AT17901U1 - Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Überlastbegrenzung bei farbtemperaturdimmbaren Mehrkanal-LED-Systemen - Google Patents

Abstract

Mehrkanal-LED-System, aufweisend: - eine Treibereinheit (8),(9A),(9B), die ausgelegt ist zur voneinander unabhängigen Versorgung wenigstens zweier LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) mit einer/einem auf einen Sollwert geregelter Spannung (U_K1),(U_K2) oder Strom (I_K1),(I_K2), wobei die Treibereinheit (8),(9A),(9B) weiterhin dazu ausgelegt ist, die Maximalleistung eines jeden LED-Ausgangskanals (16A),(16B) einerseits sowie die Summenleistung sämtlicher LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) andererseits auf vorgegebene Werte zu begrenzen, und wobei die Treibereinheit (8),(9A),(9B) dazu ausgebildet ist, den Sollwert eines LED-Ausgangskanals (16B) zu verringern, wenn seine Leistung (P_K2) grösser ist als die maximal zulässige Summenleistung (P_System) abzüglich der Leistung des/der weiteren LED-Ausgangskanäle (P_K1).

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DYNAMISCHEN ÜBERLASTBEGRENZUNG BEI FARBTEMPERATURDIMMBAREN MEHRKANAL-LED-SYSTEMEN

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren im Bereich eines vorzugsweise Zweikanal-LED-Moduls, wobei beide Kanäle separat voneinander angesteuert werden können, um ein Farbtemperaturdimmen zur erzielen.

[0002] Vorbekannte Vorrichtungen zum Zweikanal-Farbtemperaturdimmen sind zumeist LEDSysteme, die eine Gruppe kaltweißer und eine Gruppe warmweißer LED- Elemente in der Regel auf einem gemeinsamen Chip aufweisen, d.h. auf einem einzigen Substrat aufgebracht sind.

[0003] Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in US 2012038286 offenbart.

[0004] Die Vorrichtung umfasst unter anderem einen Stromtreiber der einen ersten und einen zweiten Treiberstrom erzeugt. Der erste Treiberstrom bewirkt das Leuchten einer ersten Gruppe von LED-Chips mit einer ersten Farbtemperatur und Helligkeit (Intensität). Der zweite Treiberstrom bewirkt das Leuchten einer zweiten Gruppe von LED-Chips mit einer zweiten Farbtemperatur und zweiten Helligkeit.

[0005] Um den Farbabstimmungsprozess zu homogenisieren, können die farbunterschiedlichen LED-Gruppen bzw. -Elemente auch gemischt auf dem Substrat angeordnet sein.

[0006] Allerdings umfasst die besagte Vorrichtung und das von dieser umgesetzte Verfahren ein separates Steuern beider Antriebsströme, sodass ein vom Benutzer gewünschtes Licht resultiert mit einer gewählten Farbtemperatur bei einer gewählten Intensität.

[0007] Da die Treiberschaltung dieser Vorrichtung unter anderem eine Steuerung, einen Speicher und außer dem Stromtreiber auch über einen Datenbus sowie über eine Sensorschnittstelle verfügt, welche mehrere CPU’s, Prozessoren, Gate’s, Array’s, Hardware-Logik und Speicherdokumente aufweist, ist für eine solche Vorrichtung ebenso ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, durch das das Verfahren der Farbdimmung implementiert wird.

[0008] Die Treiberschaltung dieser Vorrichtung weist eine Schaltungsordnung auf, die so konfiguriert ist, dass Antriebsströme (erster und zweiter Antriebsstrom) erzeugt werden, die in der Lage sind, sowohl die erste als auch die zweite Gruppe von LEDs von ihrem jeweiligen „Aus“Zustand bis zum Zustand ihrer maximalen Intensität zu steuern.

[0009] Dabei setzt die Treiberschaltung derzeit die Pegel der ersten und zweiten Antriebsströme auf Basis einer Benutzereingabe (über ein interaktives Display, Tastatur, Dreh- oder Schieberegler, etc.) und/oder auf Basis sensorbasierter Rückmeldungen, weshalb diese Schaltung im eigentlichem Sinn keine Steuerung darstellt, sondern eine Regelung. Das von dem gesamten LEDSystem emittierte resultierende Licht ist letztendlich eine Kombination aus Farbtemperatur und Intensität des Lichtes bei dieser Farbtemperatur.

[0010] Allerdings wird in US 2012038286 darauf hingewiesen, dass das LED-System nicht nur auf zwei Gruppen von LED-Chips beschränkt ist, sondern eine beliebige Anzahl von LED-Gruppen mit jeweils eigener individueller Farbtemperatur und Helligkeitsverhalten aufweisen kann. Notwendig ist dabei eine entsprechende Anzahl von Antriebsströmen (abhängig von der Kapselung), die von der Treiberschaltung zur Verfügung gestellt werden muss.

[0011] Um Ströme für unterschiedliche Intensitäten und Farbtemperaturen spezifischer LEDGruppen zu generieren greift die Regelung entweder auf in einem Speicher abgelegte Antriebsstromtabellen zurück oder berechnet die benötigten Werte für die jeweiligen Antriebsströme anhand von algebraischen Gleichungen selbst.

[0012] Zum Beispiel kann die sich bei der Überlagerung des Lichtes zweier LED-Gruppen ergebende Misch-Farbtemperatur (Tmisen) gemäß folgender Gleichung bestimmt werden:

Tr _ (Ar Te + Lw Tw) misch (Le + Lw) [0013] wobei L« die Intensität des kalten Weißlichtes und Lw die des warmen Weißlichtes sowie

Tk und Tw die jeweiligen Farbtemperaturen darstellen die möglicherweise von Sensoren gemessen werden.

[0014] Der Unterschied in der Farbtemperatur zwischen beiden Gruppen von LED-Chips sollte vorteilhafterweise mindestens 300 Kelvin betragen.

[0015] Die Werte der beiden Anstriebsströme (Ik und Iw) für die beiden Gruppen von LED- Chips (kaltweiß und warmweiß) ergeben sich ebenfalls algebraisch aus

= L Te-T

WW Tr = Tw

L T—Tw Ir = —" K Te —Tw [0016] mit W als eine Konstante der Wirksamkeit (Einheit in Lumen pro Ampere) der warmweißen Gruppe von LED-Chips und K als eine Konstante der Wirksamkeit der kaltweißen Gruppe von

LED-Chips bei einer Gesamtlichtleistung L und einer durchschnittlichen Farbtemperatur (Gesamtfarbtemperatur) T.

[0017] Obige Gleichungen ermöglichen es der Regelung sämtliche Antriebsströme zu berechnen, um eine gewünschte (physikalisch mögliche) Farbtemperatur bei einer ebenso gewünschten Helligkeit (Intensität) zur erzielen und die daraus resultierenden Parameter der Antriebsstromtabelle (Farbtemperatur, zwei Intensitätsstufen) zuzuführen um diese zu vervollständigen.

[0018] Die beispielsweise bei der Geräteherstellung im Speicher abgelegten Antriebsstromtabellen sind der Regelung bzw. den entsprechenden Modulen der Treiberschaltung über den Datenbus zugänglich. Oder aber die Antriebsstromtabellen werden durch den Prozessor gespeichert, indem Information von einem anderen Gerät z.B. über eine Netzwerkverbindung erfasst wird.

[0019] In einer möglichen Betriebsart werden die Antriebsströme auf konstante Ströme bei vorbestimmten Spannungspegeln gesetzt. In einer anderen möglichen Betriebsart werden durch (Aktivieren) aktuelle Amplituden der Antriebsströme definiert, die mit einer wählbaren Pulsrate gepulst werden.

[0020] Während des Betriebs empfangen die entsprechenden Treiber Antriebsstromparameter (z.B. von der Steuerung bzw. Regelung) und verwenden diese, um die entsprechenden Antriebsströme zu erzeugen.

[0021] Vorrichtungsindikatoren bzw. Geräteindikatoren, die Farbtemperatur und Intensität des gegenwärtig von der Lichtquelle emittierten Lichtes messen, dienen der Rückkopplung für die Treiberschaltung und sind Teil der Basis für die gesamte Regelung.

[0022] Die Änderung der Intensität und/oder der Farbtemperatur des von einer Lichtquelle (LEDSystem z.B. aus zwei Gruppen) emittierten Lichtes aufgrund einer Benutzereingabe und / oder aufgrund von Zeitsteuerungsindikatoren, Umgebungsindikatoren und Geräteindikatoren (auch im Rahmen einer Drift beteiligter physikalischer Parameter) wird generell als „Dimmen“ bezeichnet.

[0023] Dabei sei bemerkt, dass sich das Dimmen mit beispielsweise nur zwei LED-Gruppen unterschiedlicher Farbtemperatur (z.B. kaltweiß und warmweiß) und Intensität sehr komplex gestaltet.

[0024] Ferner sei angemerkt, dass der Lichtstrom einer weißen LED (gemessen in Lumen, Im) proportional zu deren Antriebsstrom ist, wobei die Proportionalitätskonstante von der Farbtemperatur abhängig ist und wobei angenommen wird, dass alle anderen Faktoren gleich sind.

[0025] Beispielsweise erzeugt eine als 6000Kelvin-Kalt-Weiß-Quelle (engl. 6000K-Cool- White Source) konfigurierte LED Licht mit einer Rate von 100 Lumen pro Ampere, während eine 3000KWarm-Weiß-Quelle Licht mit nur einer Rate von 70 Lumen pro Ampere generiert. Diese Ungleichheit muss beim Dimmen (insbesondere beim Berechnen der Antriebsströme) berücksichtig werden.

[0026] Bei der Regelung des LED-Stromes mit einem Dimmer ist entscheidend welche Art von Dimmregelung implementiert werden soll. Es gibt für das Dimmen im Wesentlichen zwei unterschiedliche Ansätze: Pulsweiten-moduliertes Dimmen (engl. Pulse-Width-Modulation, PWM) und analoges Dimmen.

o Beim PWM-Dimmen wird der LED-Strom in gewisser Weise zerhackt und durch Variation des Tastverhältnisses gesteuert.

o Beim Analog-Dimmen skaliert der Dimmer die Amplitude des LED-Stromes in konstanter Weise.

[0027] Der Dimmer kann so die Wechselstromleistung reduzieren, um eine Wechselspannung zu erzeugen die zu einem reduzierten (zweiten) Antriebsstrom führt.

[0028] Bei zwei oder mehr Dimm-Kanälen ist das analoge Dimmen von Vorteil, da mehrere PWMDimmsignale sogenannte Beatfrequenzen erzeugen, also Schwebungen hervorrufen können, die Flimmern oder hörbares Rauschen verursachen.

[0029] Analoges Dimmen, aber auch PWM-Dimmen zu realisieren erfolgt auf einfache Weise mit einem Abwärtswandler (engl. buck converter). Im Stand der Technik wird sogar vorgeschlagen einen geeigneten integrierten Schaltkreis (IC) zu verwenden (siehe Jon Kraft „Convert a Buck Regulator into a Smart LED Driver, Including Dimming; www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/convert-a-buck-regulator.html) beispielsweise den ADP2384 oder den ADP2441 der Firma ANALOG DEVICES. In einem Datenblatt von Texas Instruments wird Dimmen mit dem integrierten Schaltkreis TPS92075 vorgeschlagen.

[0030] Ein Buck-Converter ist eine Form von schaltendem Gleichspannungswandler und dient zur Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite galvanisch getrennter Gleichspannungen. Dabei ist die Ausgangsspannung Ua stets kleiner als der Betrag der Eingangsspannung Ve.

[0031] In Figur 1 ist eine einfache Variante eines Buck-Converters 1 dargestellt.

[0032] Ein Schalter 2 wird von einer Steuerung (nicht dargestellt) regelmäßig ein- und ausgeschaltet. Ublicherweise erfolgen einige hundert bis mehrere Millionen Schaltzyklen pro Sekunde, weshalb dieser Schalter 2 in der Regel einen Transistor darstellt.

[0033] Bei geschlossenem Schalter 2 wird elektrische Energie von Ue (links angeschlossene Spannungsquelle) zur rechts angeschlossenen Last 7 (hier eine LED oder ein LED- System) übertragen.

[0034] Sowohl die Spule 4 (Drossel) als auch der Elektrolyt-Kondensator 6 (ELKO) dienen als Energiespeicher und ermöglichen eine Versorgung der Last 7 in den Phasen, in denen der Schalter 2 geöffnet ist.

[0035] Während der Einschaltzeit Te fließt der Laststrom durch die Spule 4 und durch den Verbraucher 7, hier eine LED. Die Diode 3 sperrt. Während der Ausschaltphase Ta wird die in der Spule gespeicherte Energie abgebaut: Der Strom durch den Verbraucher 7 (LED) und durch den Widerstand 5 fließt weiter, jetzt aber aus dem Kondensator 6 durch die Diode 3.

[0036] Der Schaltzyklus des Schalters 2 kann entweder so eingestellt werden, dass der Spulenstrom niemals aufhört zu fließen (nicht lückender Betrieb) da der Schalter 2 bereits wieder geschlossen wird, bevor die gesamte in der Spule 4 gespeicherte Energie vollständig abgebaut ist.

[0037] Der Schaltzyklus kann aber auch so eingestellt werden, dass der Strom während des Zyklus‘ regelmäßig auf Null abfällt und stromlose bzw. spannungslose Intervalle entstehen (lückender

Betrieb).

[0038] Um beide Betriebsarten bzw. deren Übergang von beiden Seiten aus exakt kontrollieren zu können, muss bei der Auslegung der Schaltung ein Regler eingesetzt werden, durch den sämtliche, zumindest die wichtigsten sich zum Teil rasch ändernden Parameter (Induktivität, Schaltfrequenz, Eingangsspannung, Ausgangsspannung, fließender Ausgangsstrom, Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Tastgrad, usw.) berücksichtigt werden können.

[0039] In der beispielsweise oben genannten Literatur wird daher angegeben, wie der jeweilige Integrierte Schaltkreis (IC) für die Regelung der Ausgangsspannung, insbesondere zum Dimmen, durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) im lückenden oder im nicht-lückenden Betrieb oder aber zum analogen Dimmen, verschaltet werden muss.

[0040] Weitere Schaltungsvorschläge für Buck-Converter in diesem Zusammenhang sind derzeit auch unter dem Link www.joretronik.de insbesondere dort im Kapitel 6 zu finden.

[0041] Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf Mehrkanal-LED-Module, insbesondere auf Zweikanal-LED-Module, die vorzugsweise einen kaltweißen und einen warmweißen Kanal aufweisen, und die separat voneinander so angesteuert werden können, dass eine Farbdimmung bei einer gleichzeitigen Helligkeitsdimmung erzielt werden kann. Um dies zu erreichen, ist eine hochpräzise Ansteuerung des jeweiligen LED-Stromes notwendig, wobei die Schwierigkeit im Wesentlichen darin besteht, die maximale Leistung, die ein einzelner Kanal erbringen kann bzw. darf, im Rahmen des Dimm-Prozesses nicht zu überschreiten, da sonst bei derzeitigen Systemen das LED-Modul bevor eine Uberlastung entstehtkomplett abgeschaltet wird (engl. System shut down). Eine weitere Methode nach derzeitigem Stand der Technik, ein dimmbares MehrkanalSystem gegenüber einer elektronischen Überbeanspruchung/Uberlastung zu schützen, ist eine signifikante Leistungsbegrenzung für jeden Kanal.

[0042] Beide Vorgehensweisen sind aus der Sicht des Benutzers, aber auch aus der Sicht des Herstellers, unerwünscht, da bei einem shut-down das Gefühl vermittelt wird, die Beleuchtungsvorrichtung nicht richtig bedienen zu können bzw. bei einem nicht erzielbaren Farbtemperaturund/oder Helligkeitswert der Eindruck entstehen kann, ein Gerät mit sehr begrenzter Leistungsfähigkeit erworben zu haben.

[0043] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Farbtemperatur- und Helligkeitsdimmbares Zwei- oder Mehrkanalsystem Sicherheitsmaßnahmen zu treffen, durch die ein maximales durch Dimmen bewirktes entstehendes Ausreizen des Farbtemperatur- und Helligkeitsbereiches kein Risiko für die technische Sicherheit des Systems darstellt.

[0044] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.

[0045] Figur 1 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Buck-Konverters.

[0046] Figur 2 zeigt das Schaltschema eines Farb- und Helligkeits-dimmbaren Zwei- oder Mehrkanalsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0047] Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, bei Farbtemperatur- und/oder Helligkeits-dimmbaren Zwei- oder Mehrkanal-LED-Systemen eine dynamische UÜberlastbegrenzung zu schaffen, die das System vor Leistungs-UÜberschreitung in einzelnen Kanälen bzw. in allen Kanälen schützt und eine möglicherweise auf die Umgebung übergreifende Schädigung oder sogar Zerstörung verhindert.

[0048] Ein „Dimmer“ im allgemeinsten Sinne wird zur Steuerung der (veränderbaren) Leistungsaufnahme von (elektrisch betriebenen) Verbrauchern eingesetzt. Die Art der Dimmung richtet sich nach der Art des Verbrauchers bzw. nach dessen Lastcharakteristik.

[0049] Ist die veränderliche/die zu verändernde Größe von mehreren möglicherweise miteinander komplex wechselwirkenden Parametern abhängig, so ist für den Dimm- Prozess eine Steuerung unter Umständen nicht ausreichend, sondern eine Regelung notwendig.

[0050] Gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen im einfachsten Fall zwischen zwei (z.B. auf ei

nem gemeinsamen oder benachbarten Substrat) LED-Gruppen unterschiedlicher Farbtemperatur (beispielsweise kaltweiß und warmweiß) einen Mischwert der Farbtemperatur zu erzeugen und diesen aber unter der Vorgabe einer definierten Intensität also Helligkeit.

[0051] Erfolgt die Dimmung manuell, so verfügt der Benutzer über zwei Schnittstellen (Taster mit Display, Drehknopf, Schieber, etc.): eine für die Einstellung der Farbtemperatur und eine für die Einstellung der Helligkeit bei dieser gewählten Farbtemperatur.

[0052] Erfolgt die Dimmung vollautomatisch, so verfügt das System über eine geeignete Sensorik (z.B. Helligkeitssensoren, Farbtemperatursensoren, etc.) die gegebenenfalls Veränderungen der Lichtverhältnisse der Umgebung registriert und das System darauf entsprechend seiner Konfiguration dimmend reagieren lässt.

[0053] Bei Zwei- oder Mehrkanalsystemen nach dem Stand der Technik ist eine beliebige Dimmung gemäß obiger Ausführungen technisch nicht umsetzbar, da - aus Sicherheitsgründen - die Maximalleistung eines jeden Kanals, aber auch die Summenleistung aller Kanäle des Gesamtsystems, nicht überschritten werden darf.

[0054] Dies hat beispielsweise zur Folge, dass ein 50Watt 2-Kanal-System mit jeweils 25W an jedem Kanal gefahren werden darf, bei Überschreitung dieser Leistung in nur einem Kanal jedoch das System sofort heruntergefahren wird.

[0055] Allerdings ist es nach wie vor von Interesse bei einem solchen 50W-2-Kanal-Gerät einen Einzelkanal bis zu 50W zu Betreiben ohne dass das System abgeschaltet wird. Ein solcher Kanal wird in der vorliegenden Erfindung „Masterkanal“ genannt.

[0056] Die Erfindung besteht nun unter anderem darin, eine Strombegrenzung für den zweiten Nicht-Masterkanal (oder für weitere Nicht-Masterkanäle) zu implementieren. Im Folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein Zweikanalsystem betrachtet.

[0057] Der „Masterkanal“, kann mit einer Leistung P_K1 in einem Bereich zwischen minimaler und maximaler Leistung gefahren werden, wobei dessen maximale Leistung der maximalen Leistung P_System des Gesamtsystems entspricht.

[0058] Die maximale Leistung des zweiten Kanals P_K2 hängt nun von der Last des ersten Kanals ab. Sie kann nur die zulässige Summenleistung minus der aktuell gemessenen Leistung des ersten Kanals betragen:

P_K2 = P_System — P_K1

[0059] Die Leistung des ersten Kanals P_K1 muss technisch-physikalisch ermittelt werden. Sobald dadurch die maximale Leistung des zweiten Kanals P_K2 bekannt ist, führt dies auch zu einer Strombegrenzung Imax die wie folgt ermittelt wird:

P_K2 = U_K2 : (Dimm — Wert : gewählter Strom)

[0060] wobei der Wert für (Dimm-Wert + gewählter Strom) gesetzt wird und der Wert für den Strom des zweiten Kanals U_K2 gemessen werden muss.

[0061] Somit gilt für den zu beschränkenden Strom

P_K2

I = (Di — Wert“ ählter St = — max = (Dimm ert - gewählter Strom) UK?

[0062] Da der gewählte Strom ein fester Wert ist, muss nur noch der Dimm-Wert begrenzt werden.

P_K2

mm er U_K2 : gewählter Strom

[0063] Unter Berücksichtigung einer Toleranzbreite von ca. 10% nach oben ist der maximale Strom somit auf Imax begrenzt, um die Nennleistung des Systems nicht zu überschreiten.

[0064] Falls die Situation entstehen sollte, dass durch die aktuelle Leistung des zweiten Kanals P_K2 die verbleibende maximal zulässige Leistung P_System überschritten wird, so tritt erfindungsgemäß eine Sicherheitsmaßnahme in Kraft, durch die die Leistung des zweiten Kanals P_K2 reduziert und dementsprechend der Sollwert des Stroms für den zweiten Kanal |_K?2 vermindert wird.

[0065] Dabei muss allerdings in Kauf genommen werden, dass durch diese einseitige Verringerung des Stroms allein auf Kanal 2, ohne Veränderung des entsprechenden Sollwertes auf Kanal 1, sich die Farbkoordinate des Systems (auch eines N- Kanalsystems) verändern kann.

[0066] Eine Maßnahme die dies verhindert, ist die Nachkalibrierung des Stromwertes für den ersten Kanal (den Master-Kanal) nach der Begrenzung des Stromwertes für den zweiten Kanal, sodass sich zwar insgesamt die Helligkeit des Systems verringert, die gewünschte Farbkoordinate des Mischlichtes jedoch gehalten wird.

[0067] Zusammengefasst wird also (bei einem 2-Kanal-System) die Spannung über den zweiten Kanal U_K2 (die Spannung über die zweite LED-Strecke) im Gerät (System) gemessen. Aus dieser Messung ergibt sich der zulässige Maximalstrom durch den zweiten Kanal Imax, der sich wiederum als Dimm-Wert ausdrücken lässt.

[0068] Erfasst werden muss somit die Leistung des ersten Kanals P_K1 - die maximal zulässige Summenleistung P_System ist bekannt - sowie die Spannung über den zweiten Kanal U_K2, um abhängig davon die Information des maximal zulässigen Stroms Imax Im zweiten Kanal zu ermitteln.

[0069] Selbstverständlich kann bei einem Mehrkanalsystem (N-Kanal-System) jeder beliebige N-te Kanal als Masterkanal verwendet werden.

[0070] Eine Mess- und Regelungsschaltung für den LED-Strom und die Spannung bei zwei LEDStrecken enthalten, sowie die Steuerschaltung, die eine interne Maximalleistungsbeschränkung durchführt und abhängig davon eine die LED- Leistung bestimmende Steuergröße ausgibt, insbesondere die Taktung eines Schalters eines getakteten LED-Konverters, ist in Figur 2 dargestellt.

[0071] Fig. 2 zeigt ein dimmbares 2-Kanal-LED-System. Auf der linken Seite von Figur 2 ist der vorzugsweise Softwarebasierte Teil (bspw. Mikrokontroller) 8 des Systems abgebildet, auf der rechten Seite der vorzugsweise in Hardware ausgeführte Teil in Form von 2 LED-Treibern 9A, 9B jeweils für zwei LED-Strecken, beispielsweise mit einer kaltweiß-Diode 16A in Kanal 1 und einer warmweiß-Diode 16B in Kanal 2, und beide jeweils von einem Converter 13A, 13B angesteuert, vorzugsweise von einem Buck-Converter wie er in Figur 1 dargestellt ist.

[0072] Jede LED-Treibereinheit 9A, 9B enthält auch jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Widerstand-Strecken, an denen wiederum jeweils mit einem Spannungsmeßgerät 14A, 14B sowie mit einem Strommeßgerät 15A, 15B die Istwerte der LED-seitige Spannung U_K1, U_K2 und/oder der aktuelle LED-seitige Strom |_K1, I-K2 gemessen werden und die Messergebnisse 17A, 17B, 18A, 18B einer Steuereinheit 11 bspw. im Software-Teil 8 zugeführt werden.

[0073] Der en Steuereinheit 11 weiterhin zugeführt werden die Soll-Werte 19A, 19B hinsichtlich Farbtemperatur sowie Helligkeit beider Kanäle z.B. seitens eines Benutzers, die von diesem manuell über bzw. in eine geeignete Schnittstelle 10 eingestellt bzw. eingegeben werden. Die Werte können aber - wie bereits erwähnt - von einer externen (Mess-) Sensorik automatisch erfasst und an die Steuereinheit 11 ebenso automatisch weitergegeben werden.

[0074] Die e Steuereinheit 11 erhält somit Sollwerte für die Mischfarbe des LED- Gesamtsystems 21 und dessen Helligkeit sowie die tatsächlich anliegenden Istwerte von Strömen und Spannungen der jeweiligen LED-Strecken 16A, 16B (Kanäle).

[0075] Aufgrund der notwendigen Begrenzung der Spannungen bzw. Ströme in den LEDs - in

anderen Worten der unvermeidbaren Leistungsbegrenzung jeder beteiligten LED- Strecke 16A, 16B des Gesamtsystems 21 - ist es nicht immer möglich, die von der Schnittstelle 10 gelieferten, z.B. vom Benutzer erwünschten bzw. vom Sensorsystem geforderten, Farb-Helligkeitspaare zu realisieren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es jedoch, diesen Sollwerten bestmöglich nahe zu kommen, entweder seitens der Farbtemperatur oder seitens deren Intensität oder gegebenenfalls durch einen Kompromiss in Form eines akzeptablen Zwischenwertes.

[0076] Zu diesem Zweck berechnet die e Steuereinheit 11 aus den Ist-Werten 17A, 17B, 18A, 18B sowie den gewünschten Soll-Werten 19A, 19B mögliche Sollwerte 20A, 20B die den Präferenzen des Benutzers und/oder den Vorgaben der Sensorik bestmöglich entsprechen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Buck-Konverter (Abwärtswandler)

2 Schalter (Transistor)

3 Diode (Schottky, Zener, Transistor, etc.) 4 Drossel (Spule)

5 Ohmscher Widerstand

6 ELKO (Elektrolyt-Kondensator)

7 LED (Leuchtdiode)

8 Software-Teil

9A LED-Treibereinheit Kanal 1

9b LED-Treibereinheit Kanal 2

10 Schnittstelle

11 e Steuereinheit

12A Stromregler Kanal 1

12B Stromregler Kanal 2

13A Buck-Konverter Kanal 1

13B Buck-Konverter Kanal 2

14A Spannungsmessung Kanal 1

14B Spannungsmessung Kanal 2

15A Strommessung Kanal 1

15B Strommessung Kanal 2

16A LED-Strecke (Diode/Dioden) kaltweiß

16B LED-Strecke (Diode/Dioden) warmweiß 17A Strom-Istwert Kanal 1

17B Strom-Istwert Kanal 2

18A Spannung-Istwert Kanal 1

18B Spannung-Istwert Kanal 2

19A z.B. benutzerdefinierte Sollwerte Kanal 1 19B z.B. benutzerdefinierte Sollwerte Kanal 2 20A bestmögliche Sollwerte Kanal 1

20B bestmögliche Sollwerte Kanal 2

21 LED-Gesamtsystem

Claims (6)

Ansprüche

1. Mehrkanal-LED-System, aufweisend:

- eine Treibereinheit (8),(9A),(9B), die ausgelegt ist zur voneinander unabhängigen Versorgung wenigstens zweier LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) mit einer/einem auf einen Sollwert geregelter Spannung (U_K1),(U_K2) oder Strom (I_K1),(l_K2),

wobei die Treibereinheit (8),(9A),(9B) weiterhin dazu ausgelegt ist, die Maximalleistung eines jeden LED-Ausgangskanals (16A),(16B) einerseits sowie die Summenleistung sämtlicher LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) andererseits auf vorgegebene Werte zu begrenzen, und wobei die Treibereinheit (8),(9A),(9B) dazu ausgebildet ist, den Sollwert eines LED-Ausgangskanals (16B) zu verringern, wenn seine Leistung (P_K2) grösser ist als die maximal zulässige Summenleistung (P_System) abzüglich der Leistung des/der weiteren LED-Ausgangskanäle (P_K1).

2, Mehrkanal-LED-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) zwei Weisslicht- Ausgangskanäle sind.

3. Mehrkanal-LED-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei LED-Ausgangskanäle (16A),(16B) ein Warmweisslicht- Ausgangskanal und ein Kaltweißlicht-Ausgangskanal sind.

4. Mehrkanal-LED-System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Veränderung des Sollwertes sich ergebende Veränderung der Farbkoordinate des Systems durch eine Nachkalibrierung kompensiert wird, indem die Treibereinheit (8),(9A),(9B) dazu ausgebildet ist, den Sollwert eines ausgewählten Master-Ausgangskanals soweit zu reduzieren, dass bei verringerter Helligkeit des Systems die gewünschte Farbkoordinate des Mischlichtes gehalten wird.

5. Verfahren zur dynamischen Überlastbegrenzung bei farbtemperaturdimmbaren MehrkanalLED-Systemen, aufweisend die folgenden Schritte:

- Messen von Ist-Werten des Stromes (17A, 17B) und/oder der Spannung (18A, 18B) an zumindest zwei LED-Ausgangskanälen (16A, 16B) definierter Farbtemperatur und Helligkeit mittels jeweiliger LED-Ausgangskanälen (16A),(16B) zugeordneten Treiber-Hardware-Kanälen (9A),(9B);

- Zuführen dieser Ist-Werte (17A, 17B, 18A, 18B) an eine e Steuereinheit (11) in einem Software-Teil (8) der Treibereinheit (8),(9A),(9B) sowie insbesondere der jeweiligen Strom-Ist-Werte (17A, 17B) an jeweils einen einem Treiber-Hardware-Kanal (9A),(9B) zugehörigen Stromregler (12A, 12B);

- Berechnen möglicher Sollwerte (20A, 20B) für Farbtemperatur und Helligkeit des Gesamtsystems (21) aus von einer Schnittstelle (10) gelieferten Soll-Werten (19A, 19B) und den von den Ist-Werten (17A, 17B) der Spannungsmessung sowie den Ist-Werten (18A, 18B) der Strommessung durch die e Steuereinheit (11);

- Zuführen der möglichen Sollwerte (20A, 20B) an die jeweiligen Stromregler (12A, 12B) und

- Konfigurieren der jedem Treiber-Hardware-Kanal (9A,9B) zugehörigen Abwärtswandler (13A, 13B) durch die jeweiligen Stromregler (12A, 12B) auf Basis der erhaltenen Werte (20A, 20B, 17A, 17B) und zwar so, dass der Sollwert (20B) eines LED-Ausgangskanals (16B) verringert wird, wenn seine Leistung (P_K2) grösser ist als die maximal zulässige Summenleistung (P_System) minus der Leistung (P_K1) des/der weiteren LED-Ausgangskanäle (16A).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Veränderung des Sollwertes sich ergebende Veränderung der Farbko-

ordinate des Systems durch eine Nachkalibrierung kompensiert wird, indem die Treibereinheit (8),(9A),(9B) den Sollwert eines ausgewählten Master-Ausgangskanals soweit reduziert, dass bei verringerter Helligkeit des Systems die gewünschte Farbkoordinate des Mischlichtes gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen