levels.
  • the LED module comprises a plurality of LED chains (not shown) connected in parallel, one of these LED series circuits being provided as a reference LED chain 11.
  • This reference LED chain 11 is preferably used only for feedback of the brightness level and not for lighting.
  • the reference LED chain 11 is operated with the same operating current as the other LED chains of the LED module.
  • a photodiode PD detects the optical output power the reference chain.
  • the one generated by the photodiode Photocurrent generated at resistors R1 and R2 different voltages with which the gate connections of the transistors T1 and T2 can be controlled.
  • the OC1 and OC2 optocouplers are converted from the photocurrent Photodiode generates a two-stage brightness signal that for example the states "dimming" and "normal” can signal. This signal is in the form of a Resistance between the terminals 13a and 13b.
  • the signal curve is shown in Figure 5b. applied is the resistance between the terminals 13a and 13b in Dependence of the brightness of the LED module or the Reference LED chains.
  • the photocurrent rises the resistors R1 and R2 and thus the gate-source voltage on transistors T1 and T2, with the gate-source voltage at T1 is greater than the gate voltage at T2.
  • Gate-source voltage also increases the respective drain-source current, so that the current through that to the drain-source path LEDs of the optocouplers OC1 and OC2 is reduced accordingly.
  • This increases again the output resistance of the optocouplers OC1 and OC2, the one in series - with OC1 among others Parallel connection of RC - between the connections 13a and 13b is present.
  • the two-stage signal curve shown in FIG. 5b comes due to the fact that at low brightness initially only the current through T1 increases because of its gate-source voltage due to the series connection of R1 and R2 is larger than for T2 and especially the threshold voltage only at T1 and still is not reached at T2, so that the optocoupler OC2 maximum remains controlled. Will with increasing brightness finally also exceeded the threshold voltage of T2, see above from this point the output resistance of the Optocoupler 2.
  • the resistors R1 and R2 are together with the respective ones Dimension the threshold voltage so that the two-stage Signal curve to the operating states “dimmed operation” and “Normal operation” is adjusted.
  • FIG. 6 is an overall circuit diagram of a Embodiment of the invention, comprising a power supply unit 2 and an LED module 1 with an LED array 1a and that in FIG. 5 Circuit 1b shown for feedback of the brightness level shown on the power supply 2.
  • FIG. 7 is an overall circuit diagram of a Embodiment of the invention, comprising a power supply unit 2 and an LED module 1 with an LED array 1a and that in FIG. 5 Circuit 1b shown for feedback of the brightness level shown on the power supply 2.
  • FIG. 5 Circuit 1b shown for feedback of the brightness level shown on the power supply 2.
  • other modules between the power supply and the LED array arrow X
  • the LED array 1a has a plurality of parallel ones LED chains 14 on.
  • the LED chains 14 and the reference LED chain 11 are each operated with the same current.
  • the series connection on the anode side serves this purpose the LED chain with the base-emitter path of a transistor TK and an emitter resistor RE and the connection of the Base connections of these transistors.
  • the emitter resistors have the same value. Alternatively, you can different emitter resistances can be provided, wherein then a division of the currents in the LED chains according to the reciprocal emitter resistance values.
  • the reference LED chain 11 of the LED module generates a measurement signal that from an optical Output variable of the LED module, for example the brightness depends and in the form of a resistance between the Connections 13a and 13b is fed into the power supply 2.
  • the power supply unit 2 regulates the operating current and / or the operating voltage of the LED module so that a predetermined optical target output variable, such as a minimum brightness, is observed, or it switches off the LED array.
  • FIG. 7 shows further circuit modules 16, 17, 18 and 19 shown, each cumulatively or alternatively at the Invention, in particular in the case of a circuit according to FIG. 6 (Arrow X) can be used.
  • Module 16 includes a transistor that is an "artificial Short circuit "can cause. On the part of the power supply 2 with such an artificial short circuit the electrical Supply of the LED module interrupted or even the whole Power supply switched off. This is preferably one A fuse is provided on the supply line irreversibly interrupts.
  • This module 16 is preferably with a circuit according to Module 18 driven, in turn by means of a Signal line 20 (see FIG. 6) a signal is fed in, the failure of one or more LED chains of the LED array displays.
  • module 18 there is an adjusting resistor and / or a thermal resistance is provided, which is also in the Measurement signal flows between the control lines 13a and 13b. For example, changes to the Operating temperature and a related change in Brightness of the LED array must be taken into account.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit einem LED-Modul (1) und einem Netzteil (2) zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls, wobei ein von einer optischen Ausgangsgröße des LED-Moduls abhängiges Meßsignal (6) erzeugt wird, das Meßsignal (6) in das Netzteil (2) eingespeist wird, und das Netzteil (2) die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) so anhand des Meßsignals (6) regelt, daß im Betrieb das LED-Modul (1) eine vorgegebene optische Soll-Ausgangsgröße einhält, oder das Netzteil (2) in Abhängigkeit des Meßsignals (6) die elektrische Versorgung des LED-Moduls unterbricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsanordnung mit einem LED-Modul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere in Form eines Signalgebers einer Signal- oder Ampelanlage.
Signalgebers für Signal- oder Ampelanlagen werden in zunehmendem Maße mit LED-Lichtquellen ausgestattet. Eine LED-Lichtquelle unterscheidet sich von einer herkömmlichen Lichtquelle, etwa einer Glühlampe, im Wesentlichen in folgenden Punkten:
  • Die Effizienz der LEDs nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Im Gegensatz dazu steigt bei herkömmlichen Lichtquellen wie Glühlampen die Effizienz. Daher ist bei LED-Lichtquellen eine gewisse Reserve an Lichtleistung vorzusehen, um die Helligkeitsvorgaben über einen spezifizierten Temperaturbereich und insbesondere auch bei einer Temperaturerhöhung erfüllen zu können.
  • Die Effizienz der LEDs nimmt während der LED-Lebensdauer aufgrund von Alterung langsam ab. Diese Effizienzabnahme wird bei herkömmlichen LED-Lichtquellen durch eine Überdimensionierung, also ebenfalls eine Reserve an Lichtleistung zu Beginn der Lebensdauer kompensiert.
  • Eine LED-Lichtquelle besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Lichtpunkten. Durch diese Vielzahl an Lichtpunkten ergeben sich neue Formen von Fehlerzuständen (Ausfallbilder). So kann gegenüber herkömmlichen Lichtquellen bei einer LED-Lichtquelle beispielsweise die Hälfte der LEDs ausgefallen sein, während die andere Hälfte noch intakt ist und weiterhin leuchtet. Bei einer herkömmlichen Lichtquelle mit einer Glühlampe bedeutet ein Ausfall hingegen in der Regel einen Totalausfall.
Damit kann bei herkömmlichen Lichtquellen mit Glühlampen von zwei Zuständen, dem ordnungsgemäßen Betrieb und dem Totalausfall ausgegangen werden, wobei letzterer vergleichsweise sicher detektiert werden kann, da dann kein Strom mehr durch die Glühlampe fließt. Bei LED-Lichtquellen hingegen existieren neben dem ordnungsgemäßen Betrieb und dem Totalausfall eine Mehrzahl von Zwischenzuständen, bei denen einerseits nur ein Teil der LEDs defekt ist oder andererseits die Lichtleistung aufgrund von Alterung zwar deutlich abgesunken, aber die LED-Lichtquelle immer noch funktionsfähig ist. Dabei besteht nur mit gewisser - wenn auch großer - Wahrscheinlichkeit ein direkter Zusammenhang zwischen Stromfluss und Lichtabgabe.
Bei zahlreichen Anwendungen, insbesondere in Ampel- und Signalanlagen, ist es erforderlich, daß LED-Lichtquellen vorgegebene Mindestanforderungen bezüglich ihrer optischen Ausgangsgrößen erfüllen. Aufgrund der beschriebenen Alterung sowie der zahlreichen Fehler-Zwischenzustände kann aber im Gegensatz zu einer Glühlampe nicht davon ausgegangen werden, daß diese zu Beginn des Betriebs überprüften Mindestanforderungen eingehalten sind, solange die LED-Lichtquelle nicht komplett ausgefallen ist.
Zwar ist es bei Ampel- oder Signalanlagen grundsätzlich wegen der genannten unterschiedlichen Fehlermechanismen wünschenswert, daß bei LED-Lichtquellen Fehler unterschiedlichen Grades beziehungsweise verschiedener Schwere (zum Beispiel "20% Lichtabnahme", "40% Lichtabnahme", etc.) differenziert detektiert werden. Dies erfordert aber entsprechend aufwendigere Schnittstellen zwischen den übrigen Komponenten der Ampel- oder Signalanlage. Die kann bei bestehenden Anlagen eine aufwendige Umrüstung der gesamten Anlage erforderlich machen. Vorteilhafter wäre hier eine LED-Lichtquelle, die möglichst weitgehend mit einer Glühlampe kompatibel ist.
Weiterhin ist wie bereits erwähnt aufgrund der Alterung bei herkömmlichen LED-Lichtquellen zu Beginn des Betriebs eine vergleichsweise hohe Lichtstärke vorgesehen, die insbesondere deutlich über der erforderlichen Mindestlichtstärke liegt, um trotz der Alterung möglichst lange die geforderten Mindestwerte einzuhalten. Bei LED-Lichtquellen nach dem Stand der Technik wird diese hohe Anfangslichtstärke, typischerweise in der Größenordnung von 100% über den Mindestanforderungen, dadurch erreicht, daß entweder eine entsprechende Vielzahl von LEDs eingesetzt oder die LEDs mit vergleichsweise hohen Strömen betrieben werden. Die erstgenannte Alternative ist mit erhöhten Kosten verbunden, die letztgenannte kann selbst wiederum zu einer beschleunigten Alterung beziehungsweise einer kürzeren Lebensdauer führen. Außerdem können derartige LED-Lichtquellen dem Verkehrsteilnehmer zu Beginn des Betriebs unangenehm hell erscheinen.
Insgesamt sollte ein Signalgeber mit einer LED-Lichtquelle, beispielsweise eine Ampel- oder Signalanlage, vorzugsweise folgende Eigenschaften aufweisen:
  • Die geforderten Mindesthelligkeiten und Leuchtdichteverteilungen, zum Beispiel gemäß EN 12368, werden über die gesamte Einsatzdauer erfüllt.
  • Die geforderten Mindesthelligkeiten, zum Beispiel gemäß EN 12368, werden nur geringfügig, bevorzugt um etwa 20%, überschritten, damit der Signalgeber nicht zu hell wirkt.
  • Die Lebensdauer des Signalgebers soll möglichst groß sein und insbesodnere nicht durch eine nachteiligen Betrieb weit über den Mindestanforderungen zusätzlich beeinträchtigt werden.
  • Der Signalgeber weist eine Dimmvorrichtung auf, die zum Beispiel die Lichtstärke um die Hälfte reduziert. Dies wird von einigen Ländern oder Gemeinden für Ampel- und Signalanlagen gefordert.
  • Der Signalgeber schaltet ab, sobald die Mindestanforderungen, beispielsweise bezüglich Helligkeit, Lichtstärkeverteilung oder Leuchtdichte, unterschritten werden.
  • Der Signalgeber besitzt einen möglichst einfachen Aufbau, insbesondere ohne komplexe Schnittstellen. Vorzugsweise ist der Signalgeber mit herkömmlichen Steuerschaltungen kompatibel.
  • Der Signalgeber hat einen niedrigen Energieverbrauch.
Bei herkömmlichen LED-Lichtquellen wird zur Sicherstellung dieser Anforderungen unter anderem der Stromfluss durch die einzelnen LED-Ketten überwacht. Wird eine oder werden mehrere Ketten im Fehlerfall unterbrochen, so erfolgt eine Abschaltung der LED-Lichtquelle. Bei manchen Ausführungsformen werden hierfür aufwendige und komplexe elektronischen Schaltungen eingesetzt.
Teilweise wird bei herkömmlichen LED-Lichtquellen auch davon ausgegangen, daß aufgrund der Vielzahl der LEDs ein Ausfall einzelner Lichtpunkte nicht oder nur geringfügig zur Unterschreitung der Mindesthelligkeit führt. Dabei werden bewußt Anforderungsverletzungen in Kauf genommen, wenn die möglichen Fehler keinen schwerwiegenden Schaden zu verursachen scheinen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Beleuchtungsanordnung mit einer LED-Lichtquelle zu schaffen, die insbesondere für den Einsatz als Signalgeber einer Ampeloder Signalanlage geeignet ist.
Bei der Erfindung ist eine Beleuchtungsanordnung mit einem LED-Modul und einem Netzteil zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls vorgesehen, wobei ein von einer optischen Ausgangsgröße des LED-Moduls abhängiges Meßsignal erzeugt wird, das Meßsignal in das Netzteil eingespeist wird, und das Netzteil die elektrische Versorgung des LED-Moduls mittels des Meßsignals so regelt, daß im Betrieb das LED-Modul eine vorgegebene Soll-Ausgangsgröße einhält. Ebenson kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß das Netzteil die elektrische Versorgung des LED-Moduls in Abhängigkeit des Meßsignals unterbricht, um zum Beispiel einen Betrieb außerhalb der Normvorgaben zu vermeiden.
Als optische Ausgangsgröße kann zum Beispeil die Helligkeit herangezogen werden. Dabei generiert das LED-Modul als Meßsignal vorzugsweise ein Signal, wenn eine bestimmte vorgegebene Helligkeitsstufe erreicht ist. Optional können auch mehrere Helligkeitsstufen mit unterschiedlichen Signalen vorgegeben werden. Das Netzteil, das das LED-Modul mit Strom versorgt, wertet dieses Meßsignal aus und stellt damit den Betriebsstrom für das LED-Modul so ein, daß die gewünschte Helligkeitsstufe gerade erreicht und die Helligkeit des LED-Moduls konstant gehalten wird.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Signalgeber einer Ampel- oder Signalanlagen und weist folgende Vorteile auf:
  • Das LED-Modul hält die geforderte Mindesthelligkeit ein, wobei zweckmäßigerweise die Helligkeitsstufe des LED-Moduls entsprechend dieser Mindesthelligkeit gewählt ist.
  • Das LED-Modul ist nur noch geringfügig, etwa 20%, heller, als vorgegeben und erscheint insbesondere nicht unangenehm hell. Damit lassen sich Normvorgabe sehr genau einhalten.
  • Das LED-Modul wird gerade mit der Leistung betrieben, die zur Einhaltung der Normvorgaben erforderlich ist. Dies führt zu einem niedrigen Energieverbrauch und einer hohen Lebensdauer.
Insgesamt wird mit der Rückkoppelung der optischen Ausgangsgröße, zum Beispiel der Helligkeit des LED-Moduls, sowohl der Alterungseinfluss als auch das thermische Verhalten der LEDs kompensiert. Zugleich wird der Energieverbrauch minimiert und die Lebensdauer maximiert.
Verzugsweise werden bei der Erfindung als optische Ausgangsgröße beziehungsweise optische Soll-Ausgangsgröße die Helligkeit, die gesamte optische Ausgangsleistung, die Lichtstärkeverteilung, die Leuchtdichte oder eine Funktion dieser Größen herangezogen.
Dies ermöglicht insbesondere die Einhaltung von Normvorgaben für Ampel- und Signalanlagen, die sich auch auf die Lichtstärkeverteilung und die Leuchtdichteverteilung erstrecken können.
Dabei ist zwischen einer flächigen LED-Lichtquelle und einer punktförmigen LED-Lichtquelle zu unterscheiden. Bei einer flächigen LED-Lichtquelle sind die LEDs über die gesamte Lichtaustrittsfläche verteilt, wobei jeder LED oder jeder LED-Gruppe ein eigener Kondensor zugeordnet ist. Bei einer punktförmigen LED-Lichtquelle hingegen sind die LEDs, bevorzugt dicht gepackt, im Zentrum eines gemeinsamen Kondensors angeordnet. Der Kondensor stellt dabei ein optisches Element, zum Beispiel eine Linse, zur Abbildung des von den LEDs erzeugten Lichts, etwa in Richtung der Verkehrsteilnehmer bei einer Ampel- oder Signalanlage, dar.
Eine derartige flächige LED-Lichtquelle hat dabei die Eigenschaft, daß bereits jede einzelne LED oder LED-Gruppe mit dem zugehörigen Kondensor, gegebenenfalls mit nachgeschalteter Streuscheibe, die vorgeschriebene Lichtstärkeverteilung aufweist. Daher ist bei dieser LED-Lichtquelle zur Sicherstellung der Lichtstärkeverteilung keine Überwachung der Funktion der LEDs erforderlich.
Bei einer punktförmigen LED-Lichtquelle hingegen sind verschiedenen LEDs beziehungsweise Bereichen des LED-Moduls verschiedene Abstrahlrichtungen zugeordnet, so daß eine Funktionskontrolle der entsprechenden LEDs nötig ist.
Für die Leuchtdichteverteilung ist eine derartige Unterscheidung ebenfalls zweckmäßig. Hier ist allerdings bei der flächigen Lichtquelle eine Funktionskontrolle der LEDs notwendig, da jede LED oder LED-Gruppe einen bestimmten Bereich der Lichtaustrittsfläche des Signalgebers abdeckt. Bei der punktförmigen Lichtquelle hingegen beleuchtet jede LED nahezu den gesamten Lichtaustrittsbereich, wodurch etwaige Inhomogenitäten aufgrund ausgefallener LEDs hier kaum auftreten und daher die Funktion der LEDs nicht überprüft werden muß.
Eine Funktionskontrolle der LEDs muß also bei einer punktförmigen LED-Lichtquelle zur Sicherstellung der Lichtstärkeverteilung, bei einer flächigen LED-Lichtquelle zur Sicherstellung der Leuchtdichteverteilung durchgeführt werden.
Diese Funktionkontrolle der LEDs wird vorzugsweise optisch anhand des erzeugten Lichts durchgeführt. Auch eine Funktionkontrolle anhand der elektrischen LED-Parameter, zum Beispiel des Betriebsstroms der einzelnen LEDs oder von LED-Gruppen ist möglich, wobei allerdings aufgrund der oben beschriebenen Alterung und der damit einhergehenden Verminderung der Effizienz eine zusätzliche optische Funktionskontrolle zweckmäßig ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Ansteuermodul (Controller) die optische Soll-Ausgangsgröße vorgibt. Ein derartiges Ansteuermodul dient zur Ansteuerung des Netzteils und bestimmt den generellen Funktionszustand der Beleuchtungsanordnung, etwa, ob die Beleuchtungsanordnung an- oder ausgeschaltet ist oder in gedimmtem Zutand betrieben wird. Das Netzteil ist dabei zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls zwischen Ansteuermodul und LED-Modul geschaltet. Vorzugsweise ist bei der Erfindung die Beleuchtungsanordung so ausgeführt, daß herkömmliche Ansteuerschaltungen, die insbesondere für Glühlampen vorgesehen sind, verwendet werden können. Dies erfordert, daß keine zusätzlichen, für LED-Module spezifischen Schnittstellen nötig sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Netzteil so auszuführen, daß das Netzteil im Fehlerfall die Versorgung des LED-Moduls so unterbricht, daß kein Strom mehr durch das Netzteil fließt. Für das Ansteuermodul entspricht dies einem Ausfall einer herkömmlichen Glühlampe: wenn Strom fließt, ist die Glühlampe funktionstüchtig, wenn dagegen kein Strom fließt, ist die Glühlampe defekt. Seitens des Ansteuermoduls kann dies detektiert werden, ohne daß zusätzlichen Steuerleitungen zwischen Ansteuermodul und Netzteil notwendig wären. Dies führt zu einer vorteilhaften Kostenersparnis. Bei der Erfindung genügt beispielsweise eine konventionelle Zweidrahtleitung als Verbindung zwischen Ansteuermodul und Netzteil.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält das Netzteil eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der optischen Ausgangsgröße mit der optischen Soll-Ausgangsgröße, wobei bei einer vorgegebenen Abweichung der optischen Ausgangsgröße von der optischen Soll-Ausgangsgröße das Netzteil die elektrische Versorgung des LED-Moduls unterbricht. Damit wird sichergestellt, daß das LED-Modul definiert abgeschaltet wird, sobald etwaige Normvorgaben nicht mehr erfüllt werden. Vorteilhafterweise ist diese Abschaltung auch von außen unmittelbar erkennbar, so daß ein längerdauernder Betrieb, beispielsweise mit unzureichender Helligkeit, vermieden wird.
Das LED-Modul kann auch ein Fehlersignal an das Netzteil geben, sobald die entsprechende optische Ausgangsgröße vorgegebene Mindestanforderungen unterschreitet, so daß Netzteil dann die elektrische Versorgung des LED-Moduls unterbricht.
Die Unterbrechung der elektrischen Versorgung erfolgt bevorzugt durch die definierte und irreversible Zerstörung eines Bauelements, zum Beispiel einer Schmelzsicherung. Diese Ausgestaltung ist sowohl kostengünstig als auch ohne großen Aufwand wieder instandzusetzen. Besonders bevorzugt wird dabei der Stromfluß durch das Netzteil unterbrochen, so daß dann das Netzteil keinen Strom mehr aufnimmt. Wie bereits beschrieben kann diese Unterbrechung von einem vorgeschalteten Ansteuermodul leicht detektiert werden. Somit sind insbesondere herkömmliche Ansteuerschaltungen bei der Erfindung verwendbar, ohne daß zusätzliche Steuerleitungen zwischen dem Ansteuermodul und dem Netzteil erforderlich wären.
Zwischen dem Netzteil und dem LED-Modul sind bei der Erfindung keine aufwendigen Schnittstellen notwendig. Zum Beispiel kann mit nur zwei zusätzlichen Leitungen zwischen LED-Lichtquelle und Netzteil die Rückmeldung der Helligkeitsstufe erfolgen, die dann zur Bestromung des LED-Moduls ausgewertet wird.
Wenn seitens des LED-Moduls ein Fehler vorliegt, der zur Verletzung der Normvorgaben führt, kann weitergehend das anhand der optischen Ausgangsgrößen erzeugte Meßsignal über die Versorgungsleitungen an das Netzteil übertragen werden. Es könnte zum Beispiel ein "künstlicher Kurzschluß" der LED-Lichtquelle erzeugt werden, der wiederum vom Netzteil erkannt wird und dann mittels einer Überstromsicherung wie etwa einer Schmelzsicherung zur Unterbrechung der Versorgung und Abschaltung des Netzteils führt. In diesem Fall ist als Meßsignal die Gesamtstromaufnahme beziehungsweise der Gesamtwiderstand des LED-Moduls zu verstehen.
Insgesamt wird durch das Zusammenwirken von LED-Modul und Netzteil, das insbesondere darauf beruht, daß das LED-Modul ein Meßsignal, gegebenenfalls in mehreren Stufen, generiert, und das Netzteil dieses Meßsignal auswertet und entsprechend reagiert, ein effizienter und sicherer Betrieb der Beleuchtungsanordung gewährleistet. Dabei können beispielsweise für den Normalbetrieb, den gedimmten Betrieb, für den Fehlerfall oder die Überschreitung der Lebensdauer, falls also trotz erhöhten Betriebsstroms aufgrund von Alterungserscheinungen die optische Leistung der LEDs nicht mehr ausreicht, unterschiedliche Meßsignale erzeugt werden.
Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 7 erläutert.
Es zeigen
  • Figur 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung,
  • Figur 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung,
  • Figur 3 die Abhängigkeit der optischen Ausgangsleistung von der Zeit bei einem dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung,
  • Figur 4 die Abhängigkeit der optischen Ausgangsleistung von der Zeit bei Beleuchtungsanordnung nach dem Stand der Technik,
  • Figur 5a und 5b ein Teilschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung sowie einen Signalverlauf für verschieden Betriebszustände,
  • Figur 6 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung und
  • Figur 7 ein Schaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung.
    • Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
    Die in Figur 1 im Blockschaltbild gezeigte Beleuchtungsanordnung, vorzugsweise eine Ampelanlage, umfaßt ein LED-Modul 1 mit einer Mehrzahl von LEDs, ein Netzteil 2 und ein Ansteuermodul 3.
    Das Ansteuermodul 3 gibt dabei den Soll-Betriebzustand 4 des LED-Moduls vor, beispielsweise einen Normalbetrieb oden einen gedimmten Betrieb. Vorzugsweise wird diese Vorgabe anhand der der Ausgangsspannung des Ansteuermoduls 3 an das Netzteil 2 übertragen.
    Das Netzteil wertet diese Vorgabe über den Betriebszustand aus, beispielsweise anhand der Höhe der Eingangsspannung. Weiterhin dient das Netzteil 2 der elektrischen Versorgung 5 des LED-Moduls 1, wobei es diese Versorgung 5 entsprechend dem Soll-Betriebszustand einstellt.
    Das LED-Modul 1 generiert anhand einer optischen Ausgangsgröße, beispielsweise der Helligkeit, ein Meßsignal 6, das an das Netzteil 2 übertragen wird. Damit kann insbesondere eine Abnahme der optischen Ausgangsgröße wie etwa der Helligkeit und/oder ein Ausfall von LEDs an das Netzteil 2 signalisiert werden.
    Das Netzteil 2 regelt die elektrische Versorgung 5 entsprechend dem Meßsignal 6 nach, so daß eine vorgegebene optische Soll-Ausgangsgröße, etwa eine Mindesthelligkeit, eingehalten wird. Die optische Soll-Ausgangsgröße wird vorzugsweise durch das Ansteuermodul vorgegeben, indem zum Beispiel für den jeweiligen Betriebszustand eine entsprechende optische Soll-Ausgangsgröße definiert ist.
    Falls ein Betrieb unter Einhaltung der vorgegebenen optische Soll-Ausgangsgröße nicht mehr möglich ist, weil beispielsweise zu viele LEDs defekt sind, oder nicht mehr sinnvoll ist, weil etwa die elektrische Versorgung 5 zur Kompensation von alterungsbedingter Leistungsminderung auf zu hohe Werte ansteigen müßte, unterbricht das Netzteil 2 die elektrische Versorgung 5 des LED-Moduls 2. Damit wird das LED-Modul definiert abgeschaltet. Dies ist unmittelbar von außen erkennbar, so daß ein längerdauernder Betrieb außerhalb der Normvorgaben, der bei einer Ampelanlage den Verkehr gefährden könnte, vermieden wird.
    Weiterhin wird eine solche Abschaltung 7 an das Ansteuermodul weitergegeben. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß eine Schmelzsicherung durchbrennt und so das Netzteil insgesamt abgeschaltet wird. Seitens des Ansteuermoduls kann diese Abschaltung 7 dadurch erkannt werden, daß das Netzteil keinen Strom mehr aufnimmt. Dies entspricht dem Ausfall einer Glühlampe, so daß herkömmliche Ansteuermodule für Glühlampen verwendet werden können. Weitergehend kann das Ansteuermodul den Ausfall anderweitig signalisieren, bei einer Ampel beispielsweise durch Blinken mit einem intakten LED-Modul gelber Emissionsfarbe.
    Diese Beleuchtungsvorrichtung weist folgende Vorteile auf:
    • Die Einhaltung der Normvorgaben ist mit hoher Sicherheit gewährleistet. Es sind keine Stufen-Fehlermeldungen wie etwa "20% ausgefallen", "40% ausgefallen" notwendig.
    • detektiert das Netzteil 2, ob die vorgegebenen Anforderungen erfüllt werden, andernfalls erfolgt eine Abschaltung durch das Netzteil 2 beziehungsweise des Netzteils 2.
    • Die Lichtquelle erscheint nicht nicht unangenehm hell, da Mindestanforderungen während der gesamten Betriebsdauer nur knapp überschritten werden.
    • Das Netzteil 2 kann unabhängig von der eingesetzten Farbe und der eingesetzten LED-Helligkeitsklasse verwendet werden.
    • Die Lebensdauer wird gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen erhöht.
    • Der Energieverbrauch wird gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen verringert.
    Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der der Erfindung.
    Das LED-Modul 1 umfaßt ein LED-Array 1a mit einer Mehrzahl parallel geschalteter LED-Ketten (LED-Serienschaltungen), auf die der Betriebsstrom mittels einer geeigneten elektronischen Schaltung 22 gleichmäßig aufgeteilt wird. Eine solche Schaltung wird im Zusammenhang mit Figur 6 genauer erläutert.
    Eine optische Überwachung aller LEDs wäre vergleichsweise aufwendig. Daher wird von einer Referenz-LED-Kette, die vorzugsweise zur Unterdrückung von Streulicht zusammen mit einem photoempfindlichen Bauelement unter einer Abdeckung untergebracht ist, mit Hilfe dieses photoempfindlichen Bauelements die Helligkeit ermittelt und mit einer geeigneten elektronischen Schaltung 1b in ein Meßsignal 6 umgewandelt, das dann an das Netzteil weitergeleitet wird.
    Die LEDs in der Referenz-LED-Kette und die LEDs des LED-Arrays stammen bevorzugt aus demselben Fertigungslos. Da weiterhin die Referenz-LED-Kette mit dem gleichen Strom bestromt wird und sowohl die Referenz-LED-Kette und das LED-Array den gleichen thermischen und chemischen Einflüssen ausgesetzt sind, liefert die Referenz-LED-Kette eine sehr zuverlässige Aussage über die Gesamthelligkeit des LED-Arrays.
    Das an das Netzteil übertragene Meßsignal 6 ist vorzugsweise so gebildet, daß als optische Ausgangsgröße auch verschiedene Helligkeitsstufen des LED-Moduls, zum Beispiel für den Normalbetrieb oder einen gedimmten Betrieb, signalisiert werden können. Das Netzteil steuert den Betriebsstrom für das LED-Modul 1 beziehungsweise LED-Array 1a so, daß die entsprechende optische Soll-Ausgangsgröße, etwa eine Soll-Helligkeitsstufe, die beispielsweise vom Controller vorgegeben wird, erreicht und knapp überschritten wird.
    Um die Einhaltung der Vorgaben bezüglich Leuchtdichte und Lichtstärkeverteilung sicherzustellen, werden im LED-Array die einzelnen LED-Ketten oder entsprechende LED-Bereiche elektrisch überwacht. Sind die Normvorgaben nicht mehr erfüllt, dann wird eine Rückmeldung 23 an das Netzteil ausgelöst, zum Beispiel durch einen künstlich erzeugten Kurzschluss der LED-Lichtquelle. Das Netzteil reagiert auf diesen Fehlerfall beispielsweise mit dem Durchschmelzen einer Schmelzsicherung, so daß eingangsseitig kein Strom mehr fließt. Dieser Rückgang des eingangseitigen Stroms dient zugleich als Signal an das Ansteuermodul (nicht dargestellt).
    In Figur 3 sind die Helligkeit 8 als optische Ausgangsgröße P und der Betriebsstrom 9 (I) eines LED-Moduls bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Abhängigkeit der Betriebsdauer t gezeigt. Die Helligkeit 8 wird konstant über einer vorgegebenen Mindesthelligkeit 10 gehalten. Dazu wird der Betriebsstrom 9 im Laufe der Zeit erhöht, um eine alterungsbedingte Abnahme der Helligkeit zu kompensieren. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximalstroms 24 schaltet das Netzteil das LED-Modul schließlich ab.
    Figur 4 zeigt die entsprechenden Größen einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Hier ist der Betriebsstrom 9 konstant, es findet keine Regelung statt. Um die alterungsbedingte Abnahme der Helligkeit 8 unter die Mindesthelligkeit 10 zu vermeiden, ist zu Beginn des Betriebs eine sehr viel größere Anfangshelligkeit erforderlich. Dennoch sinkt die Helligkeit nach einer gewissen Betriebsdauer unter die vorgegebene Mindesthelligkeit, ohne daß eine Abschaltung erfolgt. Die erreichbare Betriebsdauer ist hierbei deutlich kürzer als bei der Erfindung.
    Figur 5a zeigt beispielhaft eine Teilschaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung für ein LED-Modul zur Rückmeldung der Helligkeitsstufen. Das LED-Modul umfaßt eine Mehrzahl von parallel geschalteten LED-Ketten (nicht dargestellt), wobei eine dieser LED-Serienschaltungen als Referenz-LED-Kette 11 vorgesehen ist.
    Vorzugsweise dient diese Referenz-LED-Kette 11 nur zur Rückmeldung der Helligkeitsstufe und nicht zur Beleuchtung. Vermittels einer Stromverteilungsschaltung 12 wird die Referenz-LED-Kette 11 mit dem gleichen Betriebsstrom wie die übrigen LED-Ketten des LED-Moduls betrieben.
    Eine Photodiode PD detektiert die optische Ausgangsleistung der Referenzkette. Der durch die Photodiode erzeugte Photostrom erzeugt an den Widerständen R1 und R2 unterschiedliche Spannungen, mit denen die Gate-Anschlüsse der Transistoren T1 und T2 angesteuert werden. Über diese beiden Transistoren T1 und T2 sowie die nachgeschalteten Optokoppler OC1 und OC2 wird aus dem Photostrom der Photodiode ein zweistufiges Helligkeitssignal erzeugt, das beispielsweise die Zustände "Dimmen" und "Normal" signalisieren kann. Dieses Signal liegt in Form eines Widerstands zwischen den Anschlüssen 13a und 13b an.
    Der Signalverlauf ist in Figur 5b dargestellt. Aufgetragen ist der Widerstand zwischen den Anschlüssen 13a und 13b in Abhängigkeit der Helligkeit des LED-Modul beziehungsweise der Referenz-LED-Ketten. Mit steigender Helligkeit, entsprechend dem Übergang vom ausgeschalteten Zustand A über den gedimmten Zustand B bis zum Normalzustand C steigt der Photostrom durch die Widerstände R1 und R2 und damit die Gate-Source-Spannung an den Transistoren T1 und T2, wobei die Gate-Source-Spannung an T1 größer als die Gate-Spannung an T2 ist. Mit steigender Gate-Source-Spannung steigt auch der jeweilige Drain-Source-Strom, so daß der Strom durch die zur Drain-Source-Strecke jeweils parallel geschalteten LEDs der Optokoppler OC1 und OC2 entsprechend verringert wird. Damit vergrößert sich wiederum der ausgangsseitige Widerstand der Optokoppler OC1 und OC2, der in Serie - bei OC1 unter weiterer Parallelschaltung von RC - zwischen den Anschlüssen 13a und 13b anliegt.
    Der in Figur 5b gezeigte zweistufige Signalverlauf kommt dadurch zustande, daß bei geringer Helligkeit zunächst nur der Strom durch T1 steigt, da dessen Gate-Source-Spannung aufgrund der Serienschaltung von R1 und R2 größer ist als bei T2 und insbesondere die Schwellspannung nur bei T1 und noch nicht bei T2 erreicht ist, so daß der Optokoppler OC2 maximal angesteuert bleibt. Wird mit zunehmender Helligkeit schließlich auch die Schwellspannung von T2 überschritten, so steigt ab diesem Punkt auch der Ausgangswiderstand des Optokopplers 2.
    Die Widerstände R1 und R2 sind zusammen mit der jeweiligen Schwellspannung so bemessen, daß der zweistufige Signalverlauf an die Betriebszustände "gedimmter Betrieb" und "Normalbetrieb" angepaßt ist.
    In Figur 6 ist ein Gesamtschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend ein Netzteil 2 und ein LED-Modul 1 mit einem LED-Array 1a und der in Figur 5 gezeigten Schaltung 1b zur Rückmeldung der Helligkeitsstufe an das Netzteil 2 dargestellt. Optional können weitere Module zwischen dem Netzteil und dem LED-Array (Pfeil X) vorgesehen sein. Dies wird im Zusammenhang mit Figur 7 genauer erläutert.
    Das LED-Array 1a weist eine Mehrzahl parallelgeschalteter LED-Ketten 14 auf. Die LED-Ketten 14 und die Referenz-LED-Kette 11 werden jeweils mit dem gleichen Strom betrieben. Hierzu die dient jeweils die anodenseitigen Serienschaltung der LED-Kette mit der Basis-Emitterstrecke eines Transistors TK und eines Emitterwiderstands RE sowie die Verbindung der Basisanschlüsse dieser Transistoren. Die Emitterwiderstände weisen dabei denselben Wert auf. Alternativ können auch unterschiedliche Emitterwiderstände vorgesehen sein, wobei dann eine Aufteilung der Ströme in den LED-Ketten entsprechend den reziproken Emitterwiderstandswerten erfolgt. Durch die Verbindung des jeweiligen Kollektors mit der Basis bei den Transistoren TK über die Dioden DK und die Widerstände RK wird ein für den stabilen Betrieb der Transistoren TK erforderlicher Basisstrom aus den LED-Ketten abgezweigt. Wenn eine LED-Kette unterbrochen wird, bleibt vorteilhafterweise die eingestellte Stromverteilung auf die anderen LED-Ketten aufrechterhalten. Ebenso wird der Kurzschluß einzelner LEDs kompensiert. Insgesamt wird damit ein Defekt von LEDs in Form eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung ("Durchbrennen") wirkungsvoll abgefangen.
    Wie bereits im Zusammenhang mit den Figuren 5a und 5b beschrieben wird mittels der Referenz-LED-Kette 11 des LED-Moduls ein Meßsignal erzeugt, daß von einer optischen Ausgangsgröße des LED-Moduls, beispielsweise der Helligkeit abhängt und in Form eines Widerstands zwischen den Anschlüssen 13a und 13b in das Netzteil 2 eingespeist wird. Entsprechend regelt das Netzteil 2 den Betriebsstrom und/oder die Betriebsspannung des LED-Moduls so, daß eine vorgegebene optische Soll-Ausgangsgröße, etwa eine Mindesthelligkeit, eingehalten wird, oder es schaltet das LED-Array ab.
    In Figur 7 sind weitere Schaltungsmodule 16, 17, 18 und 19 dargestellt, die jeweils kumulativ oder alternativ bei der Erfindung, insbesondere bei einer Schaltung gemäß Figur 6 (Pfeil X), verwendet werden können.
    Modul 16 umfaßt einen Transistor, der einen "künstlichen Kurzschluß" hervorrufen kann. Seitens des Netzteils 2 wird bei einem solchen künstlichen Kurzschluß die elektrische Versorgung des LED-Moduls unterbrochen oder sogar das gesamte Netzteil abgeschaltet. Vorzugsweise ist hierfür eine Schmelzsicherung vorgesehen, die die Versorgungsleitung irreversibel unterbricht.
    Dieses Modul 16 wird bevorzugt mit einer Schaltung gemäß Modul 18 angesteuert, in das wiederum mittels einer Signalleitung 20 (vgl. Figur 6) ein Signal eingespeist wird, das den Ausfall einer oder mehrerer LED-Ketten des LED-Arrays anzeigt.
    Falls das Netzteil nicht zur Verarbeitung eines "künstlichen Kurzschlusses" ausgelegt ist, kann auch mittels Modul 16 und 17 ein entsprechendes, den Ausfall von LED-Ketten anzeigendes Signal für die Steuerleitung 13a, 13b des Netzteils generiert werden.
    In Modul 18 ist schließlich ein Einstellwiderstand und/oder ein thermischer Widerstand vorgesehen, der ebenfalls in das Meßsignal zwischen den Steuerleitungen 13a und 13b einfließt. Hiermit können beispielsweise Änderungen der Betriebstemperatur und eine damit verbundene Änderung der Helligkeit des LED-Array berücksichtigt werden.
    Die Erläuterung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung hierauf zu verstehen. Vielmehr können einzelne Aspekte der verschiedenen Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung frei kombiniert werden.

    Claims (13)

    1. Beleuchtungsanordnung mit einem LED-Modul (1) und einem Netzteil (2) zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      ein von einer optischen Ausgangsgröße des LED-Moduls (1) abhängiges Meßsignal (6) erzeugt wird, das Meßsignal (6) in das Netzteil (2) eingespeist wird, und das Netzteil (2) die elektrische Versorgung des LED-Moduls (2) so anhand des Meßsignals (6) regelt, daß im Betrieb das LED-Modul (1) eine vorgegebene optische Soll-Ausgangsgröße einhält, und/oder das Netzteil (2) in Abhängigkeit des Meßsignals (6) die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) unterbricht.
    2. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die optische Ausgangsgröße beziehungsweise die optische Soll-Ausgangsgröße die Helligkeit, die gesamte optische Ausgangsleistung, die Gesamtlichtstärke, die Lichtstärkeverteilung, die Leuchtdichte oder eine Funktion dieser Größen ist.
    3. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die optische Soll-Ausgangsgröße mittels eines Ansteuermoduls (3) für das Netzteil (2) vorgegeben wird.
    4. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das Netzteil (2) eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleich der optischen Ausgangsgröße mit der optischen Soll-Ausgangsgröße enthält, wobei bei einer vorgegebenen Abweichung der optischen Ausgangsgröße von der optischen Soll-Ausgangsgröße das Netzteil die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) unterbricht.
    5. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das Netzteil (2) beim Erreichen eines vorgegebenen Maximalwertes der elektrischen Versorgung die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) unterbricht.
    6. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das LED-Modul (1) eine Vorrichtung zum Erzeugen eines eine Fehlfunktion des LED-Moduls (1) anzeigenden Signals umfaßt, das in das Netzteil eingespeist wird, und
      das Netzteil vermittels dieses Signals die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) unterbricht.
    7. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das Netzteil (2) die elektrische Versorgung des LED-Moduls (1) irreversibel, insbesondere vermittels einer Zerstörung eines definierten Bauteils, unterbricht.
    8. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zur Unterbrechung der elektrischen Versorgung des LED-Moduls (1) eine Schmelzsicherung vorgesehen ist.
    9. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das LED-Modul eine Mehrzahl von parallel geschalteten LED-Ketten (14) umfaßt.
    10. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zur Erzeugung des Meßsignals (6) eine Referenz-LED-Kette (11) vorgesehen ist, die vorzugsweise nur zur Erzeugung des Meßsignals (6) dient.
    11. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das LED-Modul (1) eine Schaltung (22) zur Aufteilung der jeweiligen Betriebsströme der einzelnen LED-Ketten (14) und gegebenenfalls der Referenz-LED-Kette (11) gemäß einer vorgegebenen Stromverteilung umfaßt.
    12. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Referenz-LED-Kette (11) und mindestens eine andere LED-Kette (14) mit dem gleichen Betriebsstrom betrieben werden.
    13. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Beleuchtungsanordnung eine Signalanlage oder ein Ampelanlage ist.
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