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Die Erfindung bezieht sich auf System aus einem LED-Modul (LED: Leuchtdiode) mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1, auf eine LED-Vorschaltvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 8 und auf ein System mit diesen.
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Sogenannte LED-Light Engines (LED-Leuchtmittel) finden vermehrt Einzug in Beleuchtungssysteme. Hierbei kommt als LED-Vorschaltvorrichtung ein Vorschaltgerät in Verbindung mit einem oder mehreren LED-Modulen zum Einsatz. In solchen Systemen sind die LED-Module oftmals austauschbar.
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Die LED-Vorschaltvorrichtung weist eine Vorschalt-Schaltung zum Ansteuern zumindest eines LED-Moduls und zwei Stromversorgungs-Anschlüsse zum Anschließen des zumindest einen LED-Moduls auf. Die Vorschalt-Schaltung stellt eine Betriebs- bzw. Versorgungsspannung, oder einen Versorgungsstrom passend für das zumindest eine daran angeschlossene LED-Modul bereit.
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Auf dem LED-Modul befinden sich eine LED oder mehrere LEDs und zwei Stromversorgungs-Anschlüsse zum Versorgen der LEDs mit Strom von einer LED-Vorschaltvorrichtung. Solche LED-Module weisen nicht zwangsweise Elektronik oder zum Ansteuern der zumindest einen LED eine Modul-Schaltung mit wenig elektronischen Bauelementen bzw. Elektronik auf.
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Nachteilhaft ist, dass eine Vielzahl von LED-Modulen existiert, die unterschiedlich aufgebaut sind und unterschiedliche Betriebsanforderungen haben. Beispielsweise haben unterschiedliche LED-Module eine unterschiedliche Anzahl an Anschlüssen und/oder benötigen unterschiedliche Betriebsströme und/oder Betriebsspannungen. Entsprechend muss eine Vielzahl unterschiedlicher LED-Vorschaltvorrichtungen bereit stehen, die zu den unterschiedlichen LED-Modulen passen.
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Auch nachteilhaft ist, dass LEDs produktionsbedingt unterschiedlich ausfallen und daher deren Spektrum und Lichtstrom von LED-Modul zu LED-Modul unterschiedlich ausfallen können. Werte des Spektrums und des Lichtstroms unterliegen zudem einem Alterungsprozess der auch abhängig von Betriebsparametern eines LED-Moduls wie Strom und Temperatur ist. Die Modul-Schaltung kann aus einem Temperatursensor bestehen, dessen Messwerte zur Signalisierung einer Temperatur über zwei weitere Anschlüsse des LED-Moduls an entsprechende zusätzliche Signalisierungsanschlüsse LED-Vorschaltvorrichtung übertragbar sind.
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Es gibt auch Systeme, bei denen die LED-Vorschaltvorrichtung das LED-Modul identifizieren kann. Auch dabei werden zusätzliche physikalische Verbindungen zum LED-Modul oder Funktechnologien benutzt. Neben den Strom führenden Leitungen an diesen zugeordneten Anschlüssen kommen im drahtgebundenen Fall zusätzliche Anschlüsse und Leitungen für Daten bzw. Signale zum Einsatz.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein LED-Modul, eine LED-Vorschaltvorrichtung und auf ein System mit diesen zu verbessern. Insbesondere soll ein universellerer Einsatz bei vereinfachtem Aufbau ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein LED-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine LED-Vorschaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 bzw. ein System mit diesen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Bevorzugt wird demgemäß insbesondere ein LED-Modul mit zumindest einer LED, mit einer Modul-Schaltung und mit zwei Versorgungs-Anschlüssen zum Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms, wobei zumindest einer der beiden Versorgungs-Anschlüsse zur Signalübertragung von dem LED-Modul zusätzlich an die Modul-Schaltung geschaltet ist.
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Mit anderen Worten erfolgen Datenaustausch und Stromversorgung zwischen LED-Vorschaltgerät und LED-Modulen bevorzugt über insgesamt nur zwei Drähte. Die Datenübertragung findet dabei uni- oder bidirektional über die verfügbaren Anschlüsse und Kabel zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls statt, was Aufwand, Material und Kosten für zusätzliche Kabel zum LED-Modul einsparen lässt und durch weniger Anschlüsse und Kabel einen geringeren Fehlerfaktor ermöglicht. Dieser Fall stellt eine besonders bevorzugte Konfiguration zur elektrischen Versorgung und zugleich zur Signalisierung dar.
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Unter einer Übertragung von Signalen bzw. einer Signalisierung werden insbesondere kontinuierliche Signale oder diskrete Datenwerte bzw. eine Datenübertragung verstanden.
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Unter den Schaltungen, insbesondere der Modul-Schaltung, werden je nach Ausgestaltung und Bedarf Kombinationen aus einzelnen diskreten Schaltungselementen wie Kondensatoren, Widerständen, Spulen und Schaltelementen ebenso wie integrierte Schaltungen im Sinne von Mikroprozessoren bzw. Mikrokontroller verstanden. Insbesondere dienen solche Schaltungen oder vergleichbare Komponenten auf dem LED-Modul dazu, Daten wie z. B. gemessene Temperaturwerte zu verarbeiten und an die LED-Vorschaltvorrichtung zu senden.
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Die Schaltungen können auch ausgestaltet sein, von der LED-Vorschaltvorrichtung empfangene Signale oder Daten zur Ansteuerung der zumindest einen LED des LED-Moduls zu verwenden. Je nach Komplexität und Bedarf können die Schaltungen verschiedenartigste Funktionen übernehmen, die beispielsweise eine Identifikation eines LED-Moduls durch die LED-Vorschaltvorrichtung oder eine Erfassung von Betriebszuständen des LED-Moduls, wie beispielsweise einer Temperatur.
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Solche Schaltungen dienen insbesondere zum Ansteuern zumindest eines LED-Moduls und/oder zur Erfassung von Betriebsparametern insbesondere des zumindest eines LED-Moduls. Ermöglicht werden durch solche Schaltungen Codierung und Signalisierung von Information an mindestens einen Kommunikationspartner und/oder ein Empfangen und Decodieren und gegebenenfalls Verarbeiten der Signalisierung mindestens eines Kommunikationspartners, wobei unter einem Kommunikationspartner Komponenten aus der Gruppe einer LED-Vorschaltvorrichtung und zumindest eines LED-Moduls verstanden werden.
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Das LED-Modul weist eine LED oder mehrere LEDs auf, welche beispielsweise austauschbar in einem Steckplatz oder fest verlötet an einer Platine des LED-Moduls angeordnet sind oder integral in Halbleitertechnologie als Bestandteil einer Komponente des LED-Moduls ausgebildet sind.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Modul-Schaltung zur bidirektionalen Signalübertragung von und zu dem LED-Modul ausgestaltet ist.
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Abhängig von der Art erfassten Informationen bzw. Daten kann die LED-Vorschaltvorrichtung entsprechende Maßnahmen ergreifen, die das Anlegen einer bestimmten Spannung, das Bereitstellen einer bestimmten Stromstärke oder das Ansteuern von Funktionalitäten des zumindest einen angeschlossenen LED-Moduls. Beispielsweise kann das Ansteuern auch spezielle Funktionen eines LED-Moduls umfassen, die das Aufleuchtenlassen nur von LEDs mit bestimmten ausgewählten Farbtönen.
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Noch eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Modul-Schaltung ausgestaltet ist, eine an einem der Versorgungs-Anschlüsse anliegende Spannung herunterzuziehen, insbesondere auf das Spannungspotential des anderen Anschlusses zu ziehen.
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Dies dient gemäß einer Weiterbildung zur Signalisierung des Bedarfs Daten oder Informationen zu senden. Gemäß einer anderen Weiterbildung dient dies zur Übertragung eines Signals bzw. von Daten selber.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass eine Pufferschaltung der Modul-Schaltung vorgeschaltet ist zur Versorgung der Modul-Schaltung. Eine solche Pufferschaltung kann beispielsweise durch einen ausreichend Dimensionierten Kondensator ausgebildet sein. Insbesondere bei einem Herunterziehen der versorgenden Spannung wird so sichergestellt, dass die Modul-Schaltung und/oder die zumindest eine LED ausreichend versorgt werden.
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Noch eine Ausgestaltung ist, dass die Modul-Schaltung ausgebildet ist, ein Signal bei an den beiden Versorgungs-Anschlüssen nicht anliegender Versorgungsspannung zu senden. Eine Spannung zum Erzeugen eines solchen Signals kann beispielsweise aus einem Pufferkondensator bereitgestellt werden.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Modul-Schaltung einen Modulator zum Modulieren eines Signals auf zumindest den einen der Versorgungs-Anschlüsse aufweist. Das Modulieren kann beispielsweise durch Aufmodulieren eines insbesondere hochfrequenten Signals auf die Spannung und/oder einen Strom erfolgen. Unter einem hochfrequenten Signal wird bevorzugt ein Signal verstanden, welches zu keinem Flackern der zumindest einen LED führt.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Modul-Schaltung einen Demodulator zum Demodulieren eines Signals von zumindest dem einen der Versorgungs-Anschlüsse aufweist.
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Bevorzugt wird außerdem eine LED-Modul-Vorschaltvorrichtung mit einer Vorschalt-Schaltung und mit zwei Versorgungs-Anschlüssen zum Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms an das zumindest eine LED-Modul, wobei zumindest einer der beiden Versorgungs-Anschlüsse zur Signalübertragung von einem angeschlossenen LED-Modul zusätzlich an die Vorschalt-Schaltung geschaltet ist.
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Unter der Schaltung, insbesondere der Vorschalt-Schaltung wird eine Schaltung vergleichbar der Modul-Schaltung verstanden. Die Vorschalt-Schaltung dient insbesondere dazu, angeschlossene LED-Module anzusteuern sowie von angeschlossenen LED-Modulen empfangene Signale zu erfassen und zu verarbeiten.
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Eine Ausgestaltung ist, dass die Vorschalt-Schaltung ausgestaltet ist, ein Herunterziehen einer an einem der Versorgungs-Anschlüsse anliegenden Spannung zu erfassen und daraus oder davon abhängig einen Signalisierungsempfang eines Signals zu bestimmen.
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Ermöglicht wird so der Einsatz von LED-Modulen, welche durch eine Variationen der anliegenden Versorgungsspannung eine Signalisierung in Richtung anderer auch an den Versorgungs-Anschlüssen angeschlossener LED-Module und/oder in Richtung der LED-Vorschaltvorrichtung vornehmen. Insbesondere ist die Vorschalt-Schaltung so ausgestaltet, dass den LED-Modulen eine solche Variation der anliegenden Spannung ermöglicht wird. Gemäß einer Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass die Vorschalt-Schaltung ausgelegt ist, eine durch ein LED-Modul an den Versorgungs-Anschlüssen vorgenommener Variation, insbesondere Modulation des Stroms zu erfassen und zu verarbeiten.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Modul-Schaltung einen Demodulator aufweist, wobei der Demodulator zum Demodulieren eines Signals ausgestaltet ist, das auf zumindest dem einen der Versorgungs-Anschlüsse empfangen wird.
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Ebenfalls bevorzugt wird ein System aus einem solchen LED-Modul und einer solchen LED-Vorschaltvorrichtung.
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Eine Ausgestaltung eines solchen Systems sieht vor, dass beim Einschalten erst eine Betriebsspannung und/oder ein Betriebsstrom zuerst mit einem reduzierten Wert an die Versorgungs-Anschlüsse angelegt wird und dass die Betriebsspannung und/oder der Betriebsstrom erst nach Bestimmung des zumindest einen an den Versorgungs-Anschlüssen angeschlossenen LED-Moduls auf seinen Nennbetrieb erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Systems ist die LED-Modul-Vorschaltvorrichtung ausgestaltet, mittels Variation, insbesondere Modulation der an den Versorgungs-Anschlüssen angelegten Versorgungsspannung zu signalisieren, und das LED-Modul ist ausgestaltet, mittels Variation, insbesondere Modulation des Stroms an den Versorgungs-Anschlüssen zu signalisieren.
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Ermöglicht wird durch ein solches System beispielsweise Parameter des LED-Moduls im Betrieb zu messen, so dass z. B. ein durch Alterung bedingter Lichtstromverlust durch höhere Ströme kompensierbar ansteuerbar ist.
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Aus Kosten- und Komfortgründen vorteilhaft realisierbar ist als LED-Vorschaltvorrichtung auch ein Vorschaltgerät, das eine Vielzahl von unterschiedlichen LED-Modulen passend versorgen kann.
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Produktfälschungen können erschwert werden, wenn die LED-Module herstellerspezifische Seriennummern enthalten und sich mittels der Signalisierung mit diesen Seriennummern als Identifikationsinformationen an der LED-Vorschaltvorrichtung anmelden.
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Durch fehlerhaften Betrieb verursachte Ausfälle könnten durch Überwachung der Betriebsparameter, z. B. des Temperaturverlaufs, erkannt und zur geänderten Ansteuerung oder Deaktivierung der LEDs und/oder zur Ausgabe einer Warnmeldung an einen Betreiber verwendet werden.
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Besonders bevorzugt werden drei Möglichkeiten zur Übertragung von Daten bzw. Signale. Diese sind nicht an bestimmte Protokolle gebunden. Es erfolgt insbesondere eine serielle bitweise Übertragung. Eine Nachricht oder Antwort des LED-Moduls erfolgt gemäß einer Variante in bestimmten Zeitfenstern. Um mehrere Module pro Vorschaltgerät betreiben zu können, kann vorgesehen sein, dass die LED-Vorschaltvorrichtung Kollisionen auf den zwei als ein Bus ausgestalteten Versorgung-Anschlüssen erkennt und geeignete Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung ergreifen kann. Beispielsweise könnte die LED-Vorschaltvorrichtung im Fall einer Kollision mehrere oder eines von mehreren LED-Modulen per Befehl anweisen, nach zufälliger Zeit zu antworten, oder könnte Adressierungen einführen.
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Besonders vorteilhaft ermöglicht wird eine Erweiterung des Funktionsumfangs eines LED-Moduls um Sensorik, zum Beispiel zur Erfassung von Temperatur, Lebensdauer, Lichtstrom, Lichtfarbe, um Schutzmechanismen durch Verwendung von beispielsweise Seriennummern oder einer Herstelleridentifikation, oder um eine Fehlererkennung.
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Eine ermöglichte Reduzierung der nötigen Leitungszahl für Versorgung und zugleich Signalisierung reduziert einen Verkabelungsaufwand bei der Installation und vermindert somit auch Kosten.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Gleiche oder gleich wirkende Komponenten und Funktionen sind in den unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei entsprechende Beschreibungen auch für die jeweils anderen Ausgestaltungen gelten. Baulich oder funktional verschiedene jedoch noch gleich oder äquivalent wirkende Komponenten sind mit einem * oder einem ° gekennzeichnet. Es zeigen:
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1 eine Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Variante mit einer LED-Vorschaltvorrichtung und einem LED-Modul sowie einem zeitlichen Verlauf einer Versorgungsspannung;
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2 eine demgegenüber modifizierte Ausgestaltung; und
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3 eine noch weitere Ausgestaltung und einen modulierten Stromverlauf.
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1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung eines Systems mit einer LED-Vorschaltvorrichtung 10 und einem LED-Modul 11, welche über ein Kabel 12 miteinander verbunden sind. Die Signalübertragung erfolgt hier beispielhaft in beiden Richtungen über die Aufmodulierung von hochfrequenten Signalen.
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Die LED-Vorschaltvorrichtung 10 weist zwei Eingangsanschlüsse 13 zum Anlegen einer Eingangsspannung V0 auf. Außerdem hat die LED-Vorschaltvorrichtung 10 zwei Versorgungs-Anschlüsse 14, an welchen zumindest ein solches LED-Modul 11 anschließbar oder angeschlossen ist.
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Einer der Eingangsanschlüsse 13 ist mit einem Leiter 15 direkt mit einem der Versorgungs-Anschlüsse 14, insbesondere Masse verbunden. Zwischen den anderen der Eingangsanschlüsse 13 und Versorgungs-Anschlüsse 14 ist eine Vorschalt-Schaltung 16 geschaltet. Die Vorschalt-Schaltung 16 dient dazu, zwischen den beiden Versorgung-Anschlüssen 14 eine geeignete Spannung U und/oder einen geeigneten Strom I(t) für das zumindest eine LED-Modul 11 anzulegen.
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Die Vorschalt-Schaltung 16 weist ein an den Eingangsanschlüssen 13 angeschlossenes Spannungssteuermodul 17 auf, welches eine geeignete Betriebsspannung für weitere Schaltungskomponenten wie einen daran angeschlossenen Mikroprozessor 20 bereitstellt. Zwischen Ausgängen des Spannungssteuermoduls 17 und des Mikroprozessors 20 sind in Reihe eine Spule 18 als induktive Größe und ein Kondensator 19 als kapazitive Größe geschaltet. Die Spule 18 blockt bei dieser Ausgestaltung hochfrequente Signale ab, wodurch diese nicht an das Spannungssteuermodul 17 weitergegeben werden.
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Die hochfrequenten Signale werden über den Kondensator 19 aufmoduliert bzw. abgegriffen. Der Versorgungs-Anschluss 14 ist an einen Kontaktpunkt zwischen der Spule 18 und dem Kondensator 19 geschaltet.
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Das LED-Modul 11 weist eingangsseitig zwei Versorgungs-Anschlüsse 21 auf, welche zum Versorgen einer oder mehrerer LEDs 23 mit der Spannung und/oder dem Strom dienen. Die beiden Versorgung-Anschlüsse 21 des LED-Moduls 11 sind an die beiden Versorgung-Anschlüsse 14 der LED-Vorschaltvorrichtung 10 angeschlossen. Das Anschließen kann zum Beispiel durch direkte Kontaktierung, beispielsweise Aufstecken im Sinne einer Buchse-Stecker-Verbindung oder Verlöten, oder durch eine Kabelverbindung mit dem beispielhaft dargestellten Kabel 12 erfolgen.
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Das LED-Modul 11 ist dabei bevorzugt mit nur zwei Leitern 22 bzw. über nur zwei Versorgungs-Anschlüsse 21, 14 an die LED-Vorschaltvorrichtung 10 angeschlossen. Um trotzdem zusätzlich zu einer Versorgung mit Spannung und/oder Strom bei Verwendung von nur zwei Leitern 22 bzw. Versorgungs-Anschlüssen 21, 14 auch eine Übertragung von Signalen bzw. Daten zwischen der LED-Vorschaltvorrichtung 10 und dem LED-Modul 11 zu ermöglichen, weist auch das LED-Modul eine Moduls-Schaltung 24 auf.
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Die zumindest eine LED 23 ist zwischen einen der Versorgungs-Anschlüsse 21 und einen Anschluss der Modul-Schaltung 24 geschaltet. Die Modul-Schaltung 24 ist zwischen den anderen der Versorgungs-Anschlüsse 21 und die zumindest eine LED 23 geschaltet.
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Die Modul-Schaltung 24 weist einen ersten Kondensator 26 als kapazitive Größe zur Einkoppelung bzw. zum Abgriff der hochfrequenten Signale und eine Spule 25 als induktive Größe zum Abblocken der hochfrequenten Signale auf, welche beide an den Versorgungs-Anschluss 21 geschaltet sind. Durch die Spule 25 wird verhindert, dass sich die hochfrequenten Signale auf die mindestens eine LED 23 auswirken. Der andere Anschluss der Spule 25 ist an die zumindest eine LED 23 angeschlossen.
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Außerdem ist dieser andere Anschluss der Spule 25 an einen Spannungswandler 28 angeschlossen, der die eingangsseitig an den Versorgungs-Anschlüssen 21 anliegende Spannung U auf einen gewünschten niedrigeren Pegel wandelt. Über den Kondensator 29 erfolgt eine Pufferung der durch den Spannungswandler 28 erzeugten Spannung. Damit sind dann weitere Komponenten versorgbar, wie beispielsweise eine Schaltung 27, insbesondere ein Mikroprozessor.
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Eine solche Schaltung 27 ist beispielsweise zwischen den ersten Kondensator 26 und einen zweiten Kondensator 29 geschaltet, wobei der zweite Kondensator 29 mit seinem zweiten Anschluss an dem anderen Versorgungs-Anschluss 21 anliegt. Insbesondere können der Anschluss des zweiten Kondensators 29 und der Anschluss des Spannungswandlers 28 an einem gemeinsamen Anschluss der Schaltung 27 anliegen.
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Oberhalb der Komponenten ist ein zeitliches Ablaufdiagramm eines Spannungspegels der Spannung U über der fortschreitenden Zeit t skizziert.
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Während des Betriebs liegt die Spannung U auf einem Potenzial ungleich Null, insbesondere auf einem Spannungswert, welcher zum Betreiben der zumindest einen LED 23 und der Schaltung 27 ausreicht. Durch die als Mikroprozessor ausgebildete Schaltung 20 moduliert die Vorschalt-Schaltung 16 ein hochfrequentes Wechselsignal als Signal auf die Spannung U. Bevorzugt erzeugt der Mikrokontroller hierzu ein hochfrequentes Signal, welches über den Kondensator 19 auf den Spannungspegel beaufschlagt wird Der Status HF-Signal an entspricht hierbei der digitalen 1. Über den Kondensator 26 des LED-Moduls 11 wird dieses Wechselspannungssignal ausgekoppelt und nach geeigneter Aufbereitung durch die als insbesondere Mikroprozessor ausgebildete Schaltung 27 der Modul-Schaltung 24 erkannt und demoduliert, um aus dem empfangenen Signal die Daten zu rekonstruieren. Die Daten können dann zum Steuern des LED-Moduls 11 und seiner Komponenten verwendet werden oder mit geeigneter Information beantwortet werden.
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Erkennbar ist in dem Zeitdiagramm ein zweiter Zahlencode, welcher von dem LED-Modul 11 zu einem späteren Zeitpunkt an die LED-Vorschaltvorrichtung 10 übertragen wird. Dazu dient die Schaltung 27 wie die Vorschalt-Schaltung 20 als ein Modulator, welcher auf die an den Versorgungs-Anschlüssen 21 anliegende Spannung U über den ersten als Koppelkondensator dienenden Kondensator 26 ein entsprechendes Signal aufmoduliert.
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Abhängig vom verwendeten Protokoll wird beispielsweise zu vorgegebenen Zeiten abwechselnd durch die Vorschalt-Schaltung 16 oder die Modul-Schaltung 24 eine solche Codierung vorgenommen, um der jeweils anderen von dem LED-Modul 11 und der LED-Vorschaltvorrichtung 10 Daten zu übertragen.
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Vorgesehen kann gemäß einem anderem Protokoll auch sein, dass die Vorschalt-Schaltung 16 so lange Daten auf die Spannung U auf moduliert, bis das LED-Modul 11 mit seiner Modul-Schaltung 24 einen Sendebedarf signalisiert. Dazu kann die Modul-Schaltung 24 beispielsweise ein Signal mit einer anderen Frequenz, auf einem anderen Spannungsniveau oder dergleichen senden. Insbesondere kann dazu die Modul-Schaltung 24 die Spannung U auf ein niedrigeres Potenzial, insbesondere bis auf Masse bzw. das Potenzial des anderen Versorgungs-Anschlusses 21 herunterziehen.
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Zur Modulation wird beispielsweise ein hochfrequentes Signal über den Kondensator 19 bzw. 26 auf die Versorgungs-Anschlüsse 14 bzw. 21 bzw. auf die Versorgungsleitung moduliert. Am anderen Ende, das heißt in der anderen Komponente des Systems, kann das Signal über einen Kondensator 26 bzw. 19 wieder abgegriffen werden. Zur für die Signalisierung verwendete Frequenz passend gewählte Spulen 18, 25 an den Enden der Übertragungsstrecke unterdrücken das HF-Signal (HF: Hochfrequenz), so dass sich das Signal auf weitere Teile des Systems nicht auswirkt.
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Gemäß einer beispielhaft skizzierten Ausgestaltung wird eine Signalisierung einer Null bzw. einer Eins durch eine über einen vorbestimmten Zeitraum aufmodulierte Frequenz signalisiert. Signalzustand 1 entspricht HF-Signal an, 0 entsprechend HF-Signal aus. Die Kommunikation kann durch geeignete Schaltungen in beiden Richtungen erfolgen. Somit können beliebige, insbesondere für sich bereits bekannte Protokolle zur Übertragung von Daten einschließlich Steueranweisungen verwendet werden.
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Bei einer modifizierten Ausgestaltung gemäß 2 erfolgt eine Datenübertragung hin zum Beispiel zum LED-Modul über ein Schalten oder Reduzieren der Versorgungsspannung, welche als die Spannung U an den Versorgungs-Anschlüssen 14, 21 anliegt.
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In der LED-Vorschaltvorrichtung 10* ist zusätzlich oder anstelle einer Spule 18 ein Schalter 40 zwischen den eingangs Anschluss 13 bzw. das Spannungssteuermodul 17 und den zugeordneten Versorgungs-Anschluss 14 geschaltet. Der Schalter 40 wird durch die Schaltung 20 geöffnet oder geschlossen, um die Versorgungsspannung für das LED-Modul 11 kurzzeitig zu unterbrechen, um so eine Signalisierung von Daten durchzuführen. Von dem Versorgungs-Anschluss 14 führt außerdem eine Leitung zu einem Eingang der Schaltung 20, über welche die Schaltung 20 Signale empfangen kann, welche von dem LED-Modul 11* gesendet werden.
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In dem LED-Modul 11* ist in der Modul-Schaltung 24* anstelle oder zusätzlich zu einer Kondensator-Spulen-Schaltung zwischen den beiden Versorgungs-Anschlüssen 21 ein Schalter 41 angeordnet, welcher durch die Schaltung 27 Schaltbar ist. Ein zeitweiliges Schließen des Schalters 41 bewirkt ein zeitweiliges Herunterziehen der Spannung U an den Versorgungs-Anschlüssen 21. Optional ist ein insbesondere ohmscher Widerstand 42 in Reihe mit dem Schalter 41 zwischen die Versorgungs-Anschlüsse 21 geschaltet. Abhängig von der Dimensionierung des Widerstands 42 ist das Maß, um welches der Spannungspegel der Spannung U bei geschlossenem Schalter 41 heruntergezogen wird.
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Der Kondensator 29 zwischen dem zweiten der Versorgungs-Anschlüsse 21 und der Schaltung 27 sowie dem Spannungswandler 28 ist so dimensioniert, dass bei Unterbrechung einer ausreichenden Spannungsversorgung durch Schließen des Schalters 41 trotzdem eine kontinuierliche ausreichende Spannungsversorgung für diese Komponenten gewährleistet wird.
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Bei dem Zeitdiagramm, welches oberhalb der Schaltungskomponenten skizziert ist, wird ein beispielhafter Spannungsverlauf der Spannung U dargestellt. Während einem ersten Zeitintervall wird eine Nachricht an das LED-Modul 11* übertragen. Danach folgt ein Zeitintervall, in welchem die Spannung U auf einem ausreichend hohen Potenzial gehalten wird, um ein Nachladen insbesondere des Kondensators 29 im LED-Modul 11* zu ermöglichen. Daraufhin sendet das LED-Modul 11* eine Nachricht bzw. Daten in entgegengesetzter Richtung zu der LED-Vorschaltvorrichtung 10*. Lediglich beispielhaft wird dabei die Spannung jeweils auf Masse bzw. Null heruntergezogen, was einem fehlenden oder sehr gering dimensionierten Widerstand 42 entspricht.
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Bei dieser Ausgestaltung wird auf dem LED-Modul 11* beispielsweise ein Mikrokontroller als die Schaltung 27 durch einen DC/DC-Wandler (DC: Gleichstrom) mit dem Kondensator 29 als Pufferkondensator betrieben. Der Mikrokontroller registriert die Information vom Vorschaltgerät durch Überwachung und/oder Auswertung des Spannungspegels. Durch entsprechend kurze Schaltzeiten oder kleine Pegeländerungen können die Kondensatoren klein ausgelegt werden. Bevorzugt erfolgt das Schalten der Versorgungsspannung schnell, um ein sichtbares Flackern der LEDs zu verhindern. Gemäß erster Versuche liegt die Dauer des Schaltens idealerweise unter 1 ms.
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Insbesondere als Ausgestaltung für den Rückkanal vom LED-Modul 11* zu der LED-Vorschaltvorrichtung 10* bieten sich mehrere Möglichkeiten an.
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Gemäß der ersten, vorstehend beschriebenen Variante zieht der Mikrokontroller bzw. die Schaltung 27 auf dem LED-Modul 11* die Versorgungsspannung des LED-Vorschaltgeräts 10* über den optionalen Widerstand 42 auf Masse. Hierdurch bricht die Spannung U ein und unterschreitet je nach Widerstand einen gewissen Pegel. Auf diese Weise wird die logische Null signalisiert.
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Gemäß einer zweiten Variante schaltet das LED-Vorschaltgerät 10* während dem LED-Modul 11* zugewiesener Sendezeiten die Versorgungsspannung weiterhin aus. Der Mikrokontroller bzw. die Schaltung 27 sendet Daten mit ihrem insbesondere niedrigeren Pegel, der aus dem Kondensator 29 gespeist wird.
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Beide Varianten lassen sich auch bei mehreren an den Versorgungs-Anschlüssen 14 zueinander parallel geschalteten LED-Modulen 11, 11* an einem Vorschaltgerät 10* realisieren. Für eine Reihenschaltung von LED-Modulen 11, 11* bietet sich insbesondere die erste Variante an.
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Die erste Variante hat zudem den Vorteil, dass die LEDs 23 weniger flackern und der Kondensator 29 kleiner dimensioniert werden kann.
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Gemäß einer weiteren modifizierten Ausgestaltung ist eine Identifizierung von LED-Modulen 11 anhand beispielsweise einer von diesen mittels derartiger Signalisierung übertragenen Identifikationsinformation vorgesehen. Um vor der Erkennung der LED-Module 11 eine Beschädigung auszuschließen, startet die LED-Vorschaltvorrichtung 10 in einem sicheren Modus, bei dem sie kleine Ströme und/oder Spannungen an den Versorgungs-Anschlüssen 14 anliegt, beispielsweise 5 V und 20 mA. Erst nach erfolgreicher Erkennung wird in einen Leistungsbetrieb gewechselt, in dem die für die erkannten LED-Module geeignete Ansteuerung vorgenommen wird.
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3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung, bei welcher ein Strom an den Versorgungs-Anschlüssen 14, 21 moduliert wird. In 3 ist unten wieder ein beispielhaftes Blockschaltbild zur Signal- bzw. Datenübertragung und oben ein Strompegel bei der Übertragung skizziert.
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Gegenüber der Ausgestaltung in 2 ist in der LED-Vorschaltvorrichtung 10° dem ersten Versorgungs-Anschluss 14 anstelle des Schalters eine Schaltung 50 zur Erkennung von Stromflanken vorgeschaltet. Dieser liefert ein erfasstes Signal zur weiteren Verarbeitung an die ihm zugeordnete Schaltung 20. Die Schaltung 20 steuert zur Signalisierung das Spannungssteuermodul 17 an.
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In dem LED-Modul 11° ist zwischen den ersten Versorgungs-Anschluss 21 und die zumindest einer LED 23 in der Modul-Schaltung 24° ebenfalls eine Schaltung 51 zur Erkennung der Stromflanken angeordnet, die Pegeländerungen des Strompegels registriert an die Schaltung 27 weitergibt.
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Bei dem über dem zeitlichen Verlauf skizzierten Strompegel ist wieder beispielhaft eine Übertragung einer Nachricht an das LED-Modul 11° und zeitlich versetzt später eine Übertragung einer Nachricht von dem LED-Modul 11° skizziert.
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Für LED-Module 11° die mit konstanter Spannung betrieben werden, bietet sich in Richtung zum LED-Modul 11° bevorzugt die Signalübertragung über die Veränderung des Spannungspegels der Spannung U an. Auf diesen im normalen Betrieb gleichbleibenden Pegel kann das Vorschaltgerät 10° Spitzen bzw. Spannungserhöhungen aufbringen die vom LED-Modul 11° erkannt werden. Das LED-Modul 11° antwortet dann entsprechend, indem es seinerseits den Strompegel verändert. Dabei wird der Spannungspegel durch das Vorschaltgerät 10° konstant gehalten.
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Diese Variante kann ebenfalls bei parallel und seriell geschalteten LED-Modulen 11° verwendet werden. Damit neue, unbekannte LED-Module 11° beim ersten Anschließen, insbesondere Anstecken nicht zerstört werden, liefert das Vorschaltgerät 10° vor der Erkennung der LED-Module 11° wiederum bevorzugt anfänglich nur einen unschädlichen Strom von beispielsweise etwa 20 mA und schaltet erst nach erfolgter Erkennung in höhere Stromstärken bzw. Spannungspegel.
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Natürlich sind die einzelnen skizzierten Ausgestaltungen hinsichtlich ihrer Komponenten und Funktionen auch untereinander kombinierbar. Auch andere Ausgestaltungen, welche eine derartige Funktionalität bieten, sind realisierbar.
