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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung, insbesondere ein Regelsystem für die LED-Stromversorgung, das unmittelbar mit einer externen Gleichstromquelle gesteuert wird und verschiedene Beleuchtungsstärken hervorbringt.
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Stand der Technik
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Die Beleuchtungsgestaltung findet heutzutage immer mehr Beachtung bei der Einrichtung der Wohnräume. Im Vergleich zu herkömmlichen Wolframglühlampen ist eine Leuchtdioden (LED)-Lampe langlebiger, energiesparend und kompatibel mit verschiedenen Lampen und weist eine niedrige Fehleranfälligkeit, eine stabile Lichtstrahlung und eine hohe Lichtausbeute auf. Aufgrund dieser Vorteile erfreuen sich LED-Lampen einer großen Beliebtheit.
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Eine LED-Lampe ist üblicherweise aus einer kleinformatigen LED-Leuchtröhre und einem Netzteil ausgebildet, wobei der vom Netzteil gelieferte Strom in Gleichstrom umgewandelt wird, mit dem die LED-Leuchtröhre betrieben wird. Bei dieser Gestaltung kann die LED-Lampe lediglich je nach dem, ob die Stromzufuhr stattfindet oder nicht, zwischen zwei Modi, nämlich Leuchten und Nichtleuchten, umgeschaltet werden, während eine konventionelle Wolframglühbirne mit der Veränderung der Stromversorgung in verschiedenen Stufen leuchten kann. Daher sind herkömmliche LED-Lampen für die Verbraucher, die Wert auf die Lebensqualität legen und auf die Energiesparsamkeit der Produkte achten, nicht optimal, da die LED-Lampen nicht in der Lage sind, in verschiedenen Bereichen und zu verschiedenen Zeitpunkten das Licht so einzustellen, dass sich eine einheitliche Atmosphäre ergibt. Außerdem beanspruchen die nur zwischen den beiden Modi, nämlich Leuchten und Nichtleuchten, umschaltbaren LED-Lampen einen großen Energieaufwand oder sind bei der Anwendung beschränkt. Die herkömmlichen LED-Lampen sind für Geschäfte und Wohnungen, die durch die Beleuchtung eine schöne Stimmung erzeugen wollen, nicht anwendbar und nicht praktisch. Noch können die herkömmlichen LED-Lampen in diesem Aspekt den Wunsch nach Energiesparsamkeit der umweltbewussten modernen Verbraucher erfüllen.
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Daher stellt es eine Aufgabe für die Fachleuchte dar, ein Regelsystem für LED-Stromversorgung hervorzubringen, das sowohl die oben genannten Probleme lösen als auch jederzeit die Leuchthelligkeit regeln kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung zu schaffen, das zwischen einem LED-Netzteil und einer LED-Leuchtkette angeordnet und an diese beiden angeschlossen ist, so dass die LED-Leuchtkette durch den Antrieb einer externen Gleichstromquelle zum Leuchten gebracht wird, wobei das intelligente Regelsystem für Stromversorgung gleichzeitig durch Erfassen eines Infrarotsignals in der Umgebung seine Ausgangsleistung regelt, um die Leuchthelligkeit der LED-Leuchtkette zu verändern.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung zu schaffen, das aufgrund eines Infrarotsignals in der Umgebung und entsprechend der Helligkeit der Umgebung die Helligkeit einstellt, wodurch Energie gespart werden kann.
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Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung zu schaffen, das mithilfe mindestens eines Sensors und/oder mindestens einer digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung eine Gruppenregelung realisiert.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße intelligente Regelsystem für die Stromversorgung ist zwischen einem LED-Netzteil und einer LED-Leuchtkette angeordnet und an diese beiden angeschlossen, um die LED-Leuchtkette anzutreiben und sie somit zum Leuchten zu bringen. Das intelligente Regelsystem für Stromversorgung umfasst eine Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung und eine digitale Regeleinheit für die Stromversorgung, wobei die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung ein Infrarotsignal erfassen und mehrere Helligkeitswahlsignale erzeugen kann. Die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung ist an die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung angeschlossen und stellt gemäß dem Infrarotsignal und den Helligkeitswahlsignalen der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung ihre Ausgangsleistung ein, um die Leuchthelligkeit der LED-Lampenkette zu verändern.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung einen Dimmer und mindestens einen Infrarotsensor. Im Dimmer sind eine Signalverarbeitungseinheit, eine Signalerfassungseinheit, eine digitale Steuersignalausgabeeinheit und eine Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung angeordnet, wobei die Signalerfassungseinheit, die digitale Steuersignalausgabeeinheit und die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung jeweils an die Signalverarbeitungseinheit angeschlossen sind. Die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung dient zur Erzeugung der o.g. Helligkeitswahlsignale, wobei jedes Helligkeitswahlsignal einer Verzögerungszeit entspricht. Der Infrarotsensor ist an die Signalerfassungseinheit angeschlossen, so dass die Signalverarbeitungseinheit gemäß dem vom Infrarotsensor ermittelten Ergebnis und der jedem Helligkeitswahlsignal entsprechenden Verzögerungszeit den Ausgangsspannungspegel der digitalen Steuersignalausgabeeinheit verstellt, um die Leuchthelligkeit der LED-Lampenkette zu verändern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können der Dimmer und der Infrarotsensor wahlweise in ein Ein-Chip-System (System on a Chip, SoC) integriert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung eines erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung eines erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei das Regelsystem mehrere Sensoreingaben aufweist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Inneren des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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4A zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei die Signalverstärkereinheit und der Dimmer in ein Helligkeitsregelungsmodul oder in einen Chip integriert sind.
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4B zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei die Signalverstärkereinheit und der Infrarotsensor in ein Helligkeitsregelungsmodul oder in einen Chip integriert sind.
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5 zeigt eine schematische Darstellung des Inneren des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei das Regelsystem eine Stromversorgungseinheit aufweist.
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6 zeigt eine schematische Darstellung des Inneren des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei das Regelsystem einen Photowiderstands-Messgeber aufweist.
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7 zeigt eine schematische Darstellung des Inneren des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei das Regelsystem in ein Ein-Chip-System (SoC) integriert ist.
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8 zeigt eine schematische Darstellung des Inneren einer digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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9 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung eines gruppengeregelten erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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10 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystems für die Stromversorgung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei das Regelsystem ein externes elektronisches Gerät aufweist.
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Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt werden.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist das erfindungsgemäße intelligente Regelsystem für die Stromversorgung 1 zwischen einem LED-Netzteil 2 und einer LED-Leuchtkette 3 angeordnet und an diese beiden angeschlossen, um die LED-Leuchtkette 3 anzutreiben und sie somit zum Leuchten zu bringen.
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Das intelligente Regelsystem für Stromversorgung 1 umfasst eine Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 und eine digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20. In der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 sind ein Infrarotsensor 102 und ein Dimmer 104 angeordnet, um ein Infrarotsignal zu erfassen und mehr als ein Helligkeitswahlsignal zu erzeugen. Die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 ist an die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 angeschlossen und stellt gemäß dem Infrarotsignal und dem Helligkeitswahlsignal der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 ihre Ausgangsleistung ein, um die Leuchthelligkeit der LED-Lampenkette 3 zu verändern.
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Zu beachten ist, dass die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist, dass die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 einen einzigen Infrarotsensor 102 umfasst. Wie in 2 gezeigt, kann die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 alternativ auch mehrere Infrarotsensoren 102 umfassen, die zur Eingabesteuerung eines Mehrsensorensystems dienen. Doch wird im Folgenden die technische Lehre der Erfindung mit dem Ausführungsbeispiel aus 1 als einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert. Der Fachmann kann selbstverständlich aufgrund der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Technik allein die in 2 gezeigte Mehrsensoreingabe anwenden. Die Anordnung einer Mehrsensoreingabe gehört auch zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Wie aus 3 ersichtlich, umfasst der Dimmer 104 eine Signalverarbeitungseinheit 106, eine Signalerfassungseinheit 108, eine digitale Steuersignalausgabeeinheit 110 und eine Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112, wobei die Signalerfassungseinheit 108, die digitale Steuersignalausgabeeinheit 110 und die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112 jeweils an die Signalverarbeitungseinheit 106 angeschlossen sind, wobei die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112 einen Helligkeitswahlschalter 114 und einen Zeitverzögerungs-Regelschalter 116 umfasst.
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Der Helligkeitswahlschalter 114 kann durch Einstellung durch den Benutzer mehr als ein Helligkeitswahlsignal erzeugen. Der Zeitverzögerungs-Regelschalter 116 dient zum Erzeugen einer dem jeweiligen Helligkeitswahlsignal entsprechenden Verzögerungszeit.
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Der Infrarotsensor 102 ist an die Signalerfassungseinheit 108 angeschlossen. Wenn die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112 durch die Einstellung des Benutzers ein oder mehr als ein Helligkeitswahlsignal erzeugt hat und eine dem Helligkeitswahlsignal entsprechende Verzögerungszeit auch durch den Zeitverzögerungs-Regelschalter 116 eingestellt worden ist, wird die Signalverarbeitungseinheit 106 gemäß dem vom Infrarotsensor 102 ermittelten Ergebnis und der Einstellung der Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112 feststellen, wie viel Helligkeitsregelungsenergie sie aussenden muss, wobei die Helligkeitsregelungsenergie über die digitale Steuersignalausgabeeinheit 110 auf die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 übertragen wird. Durch Veränderung eines von der digitalen Steuersignalausgabeeinheit 110 ausgegebenen Digitalsignals wird die von der digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung 20 ausgegebene elektrische Energie gesteuert, um die Leuchthelligkeit der LED-Lampenkette 3 zu verändern.
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Beispielsweise kann der Benutzer die Helligkeitswahlsignale mit 100%, 75% und 50% voreinstellen; das heißt, dass die Leuchthelligkeit der LED-Leuchtkette 3 100%, 75% und 50% sein kann. Wenn das Helligkeitswahlsignal 100% ist, beträgt die entsprechende Verzögerungszeit 1 Minute; wenn das Helligkeitswahlsignal 75% ist, beträgt die entsprechende Verzögerungszeit 1,5 Minuten; wenn das Helligkeitswahlsignal 50% ist, beträgt die entsprechende Verzögerungszeit 0,5 Minuten. Wenn der Infrarotsensor 102 in seinem Sensorbereich ermittelt, dass eine Person vorbeigeht, wird der Infrarotsensor 102 der digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung 20 mitteilen, eine größte elektrische Energie, also eine Leistung von 100%, auf die LED-Leuchtkette 3 für den Beleuchtungszweck auszugeben.
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Wenn der Infrarotsensor 102 ermittelt, dass die Person den Sensorbereich verlassen hat, wird die LED-Leuchtkette 3 eine Minute lang (Verzögerungszeit) weiter mit der Leistung von 100% leuchten; nach einer Minute wird die Leistung automatisch auf 75% reduziert, wobei die LED-Leuchtkette 3 mit der Leistung von 75% 1,5 Minuten lang leuchtet; nach diesen 1,5 Minuten wird die Leistung von 75% automatisch auf 50% reduziert, wobei die LED-Leuchtkette 3 mit der Leistung von 50% 0,5 Minuten lang leuchtet und nach diesen 0,5 Minuten automatisch ausschaltet. Auf diese Weise wird eine stufenweise Helligkeitsregelung realisiert.
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Um ein Infrarotsignal des Infrarotsensors 102 zu verstärken und dadurch eine bessere Sensorgenauigkeit zu erzielen, umfasst die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 ferner eine an die Signalerfassungseinheit 108 angeschlossene Signalverstärkereinheit 118, die wahlweise mit dem Dimmer 104 in ein und dasselbe Helligkeitsregelungsmodul oder in ein und denselben Chip integriert werden kann (siehe 4A) oder mit dem Infrarotsensor 102 in ein und dasselbe Helligkeitsregelungsmodul oder einen und denselben Chip integriert werden (siehe 4B).
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Wie aus 5 ersichtlich, ist im Dimmer 104 weiter eine an das LED-Netzteil 2 angeschlossene Stromversorgungseinheit 120 angeordnet. Somit muss der Dimmer 104 nicht durch die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 mit Strom versorgt werden, sondern kann unmittelbar durch das LED-Netzteil 2 mit Strom versorgt werden.
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Wie aus 6 ersichtlich, umfasst die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 ferner einen Photowiderstands-Messgeber 122, um ein Sensorsignal zu erfassen. Allgemein sind Photowiderstände gegen das Umgebungslicht sehr empfindlich. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Helligkeit der Umgebung mithilfe des Photowiderstands ermittelt, um die Beleuchtungsstärke der LED-Leuchtkette 3 zeitgerecht zu verstellen und den Energieverbrauch zu reduzieren und somit Energie zu sparen.
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Wenn der Photowiderstands-Messgeber 122 eine Umgebungshelligkeit, die niedriger ist als der Einstellwert (z.B. nachdem es dunkel geworden ist), ermittelt, wird der Photowiderstands-Messgeber 122 der digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung 20 mitteilen, eine größte elektrische Energie, also eine Leistung von 100%, auf die LED-Leuchtkette 3 für den Beleuchtungszweck auszugeben. Danach wird eine stufenweise Helligkeitsregelung gemäß dem vom Infrarotsensor 102 ermittelten Ergebnis (z.B. ob eine Person/Personen vorbeigeht/vorbeigehen) stattfinden.
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Wie aus 7 ersichtlich, können die oben genannten Bauteile (die Signalverarbeitungseinheit 106, die Signalerfassungseinheit 108, die digitale Steuersignalausgabeeinheit 110, die Einstelleinheit für die Helligkeitsregelung 112, die Signalverstärkereinheit 118, der Infrarotsensor 102 und der Photowiderstands-Messgeber 122) wahlweise in einem einzigen Ein-Chip-System (System on a Chip, SoC) 10’ angeordnet werden, um ein integriertes System zu erzielen.
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Wie aus 8 ersichtlich, umfasst die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 eine Schaltung für Niederspannungs-Stromversorgung 201, eine Verarbeitungseinheit für Stromausgangssteuersignale 202, eine Stromausgangsumwandlungs- und Filterschaltung 203, eine Stromausgangssteuereinheit 204, eine Eingangsschutzschaltungseinheit 205, eine Schaltung zur Umwandlung eines Detektorsignals 206, eine Detektorschaltung für Überstrom 207 und eine Detektorschaltung für Überspannung 208.
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Die Eingangsschutzschaltungseinheit 205 ist zwischen dem LED-Netzteil 2 und der Schaltung für Niederspannungs-Stromversorgung 201 angeordnet und an diese beiden angeschlossen. Die Verarbeitungseinheit für Stromausgangssteuersignale 202 ist an die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 angeschlossen. Die Stromausgangsumwandlungs- und Filterschaltung 203 ist an die LED-Leuchtkette 3 angeschlossen. Die Stromausgangssteuereinheit 204 ist zwischen der Schaltung für Niederspannungs-Stromversorgung 201, der Verarbeitungseinheit für Stromausgangssteuersignale 202 und der Stromausgangsumwandlungs- und Filterschaltung 203 angeordnet und an diese drei Bauteile 201, 202, 203 angeschlossen.
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Die Schaltung zur Umwandlung eines Detektorsignals 206 ist an die Verarbeitungseinheit für Stromausgangssteuersignale 202 angeschlossen. Die Detektorschaltung für Überstrom 207 und die Detektorschaltung für Überspannung 208 sind parallel geschaltet und jeweils zwischen der Schaltung zur Umwandlung eines Detektorsignals 206, der Stromausgangsumwandlungs- und Filterschaltung 203 und der LED-Leuchtkette 3 angeordnet und an diese drei Bauteile 206, 203 und 3 angeschlossen.
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Somit kann die digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 gemäß einem von der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 ermittelten Infrarotsignal und den vom Benutzer voreingestellten Helligkeitswahlsignalen ihre Ausgangsleistung einstellen, um die Leuchthelligkeit der LED-Lampenkette 3 zu verändern.
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Des Weiteren kann eine Gruppenregelung beim erfindungsgemäßen intelligenten Regelsystem für die Stromversorgung realisiert werden. Wie in 9 gezeigt, kann die Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 an eine Mehrzahl von digitalen Regeleinheiten für die Stromversorgung 20 angeschlossen sein, wobei die Leuchthelligkeit der LED-Leuchtkette 3 durch jede digitale Regeleinheit für die Stromversorgung 20 geregelt wird. Auf diese Weise wird eine Gruppenregelung erzielt.
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Wie aus 10 ist ein erfindungsgemäßes intelligentes Regelsystem für die Stromversorgung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ersichtlich. Das intelligente Regelsystem für die Stromversorgung kann ferner ein externes elektronisches Gerät 30 umfassen, das zwischen der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 und der digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung 20 angeordnet und an diese beiden angeschlossen ist. Hierbei kann das externe elektronische Gerät 30 ein Personalcomputer (personal computer, PC), ein Minicomputer (personal digital assistant, PDA) oder ein Mobilfon sein. Das externe elektronische Gerät 30 kann ein Signal von der Einheit zur Signalerfassung, Helligkeitsregelung und deren Einstellung 10 empfangen und es verarbeiten, um der digitalen Regeleinheit für die Stromversorgung 20 mitzuteilen, die Leuchthelligkeit der LED-Leuchtkette 3 zu regeln.
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Das erfindungsgemäße intelligente Regelsystem für die Stromversorgung stellt eine intelligente Vorrichtung dar, die eine Helligkeitsregelung für den Ausgang eines herkömmlichen LED-Netzteils ausführen kann. Mit den oben genannten Bauteilen ist bei der vorliegenden Erfindung eine effektive stufenweise Helligkeitsregelung ohne kostspielige Sensorgeräte realisierbar.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Patentansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die die in diesem technischen Bereich Sachkundigen gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung vornehmen, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Der Schutzbereich der Erfindung richtet sich auf die nachstehenden Schutzansprüche.
