AT15265U1 - LED-Betriebsschaltung - Google Patents

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AT15265U1
AT15265U1 ATGM291/2014U AT2912014U AT15265U1 AT 15265 U1 AT15265 U1 AT 15265U1 AT 2912014 U AT2912014 U AT 2912014U AT 15265 U1 AT15265 U1 AT 15265U1
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Abstract

Es wird eine LED Betriebsschaltung für eine Anordnung von LEDs bereitgestellt, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt ist, wobei die LEDs der Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sind, und dass ein Haupt-Steuermodul (1) die Spalten und ein Neben-Steuermodul (2) die Zeilen ansteuert.

Description

Beschreibung
LED BETRIEBSSCHALTUNG
[0001] Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung mit LEDs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben von LEDs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
TECHNISCHES GEBIET
[0002] Halbleiterlichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden sind während der letzten Jahre für Beleuchtungsanwendungen zunehmend interessant geworden. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass entscheidende technische Innovationen und große Fortschritte sowohl bei der Helligkeit als auch bei der Lichteffizienz (Lichtleistung pro Watt) dieser Lichtquellen erzielt werden konnten.
[0003] Nicht zuletzt durch die vergleichsweise lange Lebensdauer konnten sich Leuchtdioden zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh- oder Gasentladungslampen entwickeln.
STAND DER TECHNIK
[0004] Halbleiterlichtquellen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden im Folgenden als LED (light-emitting-diode) abgekürzt. Dieser Begriff soll im Folgenden sowohl Leuchtdioden aus anorganischen Materialien als auch Leuchtdioden aus organischen Materialien umfassen. Es ist bekannt, dass die Lichtabstrahlung von LEDs mit dem Stromfluss durch die LEDs korreliert.
[0005] Zur Helligkeitsregelung werden LEDs daher grundsätzlich in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die LED geregelt wird.
[0006] In der Praxis werden zur Ansteuerung einer Anordnung von einer oder mehrerer LEDs vorzugsweise Schaltregler, beispielsweise Tiefsetzsteller (Step-Down oder Buck Converter) verwendet.
[0007] Um eine größere Anzahl von LEDs einzeln ansteuern zu können, sind eine hohe Anzahl von Leitungen und Betriebsgeräte notwendig, welches einen hohen Installationsaufwand und Kosten verursacht.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0008] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte LED Betriebsschaltung für wenigstens eine LED und ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer LED bereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise eine einzelne Ansteuerung von LEDs ermöglicht.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
[0010] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine LED Betriebsschaltung für eine Anordnung von LEDs, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt ist, wobei ein Haupt-Steuermodul die Spalten und ein Neben- Steuermodul die Zeilen ansteuert, wobei die LEDs der Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sind, offenbart und dass ein Haupt- Steuermodul die Spalten und ein Neben- Steuermodul die Zeilen ansteuert.
[0011] Bei der LED Betriebsschaltung kann das Haupt-Steuermodul die Ansteuerung der Zeilen durch das Neben- Steuermodul vorgeben. Des Weiteren kann die Ansteuerung der Spalten und Zeilen durch das Haupt- Steuermodul und Neben- Steuermodul über eine Synchronisations-
Schnittstelle synchronisiert werden.
[0012] Die LED Betriebsschaltung kann dazu ausgelegt sein, die LEDs über die Spalten und Zeilen durch das Haupt-Steuermodul und dem Neben-Steuermodul so anzusteuern, dass Muster, Zeichen und Symbole dargestellt werden können.
[0013] Die Reihenschaltung der LEDs, kann jeweils LEDs einer ersten Richtung und LEDs einer zweiten Richtung aufweisen, wobei die LEDs in der ersten Richtung eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung eine rote Farbe wiedergeben, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes möglich ist.
[0014] Die LED Betriebsschaltung kann die Ansteuerung der LEDs durch das Haupt- Steuermodul und dem Neben- Steuermodul durch Änderung der Polung an den Anschlüssen der Speisung der LEDs des Haupt- Steuermoduls und des Neben- Steuermoduls ermöglichen.
[0015] Es kann ein Benutzer über eine weitere Schnittstelle die Farbmischung vorgeben, wobei die jeweilige Polung der Ansteuerung der LEDs durch das Haupt- Steuermodul und dem Neben-Steuermodul in Abhängigkeit der Benutzereingabe eingestellt werden kann.
[0016] Das Haupt- Steuermodul kann über die Synchronisationsschnittstelle die Polung der Zeilen an den Anschlüssen des Neben- Steuermoduls vorgeben.
[0017] Entsprechende Verfahren zur Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen, wobei die Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sind und die Spalten und Zeilen einzeln ansteuerbar sind, sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
[0018] Des Weiteren wird ein Verfahren offenbart, welches die Reihenschaltung der LEDs, jeweils LEDs einer ersten Richtung und LEDs einer zweiten Richtung aufweisen können, wobei die LEDs in der ersten Richtung eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung eine rote Farbe wiedergeben können, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes ermöglicht wird, offenbart.
[0019] Die Erfindung wird nunmehr auch mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen: [0020] Fig. 1 schematisch eine LED Anordnung; [0021] Fig. 2 schematisch eine weitere LED Anordnung; [0022] Fig. 3 schematisch eine weitere LED Anordnung.
[0023] Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, eine LED Betriebsschaltung für eine Anordnung von LEDs, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt sein kann, wobei ein Haupt- Steuermodul 1 die Spalten und ein Neben- Steuermodul 2 die Zeilen ansteuern kann, wobei die LEDs der Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sein können und dass ein Haupt- Steuermodul 1 die Spalten und ein Neben- Steuermodul 2 die Zeilen ansteuern kann, bereitzustellen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind.
[0024] So eine Anordnung von LEDs wird auch als Matrix Anordnung bezeichnet und ermöglicht eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Lösung zur Ansteuerung einzelner LEDs aus einer Vielzahl von LEDs mit verringerten Installationsaufwand und Kosten.
[0025] Das Haupt-Steuermodul 1 und das Neben- Steuermodul 2 können im einfachsten Fall mehrere steuerbare Schalter aufweisen, welche von einem nicht dargestellten LED Konverter die entsprechende Versorgungsspannung für die LEDs erhalten und optional durch den LED Konverter angesteuert werden können.
[0026] Alternativ können Steuermodul und LED Konverter in einem Block zusammengefasst werden, sodass das Steuermodul die Versorgungsspannung der LEDs erzeugen kann.
[0027] Das Haupt- Steuermodul 1 kann dazu ausgebildet sein, die Ansteuerung der Zeilen durch das Neben- Steuermodul 2 vorzugeben.
[0028] Die Ansteuerung der Spalten und Zeilen durch das Haupt- Steuermodul 1 und Neben-Steuermodul 2 kann über eine Synchronisationsschnittstelle sync synchronisiert werden, damit die entsprechenden Spalten und Zeilen aktiviert bzw. deaktiviert sind. In der Fig. 1 sind die Anschlüsse 3, 4, 6, 8, 9 und 10 deaktiviert, indem die jeweiligen Schalter Ss und Sz des Haupt-und Neben- Steuermoduls offen sind und die Anschlüsse 5 und 7 aktiviert, indem die entsprechenden Schalter Ss und Sz des Haupt- und Neben- Steuermoduls geschlossen sind. Dabei können alle Anschlüsse 3 - 6 des Haupt- Steuermoduls 1 jeweils einen Schalter (beispielhaft ist nur ein Schalter Ss dargestellt) und alle Anschlüsse 7-10 des Neben- Steuermoduls 2 jeweils einen Schalter (beispielhaft ist nur ein Schalter Sz dargestellt) aufweisen.
[0029] Vorzugsweise verbinden die Schalter Ss des Haupt- Steuermoduls 1 den Plus Anschluss der Versorgung mit der Anode der LED und die Schalter Sz des Neben- Steuermoduls 2 die Kathode der LED mit Masse. Dadurch entsteht eine Reihenschaltung der jeweiligen Spalten und Zeilen. Alternativ kann dies auch in umgekehrter Richtung erfolgen. Durch diese Reihenschaltung der Anschlüsse 5 und 7 kann die LED 1 Licht emittieren. In der Ausführungsform der Fig. 1 ist es nicht vorgesehen, dass die Polung der Anschlüsse 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 verändert werden kann. Dies wird an späterer Stelle mit Hilfe der Ausführungsform der Fig. 3 erläutert.
[0030] Fig. 2 zeigt nunmehr exemplarisch, dass die LED Betriebsschaltung dazu ausgelegt sein kann, die LEDs über die Spalten und Zeilen durch das Haupt- Steuermodul 1 und dem Neben-Steuermodul 2 so anzusteuern, dass Muster, Zeichen und Symbole, wie Quadrate, Kreise, etc., dargestellt werden können.
[0031] Gemäß Fig. 3 der vorliegenden Erfindung, kann die Reihenschaltung der LEDs, jeweils LEDs einer ersten Richtung w und LEDs einer zweiten Richtung r aufweisen, wobei die LEDs in der ersten Richtung w eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung r eine rote Farbe wiedergeben, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes ermöglicht wird. Die LEDs der ersten Richtung w und die LEDs der zweiten Richtung r sind dadurch gegenparallel geschalten.
[0032] Die erste Richtung w kann blaue LEDs mit gelbem Phosphor verwenden, um ein weißes Licht zu erzeugen.
[0033] Es sind aber auch durchaus andere Farbkombinationen neben der weißen und roten Farbe denkbar.
[0034] Die Ansteuerung der LEDs w, r durch das Haupt- Steuermodul 1 und dem Neben- Steuermodul 2 kann durch Änderung der Polung an den Anschlüssen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, welches die Speisung der LEDs sein kann, der LEDs w, r des Haupt- Steuermoduls 1 und des Neben- Steuermoduls 2 möglich sein. Die Umschaltung der Polung kann beispielsweise mit einem aktiven Gleichrichter AG erfolgen, wobei jeder Anschluss 3-10 einen aktiven Gleichrichter (beispielhaft wurde nur ein aktiver Gleichrichter AG dargestellt) aufweisen kann.
[0035] Ein Benutzer kann über eine weitere Schnittstelle prog die Farbmischung vorgeben, wobei die jeweilige Polung der Ansteuerung der LEDs durch das Haupt- Steuermodul 1 und dem Neben- Steuermodul 2 in Abhängigkeit der Benutzereingabe eingestellt werden kann. Die Vorgabe der Farbmischung kann beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos mittels eines DALI, DSI oder anderen digitalen oder analogen Protokollen erfolgen.
[0036] Das Haupt-Steuermodul 1 kann über die Synchronisationsschnittstelle sync die Polung der Zeilen an den Anschlüssen 7, 8, 9, 10 des Neben- Steuermoduls 2 vorgeben. Dabei kann die Änderung der Polung mit einer hohen Frequenz, im Bereich von 500 Hz bis einigen 100 kHz, erfolgen, sodass eine Lichtabgabe ohne Flackern entsteht. Alternativ kann die Änderung der Polung auch nur einmalig erfolgen.
[0037] Die Regelung des Stromflußes der LEDs r und w kann in Abhängigkeit der Polung erfolgen. So kann für die LEDs r auf einen anderen mittleren Stromfluß oder auf eine Stromamplitude geregelt werden als bei den LEDs w. Die Regelung des Stromflußes kann dabei mittels eines PWM oder Amplitudenverfahren erfolgen oder auch eine Kombination der beiden Verfahren kann möglich sein.
[0038] Die Regelung des Stromflußes kann durch das Haupt- Steuermodul 1 und das Neben-Steuermodul 2 erfolgen oder von einem nicht dargestellten LED Konverter der die entsprechende Versorgungsspannung bzw. Strom für die LEDs bereitstellen kann.
[0039] Der mittlere Stromfluß oder die Stromamplitude der LEDs r und w kann variiert werden, um eine Farbmischung zu ermöglichen. Dabei kann beispielsweise die Pulslänge oder das Tastverhältnis des Stromflußes der jeweiligen Polung geändert werden.
[0040] Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren für eine Anordnung von LEDs, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt sein kann, wobei die Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sein können, und dass die Spalten und Zeilen einzeln ansteuerbar sein können, bereitgestellt.
[0041] Zusätzlich wird ein Verfahren offenbart, welches die Reihenschaltung der LEDs, jeweils LEDs einer ersten Richtung w und LEDs einer zweiten Richtung r aufweist, wobei die LEDs in der ersten Richtung w eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung r eine rote Farbe wiedergeben, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes ermöglicht werden kann.

Claims (10)

  1. Ansprüche
    1. LED Betriebsschaltung für eine Anordnung von LEDs, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt ist, wobei die LEDs der Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haupt- Steuermodul (1) die Spalten und ein Neben-Steuermodul (2) die Zeilen ansteuert.
  2. 2. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haupt- Steuermodul (1) dazu ausgebildet ist, die Ansteuerung der Zeilen durch das Neben- Steuermodul (2) vorzugeben.
  3. 3. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Spalten und Zeilen durch das Haupt-Steuermodul (1) und Neben- Steuermodul (2) über eine Synchronisationsschnittstelle (sync) synchronisiert wird.
  4. 4. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die LED Betriebsschaltung dazu ausgelegt ist, die LEDs über die Spalten und Zeilen durch das Haupt-Steuermodul (1) und dem Neben-Steuermo-dul (2) so anzusteuern, dass Muster, Zeichen und Symbole dargestellt werden.
  5. 5. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung der LEDs, jeweils LEDs einer ersten Richtung (w) und LEDs einer zweiten Richtung (r) aufweist, wobei die LEDs in der ersten Richtung (w) eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung (r) eine rote Farbe wiedergeben, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes ermöglicht wird.
  6. 6. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der LEDs (w, r) durch das Haupt-Steuermodul (1) und dem Neben- Steuermodul (2) durch Änderung der Polung an den Anschlüssen (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) der Speisung der LEDs (w, r) des Haupt-Steuermoduls (1) und des Neben-Steuermoduls (2) möglich ist.
  7. 7. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Benutzer über eine weitere Schnittstelle (prog) die Farbmischung vorgeben kann, wobei die jeweilige Polung der Ansteuerung der LEDs durch das Haupt-Steuermodul (1) und dem Neben-Steuermodul (2) in Abhängigkeit der Benutzereingabe eingestellt wird.
  8. 8. LED Betriebsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Haupt- Steuermodul (1) über die Synchronisationsschnittstelle (sync) die Polung der Zeilen an den Anschlüssen (7, 8, 9, 10) des Neben-Steuermoduls (2) vorgibt.
  9. 9. Verfahren für eine Anordnung von LEDs, wobei die Anordnung von LEDs in Spalten und in Zeilen eingeteilt ist, wobei die Spalten und Zeilen jeweils als Reihenschaltung ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalten und Zeilen einzeln ansteuerbar sind.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung der LEDs, jeweils LEDs einer ersten Richtung (w) und LEDs einer zweiten Richtung (r) aufweist, wobei die LEDs in der ersten Richtung (w) eine weiße Farbe wiedergeben und die LEDs der zweiten Richtung (r) eine rote Farbe wiedergeben, wobei eine Farbmischung des weißen Lichtes ermöglicht wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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