AT13736U1

AT13736U1 - PWM DIMMING OF LIGHTERS

Info

Publication number: AT13736U1
Application number: ATGM585/2011U
Authority: AT
Original assignee: Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2014-07-15
Also published as: WO2013059849A1; DE112012004478A5; EP2772120A1; EP2772120B1; DE102012200657A1

Abstract

Verfahren zur Einstellung eines Farbortes bei einerDimmsteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweiseeines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei dasLeuchtmittel zumindest zwei unabhängig voneinanderansteuerbare Leuchtmittelgruppen aufweist, die sich in ihrerFarbwiedergabe oder in ihrem Farbspektrum unterscheiden,wobei zum Erreichen eines Dimmvorgabewertes für eineneinzustellenden Farbort das Leuchtmittel mit PWM-Signalenmit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnisangesteuert wird wobei zur Einstellung des Farbortes für zumindest eineLeuchtmittelgruppe mehrere aufeinanderfolgende PWM-Signalezusammengefasst werden können und somit anstelle der Folgevon PWM-Signalen nur ein zusammengefasstes PWM-Signalerzeugt wird, auf welches dann entsprechend ein oder mehrerenachfolgende PWM-Signale weggelassen werden.Method for adjusting a color locus in the case of dimming control of an electrical consumer, preferably a luminous means such as LED or OLED, wherein the luminous means has at least two independently controllable groups of illuminants which differ in their color reproduction or in their color spectrum, the illuminant being for attaining a dimming default value for a color locus to be set with PWM signals with discrete increments adjustable duty cycle can be summarized for setting the color location for at least one group of lamps several consecutive PWM signals and thus instead of the sequence of PWM signals only a combined PWM signal is generated, then to which one or more subsequent PWM Signals are omitted.

Description

österreichisches Patentamt AT13 736 U1 2014-07-15Austrian Patent Office AT13 736 U1 2014-07-15

Beschreibungdescription

PWM-DIMMEN VON LEUCHTMITTELN VERFAHREN ZUR EINSTELLUNG EINES FARBORTESPWM-DIMMING OF LIGHT-INFLUENCES METHOD FOR ADJUSTING A COLOR LOCATION

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zum Dimmen eines Leuchtmittels, indem dem Verbraucher eine Folge von Impulsen zugeführt wird, deren Impulsweite in diskreten Schritten veränderbar ist.The invention relates to a method for controlling an electrical load, preferably for dimming a light source by the consumer a sequence of pulses is supplied, the pulse width is variable in discrete steps.

[0002] In der Beleuchtungstechnik hat sich die Steuerung der Leuchtmittel von einer Zentrale über einen Bus weitgehend durchgesetzt, wobei die Zentrale mit den Betriebsgeräten für die Leuchtmittel mittels digitaler Signale korrespondiert, die in der Regel dem DALI-Standard (DALI = Digital Adressable Lighting Interface) entsprechen. Zur Steuerung der Helligkeit (Dimmen) des von den Leuchtmitteln abzugebenden Lichtes werden von der Zentrale digitale Steuersignale ausgesendet, die empfangsseitig in diskrete analoge Dimmwerte umgewandelt und dann zu einer Impulsfolge verarbeitet werden, deren Impulse dann entsprechend den diskreten analogen Dimmwerten pulsweiten-moduliert sind.In lighting technology, the control of the bulbs has largely prevailed from a central office via a bus, the central office corresponds to the control gear for the bulbs by means of digital signals, which are usually the DALI standard (DALI = Digital Addressable Lighting Interface ) correspond. In order to control the brightness (dimming) of the light to be emitted by the lamps, digital control signals are transmitted by the control unit, which are converted on the receiver side into discrete analogue dimming values and then processed into a pulse train whose pulses are then pulse-width-modulated in accordance with the discrete analogue dimming values.

[0003] Für die Umwandlung der digitalen Steuersignale zunächst in diskrete analoge Dimmwerte und dann in pulsweiten-modulierte Impulse werden Mikroprozessoren verwendet, die aus Preisgründen in der Regel nur mit einer Rate von 10 bis 12 Bit arbeiten. Dabei kann das Problem auftreten, dass der entsprechend erforderliche Farbwert nicht durch die vorhandene Hardware stabil und ohne Nebenwirkungen wie eine Geräuscherzeugung eingestellt werden kann.For the conversion of the digital control signals first in discrete analog dimming and then in pulse width-modulated pulses microprocessors are used, which work for price reasons usually only at a rate of 10 to 12 bits. The problem may arise that the corresponding required color value can not be set by the existing hardware stable and without side effects such as noise generation.

[0004] Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Dimmsteue-rung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, vorgeschlagen.According to a first aspect of the invention, therefore, a method for Dimmsteue- tion of an electrical load, preferably a light source, such as. LED or OLED proposed.

[0005] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Farbortes bei einer Dimmsteue-rung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei das Leuchtmittel zumindest zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Leuchtmittelgruppen aufweist, die sich in ihrer Farbwiedergabe oder in ihrem Farbspektrum unterscheiden, [0006] wobei zum Erreichen eines Dimmvorgabewertes für einen einzustellenden Farbort das Leuchtmittel mit PWM-Signalen mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis angesteuert wird, wobei zur Einstellung des Farbortes für zumindest eine Leuchtmittelgruppe mehrere aufeinanderfolgende PWM-Signale zusammengefasst werden können und somit anstelle der Folge von PWM-Signalen nur ein zusammengefasstes PWM-Signal erzeugt wird, auf welches dann entsprechend ein oder mehrere nachfolgende PWM-Signale weggelassen werden.The invention relates to a method for adjusting a color locus in a Dimmsteue- tion of an electrical load, preferably a light source, such as. LED or OLED, wherein the light source has at least two independently controllable light source groups, which vary in their color reproduction or in distinguish their color spectrum, to achieve a dimming default value for a color locus to be set the light source is controlled with PWM signals adjustable in discrete steps duty cycle, wherein for setting the color locus for at least one light source group several consecutive PWM signals can be summarized and thus instead of the sequence of PWM signals only a combined PWM signal is generated, to which then one or more subsequent PWM signals are omitted accordingly.

[0007] Die Position der PWM-Impulsen innerhalb der Gruppe kann periodisch oder quasizufällig verändert werden, bspw. um Resonanzen zu verringern.The position of the PWM pulses within the group can be changed periodically or quasi-randomly, for example to reduce resonances.

[0008] Der Dimmvorgabewert kann dabei digital vorliegen und über einen Dimmbereich in eine höhere Anzahl an Schritten aufgelöst sein als die Anzahl der Schritte, die für die Veränderung des Tastverhältnisses bereitgestellt sind.The dimming preset value can be present digitally and resolved over a dimming range into a higher number of steps than the number of steps provided for the change of the duty cycle.

[0009] Die Frequenz der PWM-Impulse kann so hoch gewählt werden, dass ein durch die Erzeugung der Zwischenwerte entstehendes Flackern der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes durch die Trägheit des menschlichen Auges nicht mehr wahrgenommen wird.The frequency of the PWM pulses can be selected so high that a resulting from the generation of the intermediate values flickering of the brightness of the light emitted by the light bulb is no longer perceived by the inertia of the human eye.

[0010] Die Frequenz der PWM-Impulse kann bspw. höher als 200 Hz gewählt werden.The frequency of the PWM pulses can be selected, for example, higher than 200 Hz.

[0011] Die Erfindung betriff auch eine Integrierte Schaltung insbesondere ASIC, Mikroprozessor oder Hybrid davon, welche Schaltung zur Durchführung eines Verfahrens der oben genannten Art ausgebildet ist. 1 /5 österreichisches Patentamt AT 13 736 U1 2014-07-15 [0012] Ein weiterer Aspekt betrifft ein Dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LEDS oder OLEDs, aufweisend eine derartige Integrierte Schaltung.The invention also relates to an integrated circuit, in particular ASIC, microprocessor or hybrid thereof, which circuit is designed for carrying out a method of the type mentioned above. A further aspect relates to a dimmable operating device for lighting means, in particular LEDS or OLEDs, comprising such an integrated circuit.

[0013] Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungsmodul, aufweisend Leuchtmittel, insbesondere LEDs oder OLEDs, sowie ein Betriebsgerät.The invention also relates to a lighting module, comprising lamps, in particular LEDs or OLEDs, and a control gear.

[0014] Schliesslich schlägt die Erfindung auch ein Beleuchtungssystem vor, aufweisend wenigstens ein Beleuchtungsmodul, das über eine Signalleitung mit einer Zentraleinheit verbunden ist, die zur Aussendung von Dimmvorgaben ausgelegt ist, insbesondere gemäss dem DALI-Standard.Finally, the invention also proposes a lighting system, comprising at least one lighting module, which is connected via a signal line with a central unit, which is designed for the transmission of dimming specifications, in particular according to the DALI standard.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren hat auch den Vorteil, dass eine Änderung der Farbe oder des Farbortes relativ langsam und kontinuierlich erfolgen kann.The inventive method also has the advantage that a change in color or color location can be done relatively slowly and continuously.

[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.

[0017] Es zeigen: [0018] Figur 1 eine grafische Darstellung der Einstellung des Farbortes gemäß dem Stand der[0017] FIG. 1 shows a graphic representation of the setting of the color locus according to the prior art

Technik, [0019] Figur 2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Einstellung des Farbortes [0020] Grundlage ist die anhand von Figur 1 dargestellte bekannte Erzeugung einer PWM-Impulsfolge zum Einstellen des Farbortes anhand des von einem Leuchtmittel abgestrahlten Lichtes durch Veränderung von Pulsweite der Impulse der Impulsfolge und damit von deren Tastverhältnis. Dazu werden bspw. in einer Zentrale digitale Steuersignale erzeugt (oder anderweitig Steuersignale erzeugt), aus denen mittels eines empfangsseitig vorgesehenen Mikroprozessors eine Impulsfolge zur Steuerung mit pulsweiten-modulierten Impulsen, die letztendlich zur Einstellung der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes dienen. Die Änderung des Tastverhältnisses der PWM-Impulse erfolgt dabei entsprechend der Auflösung des Mikroprozessors in diskreten Schritten. Die Auflösung, bspw. zwischen 10 und 14 Bit kann dabei geringer sein als die Auflösung des Dimmvorgabewerts, wenn dieser digital oder auch analog ist (quasi unendlich feine Auflösung).2 is a representation of the setting of the color locus according to the invention. The basis is the known generation of a PWM pulse sequence for setting the color locus based on the light emitted by a light source by changing the pulse width of the pulses of the pulse sequence and thus of their duty cycle. For this purpose, for example, in a central digital control signals generated (or otherwise generates control signals) from which by means of a microprocessor provided on the receiving side, a pulse sequence for control with pulse width-modulated pulses, which ultimately serve to adjust the brightness of the light emitted by the light source. The change in the duty cycle of the PWM pulses is carried out according to the resolution of the microprocessor in discrete steps. The resolution, for example between 10 and 14 bits, may be less than the resolution of the dimming preset value, if this is digital or analog (quasi infinitely fine resolution).

[0021] Figur 1 zeigt beispielhaft die Einstellung des Tastverhältnisses der Impulsfolge bzw. der PMW-Einstellung von drei verschiedenen Leuchtmittelgruppen, hier für die Farben Rot, Grün und Blau. Auf diese Weise kann eine beliebige Farbe im RGB Raum eingestellt werden. Je nach einzustellender Farbe oder Farbort wird dabei für jede der Leuchtmittelgruppen die Pulsbreite entsprechend eingestellt. Bei diesem Verfahren nach dem Stand der Technik kann aber das Problem auftreten, dass zu schmale Pulsbreiten nicht stabil erzeugt werden können oder beispielsweise wahrnehmbare Geräusche erzeugen.Figure 1 shows an example of the setting of the duty cycle of the pulse train or the PMW setting of three different groups of bulbs, here for the colors red, green and blue. In this way, any color can be set in RGB space. Depending on the color or color location to be set, the pulse width is set accordingly for each of the lighting groups. In this prior art method, however, the problem may arise that too narrow pulse widths can not be generated stably or produce, for example, perceptible noise.

[0022] In Figur 2 ist ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Impulsfolge mit einer Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz (1/T) dargestellt.FIG. 2 shows a detail of a pulse train according to the invention with a pulse repetition frequency of e.g. 100 Hz (1 / T) shown.

[0023] Dabei wird ein Verfahren zur Einstellung eines Farbortes bei einer Dimmsteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, ermöglicht, wobei das Leuchtmittel zumindest zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Leuchtmittelgruppen aufweist, die sich in ihrer Farbwiedergabe oder in ihrem Farbspektrum unterscheiden. Zum Erreichen eines Dimmvorgabewertes für einen einzustellenden Farbort wird das Leuchtmittel mit PWM- Signalen mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis angesteuert. Zur Einstellung des Farbortes können für zumindest eine Leuchtmittelgruppe mehrere aufeinanderfolgende PWM-Signale zusammengefasst werden und somit wird anstelle der Folge von PWM-Signalen nur ein zusammengefasstes PWM-Signal erzeugt, auf welches dann entsprechend ein oder mehrere nachfolgende PWM-Signale weggelassen werden.In this case, a method for adjusting a color locus in a dimming control of an electrical load, preferably a light source, such as. LED or OLED, allows, wherein the light source has at least two independently controllable light source groups, in their color reproduction or in their Distinguish color spectrum. To achieve a dimming preset value for a color locus to be set, the luminous means is driven with PWM signals with a duty cycle which can be set in discrete steps. For adjusting the color locus, a plurality of successive PWM signals can be combined for at least one group of lamps and thus instead of the sequence of PWM signals only a combined PWM signal is generated, to which then one or more subsequent PWM signals are omitted.

[0024] Die einzelnen Leuchtmittelgruppen können dabei von jeweils einer Treiberschaltung angesteuert werden, wobei vorzugsweise eine gemeinsame Steuerschaltung die Ansteuerung der einzelnen Leuchtmittelgruppen beeinflussen oder auch regeln kann. 2/5 österreichisches Patentamt AT13 736U1 2014-07-15 [0025] Ein zusammengefasstes PWM-Signal wird vorzugsweise dann erzeugt, wenn die Pulsbreite eines PWM-Signals kleiner als ein vorgegebener Minimalanteil der möglichen Pulsbreite eines PWM-Signals, beispielsweise die Hälfte der maximal möglichen Pulsbreite eines PWM-Signals, ist.The individual lamp groups can be driven by a respective driver circuit, wherein preferably a common control circuit can influence or regulate the control of the individual lamp groups. A combined PWM signal is preferably generated when the pulse width of a PWM signal is less than a predefined minimum proportion of the possible pulse width of a PWM signal, for example half of the maximum. FIG possible pulse width of a PWM signal is.

[0026] Im Falle der gleichzeitigen Erzeugung mehrerer zusammengefasster PWM-Signale für die verschiedenen Leuchtmittelgruppen können die zusammengefassten PWM-Signale zueinander versetzt ausgegeben werden, so dass gleichzeitig zu einem weggelassenen PWM-Signal für eine Leuchtmittelgruppe ein zusammengefasstes PWM-Signal für eine weitere Leuchtmittelgruppe erzeugt wird.In the case of the simultaneous generation of a plurality of combined PWM signals for the different lamp groups, the combined PWM signals can be output offset from one another, so that simultaneously generates a combined PWM signal for a group of bulbs a summarized PWM signal for another group of bulbs becomes.

[0027] Die Position der zusammengefassten PWM-Signale kann innerhalb der Gruppe periodisch oder zufällig verändert werden.The position of the pooled PWM signals may be changed periodically or randomly within the group.

[0028] Der Dimmvorgabewert kann digital vorliegen.The dimming preset value can be digital.

[0029] Die Pulsfolge-Frequenz kann so hoch gewählt werden, dass ein durch die Erzeugung der zusammengefassten PWM-Signale entstehendes Flackern der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes durch die Trägheit des menschlichen Auges nicht mehr wahrgenommen wird.The pulse repetition frequency can be selected so high that a resulting from the generation of the combined PWM signals flickering of the brightness of the light emitted by the light bulb is no longer perceived by the inertia of the human eye.

[0030] Die Frequenz der PWM-Impulse kann auch höher als 200 Hz gewählt werden.The frequency of the PWM pulses can also be selected higher than 200 Hz.

[0031] Auf diese Weise kann die existierende Hardware zur Ansteuerung von Leuchtmitteln für eine Farbmischung optimal ausgenutzt werden und bestehende Einschränkungen können somit überwunden werden.In this way, the existing hardware for driving bulbs for a color mixture can be optimally utilized and existing limitations can thus be overcome.

[0032] Die Variation der Pulsweite muss im übrigen nicht immer in Richtung zu größeren Werten erfolgen, sondern kann ebenso in die andere Richtung erfolgen.Incidentally, the variation of the pulse width does not always have to take place in the direction of larger values, but can also take place in the other direction.

[0033] Auf diese Weise kann ein großer Farbbereich über einen weiten Helligkeitsbereich abgedeckt und sicher erzeugt werden. 3/5In this way, a large color range can be covered over a wide range of brightness and generated safely. 3.5

Claims

Austrian Patent Office AT 13 736 Ul 2014-07-15 Claims 1. A method for adjusting a color locus in a dimming control of an electrical load, preferably a light source, such as LED or OLED, wherein the light source has at least two independently controllable light source groups, the differ in their color reproduction or in their color spectrum, to achieve a dimming default value for a color locus to be set the light source is controlled with PWM signals adjustable in discrete steps duty cycle, wherein for setting the color location for at least one light source group several consecutive PWM signals can be summarized and thus instead of the sequence of PWM signals only a combined PWM signal is generated, to which then one or more subsequent PWM signals are omitted accordingly.

2. The method according to claim 1, characterized in that a combined PWM signal is generated when the pulse width of a PWM signal is less than half the maximum possible pulse width of a PWM signal.

3. The method of claim 2, wherein in the case of the simultaneous generation of a plurality of combined PWM signals for the different groups of lamps, the combined PWM signals are offset from one another output, so that at the same time to a omitted PWM signal for a group of bulbs a summarized PWM signal is generated for another group of bulbs.

4. The method of claim 1 or 2, characterized in that the position of the combined PWM signals within the group is changed periodically or randomly.

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the dimming preset value is digital.

6. A method for dimming a light source according to any one of the preceding claims, wherein the pulse repetition frequency is selected so high that a resulting from the generation of the combined PWM signals flickering of the brightness of the light emitted by the light bulb by the inertia of the human eye not more is perceived.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the PWM pulses is selected higher than 200 Hz.

8. Integrated circuit, in particular ASIC, microprocessor or hybrid thereof, which circuit is designed for carrying out a method according to one of the preceding claims.

9. Dimmable operating device for lamps, in particular LEDS or OLEDs, comprising a circuit according to claim 8.

10. lighting module, comprising lighting means, in particular LEDs or OLEDs, and an operating device according to claim 9. For this purpose 1 sheet drawings 4/5