CH702973A2

CH702973A2 - Method for emitting filament lamp-like light by LED lamp, involves controlling LEDs with different color temperatures independent of each other such that temperatures and mixed light outputs of LEDs are considered during dimming of lamp

Info

Publication number: CH702973A2
Application number: CH00518/10A
Authority: CH
Inventors: Marcel Rusterholz; Markus Bickert; Hermann Beer
Original assignee: Sensitec Ag
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-14

Abstract

The method involves mixing light outputs of two LEDs (4, 5) with different color temperatures, where one of the LEDs emits light of low color temperature and the other LED emits light of high color temperature. The LEDs are controlled independent of each other such that the color temperatures and the mixed light outputs of the LEDs are considered during dimming of a LED lamp. Operating current of the LEDs is controlled by a controller (7) during dimming of the LED lamp, and radiation power of the LED lamp is adjusted by an input device (6).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von glühlampenähnlichem Licht durch farbvariable Dimmung einer LED-Leuchte. The invention relates to a method for producing incandescent-like light by variable-color dimming an LED light.

[0002] Bei bestehenden dimmbaren LED-Leuchten ändert sich die Farbtemperatur nicht, wenn diese gedimmt betrieben werden. Vorteil dieser Leuchten ist der deutlich geringe Stromverbrauch gegenüber Glühlampen bei gleicher Strahlung stärke. Heutige Verfahren wie die Intensitätsregelung via PWM (von Colorkinetics/Philips patentiert) oder die Intensitätsregelung über eine modifizierte PWM mit einem stochastischen Counter (von EZ-Semiconductor patentiert) zum stabilen Betrieb von LEDs arbeiten mit gleichbleibendem Farbpunkt. In existing dimmable LED lights, the color temperature does not change when these are operated dimmed. Advantage of these lights is the significantly low power consumption compared to incandescent lamps with the same radiation strength. Today's methods such as intensity control via PWM (patented by Colorkinetics / Philips) or the intensity control via a modified PWM with a stochastic counter (patented by EZ-Semiconductor) for stable operation of LEDs work with the same color point.

[0003] Bei Glühlampen, wie zum Beispiel Halogenspots, erfolgt durch die Abnahme der Glühfadentemperatur im gedimmten Zustand eine deutliche relative Zunahme von langwelligeren Anteilen (Rot, Amber und Gelb) im emittierten Licht. Diese Eigenschaft wird von vielen Benutzern als angenehm empfunden. Bei bestehenden LED-Leuchten tritt diese Farbtemperaturverschiebung bei Dimmung jedoch nicht auf, das Licht wird im gedimmten Zustand oft als unangenehm kalt empfunden. In incandescent, such as halogen spots, takes place by the decrease in the filament temperature in the dimmed state, a significant relative increase of long-wave fractions (red, amber and yellow) in the emitted light. This feature is perceived by many users as pleasant. In existing LED lights, however, this color temperature shift does not occur when dimming, the light is often perceived as unpleasantly cold in the dimmed state.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Farbtemperaturverschiebung, so wie sie während der Dimmung einer Glühlampe auftritt, nachzuempfinden und gleichzeitig den Vorteil des geringeren Stromverbrauchs durch die Verwendung von LED’s zu nutzen. Object of the present invention is to recreate the color temperature shift, as it occurs during the dimming of a light bulb, and at the same time to take advantage of the lower power consumption through the use of LEDs.

[0005] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is solved by the features of patent claim 1.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei signifikanter Energieeinsparung aufgrund der Verwendung von LED’s dennoch die als angenehm empfundene Farbtemperaturverschiebung bei Dimmung erreicht wird. Advantageous developments emerge from the dependent claims. The advantage of the invention is that with significant energy savings due to the use of LED's still perceived as pleasant color temperature shift is achieved at dimming.

[0007] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in Fig. 1 dargestellt ist, näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment which is shown in Fig. 1.

[0008] Fig. 1 zeigt die Funktionsblöcke der LED Leuchte mit farbtemperaturvariabler Dimmung. Fig. 1 shows the function blocks of the LED lamp with color temperature variable dimming.

[0009] 1 ist die Stromversorgung der Schaltung zur Erzeugung einer geeigneten Gleichspannung zum Betrieb der LED Stromquellen 2 und 3. Die Stromversorgung besteht beispielsweise aus einem getakteten Netzteil, welches die Netzspannung auf eine Kleinspannung (z.B. 24V) transformiert. 1 is the power supply of the circuit for generating a suitable DC voltage for the operation of the LED power sources 2 and 3. The power supply consists for example of a clocked power supply, which transforms the mains voltage to a low voltage (e.g., 24V).

[0010] 2 und 3 sind regelbare Stromquellen für die Stromversorgung der LEDs 4 und 5 welche ihre Energie aus der Stromversorgung 1 beziehen. Die regelbaren Stromquellen bestehen typischerweise aus DC/DC Wandlern (zum Beispiel Back-Convertern) welcher aufgrund anzulegender Regelspannungen einstellbare Konstantströme zum Betrieb der LED’s 4 und 5 generiert. 2 and 3 are adjustable current sources for the power supply of the LEDs 4 and 5 which derive their energy from the power supply 1. The controllable current sources typically consist of DC / DC converters (for example back converters) which generate adjustable constant currents for operation of the LEDs 4 and 5 due to control voltages to be applied.

[0011] 4 und 5 sind zwei LED’s welche für die Lichtabgabe der Leuchte verantwortlich sind. Das abgegebene Licht von 4 und 5 mischt sich additiv. 4 ist dabei für die Emission von Licht niedriger Farbtemperatur und 5 ist für die Emission von Licht hoher Farbtemperatur dimmensioniert. 4 and 5 are two LEDs which are responsible for the light output of the lamp. The emitted light of 4 and 5 mixes additively. 4 is for the emission of light low color temperature and 5 is dimmensioniert for the emission of light of high color temperature.

[0012] Mit dem Eingabegerät 6 wird die Strahlungsleistung der LED-Leuchte eingestellt. Als Eingabegerät kommt typischerweise ein durch den Anwender einstellbarer Drehregler in Frage. Auch andere in der Beleuchtungstechnik übliche Eingänge wie etwa die analoge 1-10 V Schnittstelle oder Busknoten für DALI, LON, KNX oder Ähnliche sind möglich. Die extern gewählte Strahlungsleistung wird in geeignet elektrisch kodierter Form (z.B. als Analogspannung oder als digitales serielles Datentelegramm) an die Steuereinheit 7 weitergeleitet. With the input device 6, the radiation power of the LED light is set. As an input device is typically a user-adjustable knob in question. Other common in the lighting technology inputs such as the analog 1-10 V interface or bus nodes for DALI, LON, KNX or similar are possible. The externally selected radiation power is forwarded to the control unit 7 in a suitably electrically coded form (for example as an analog voltage or as a digital serial data telegram).

[0013] Die Steuereinheit 7, zur Erzeugung der LED Aussteuerwerte, besteht typischerweise aus einem Microcontroller, welcher die durch 6 kodierte Strahlungsleistung der LED-Leuchte auf die erforderlichen Strahlungsleistungen der LED’s 4 und 5 übersetzt. Die Übersetzung erfolgt derart, dass bei niedriger Strahlungsleistung der relative Anteil des LED-Betriebsstroms für LED 4, mit warmweissem Licht, höher ist als für LED 5 mit kaltweissem Licht. Mit steigender Strahlungsleistung erhöht sich das Verhältnis der Betriebströme von LED 5 zu LED 4. Folglich erhöht sich die Farbtemperatur des gemischten Lichts von 4 und 5. Dadurch wird die Erhöhung der Farbtemperatur einer Glühlampe bei Erhöhung des Stromes durch die Glühwendel nachgebildet. Die Übersetzung kann durch eine im Microcontroller abgelegte Tabelle (Look-Up-Table) oder mittels einer durch den Microcontroller ausgeführten Formelberechnung erfolgen. Die dabei ermittelten Vorgabewerte für den LED-Betriebsstrom werden in geeigneter elektrischer Form, typischerweise als Regelspannungen für DC/DC Konverter, an die regelbaren Stromquellen 2 und 3 weitergeleitet. The control unit 7, for generating the LED Aussteuerwerte, typically consists of a microcontroller, which translates the coded by 6 radiant power of the LED light on the required radiation power of the LEDs 4 and 5. The translation is made such that, at low radiant power, the relative proportion of the LED operating current for LED 4, with warm white light, is higher than for LED 5 with cold white light. As the radiant power increases, the ratio of the operating currents from LED 5 to LED 4 increases. Consequently, the color temperature of the mixed light of 4 and 5 increases. This replicates the increase in color temperature of an incandescent lamp as the current through the filament increases. The translation can be carried out by a table stored in the microcontroller (look-up table) or by means of a formula executed by the microcontroller. The determined values for the LED operating current are forwarded to the controllable current sources 2 and 3 in a suitable electrical form, typically as control voltages for DC / DC converters.

Claims

1. A method for emitting incandescent-like light by farbtemperaturvariable dimming of an LED light, characterized in that two LEDs are controlled with different color temperatures so that the color temperature of an incandescent lamp is modeled during the dimming of the LED light in the additive mixed light of the LED's.

2. The method according to claim 1, characterized in that instead of two LEDs with different color temperatures, a plurality of independently controllable LED's different color temperatures or colors are used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that instead of individual LEDs, groups of series-connected LEDs are used.

4. The method according to claim 1 and 3, characterized in that each, or one of the above-mentioned LED groups composed of LED's different color temperature or color.