DE102013108257A1 - Verfahren und Einrichtung zum Dimmen von LED - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, wobei durch die Stromsteuerung eine Grobannäherung an die einzustellende Helligkeit und durch die überlagerte Pulsweitenmodulation eine Feinannäherung an eine einzustellende Helligkeit der LED (7) in der Weise erfolgt, dass mit der Frequenz der Pulsweitenmodulation Stromwerte wenigstens eine Stufe u unterhalb eines Sollwertes und wenigstens eine Stufe u oberhalb eines Sollwertes an eine gesteuerte Gleichstromquelle (6) übergeben werden, wobei ein Tastverhältnis durch die Pulsweitenmodulation so gewählt wird, dass sich scheinbar ein mittlerer Wert für die Helligkeit der LED (7) ergibt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation. Das Dimmen von LED-Beleuchtung ist insbesondere erforderlich, um eine Anpassung der Beleuchtung an die Umgebungshelligkeit vorzunehmen oder ein gleichmäßiges Absenken oder Steigern der Beleuchtungsintensität zu erreichen.
• Das Dimmen von LED erfolgt gewöhnlich über die Steuerung mittels Pulsweitenmodulation. Hierdurch kann mittels Variation des Pulsweitenverhältnisses die Lichtmenge eingestellt werden. Aufgrund der Trägheit des visuellen Systems von vielen Lebewesen, darunter auch des Menschen, wird bei einer kurzen Periodendauer kein Flackern wahrgenommen und es lässt sich somit die Beleuchtungsintensität scheinbar stufenlos und gleichmäßig ändern.
• Eine weitere Möglichkeit, die Beleuchtungsintensität von LED zu variieren, bietet die Stromsteuerung, da die Strahlungsintensität in guter Näherung dem Strom proportional ist. Damit kann durch Einstellen des Stromes auch die Beleuchtungsintensität verändert werden.
• Jedes der beiden Verfahren gestattet in den allgemein üblichen Ausführungsformen nach dem Stand der Technik ein annähernd und scheinbar lineares Verändern der Beleuchtungsintensität. Der menschliche Sinneseindruck ist jedoch logarithmisch mit der Lichtstärke verbunden (Weber-Fechnersches Gesetz). Um besonders im dunklen Bereich des Dimmens scheinbar stufenlose Übergänge zu erzielen, müssen daher sehr feine Stufen verwendet werden.
• Für das Verfahren der Stromsteuerung bedeutet dies, dass sehr feine Stromänderungen erzielt werden müssen, was mit dem Erfordernis aufwändiger Steuerungselektronik verbunden ist.
• Für das Verfahren der Steuerung mittels Pulsweitenmodulation bedeutet es hingegen, dass die Pulsbreite zeitlich sehr fein eingestellt werden muss. Das ist nur durch sehr schnelle Zähler und damit vergleichsweise teure Hardware, aber jedenfalls immer noch einfacher zu erreichen, als mittels Stromsteuerung. Die notwendigen digitalen Pulsbreiten lassen sich nämlich in Hardware einfacher und kostengünstiger erzeugen, als die feinen analogen Stromstufen durch Stromsteuerung. Die Pulsweitenmodulation erzeugt aber andererseits durch das andauernde Schalten im Kilohertzbereich mit steilen Flanken vor allem bei langen Leitungslängen eine intensive Störstrahlung, die nur schwer beherrschbar ist.
• Auch Kombinationen von Stromsteuerung und Pulsweitenmodulation zum Zwecke des Dimmens von LED sind nach dem Stand der Technik bereits bekannt.
• So schlägt die Druckschrift US 2011/ 0 115 394 A1 ein Verfahren für die Variation der Beleuchtungsintensität von LED vor, das die Kombination von zwei unterschiedlichen Verfahren zur Einstellung des Arbeitspunktes vorsieht. Dabei ist auch vorgesehen, dass eines der Verfahren die Stromsteuerung ist und das andere die Pulsweitenmodulation, wobei beide Verfahren überlagert oder alternativ eingesetzt werden können. Die vorgeschlagene Lösung bietet jedoch keine Möglichkeit einer individuellen Zuordnung der unterschiedlichen Verfahren zu einzelnen Aufgabenbereichen für das vorgesehene Ziel der Steuerung von LED, wie zum Beispiel zur Grob- oder Feinsteuerung.
• Nach der Druckschrift US 2012/ 0 319 585 A1 ist ein Verfahren zur Beleuchtungssteuerung bekannt, das insbesondere Änderungen in der Wellenlänge des abgegebenen Lichts bei Änderung der Umgebungstemperatur ausgleichen soll. Für die Einstellung des Arbeitspunktes ist es ebenfalls vorgesehen, zwei unterschiedliche Steuerungsverfahren zu überlagern oder alternativ einzusetzen. Unter den vorgesehenen Verfahren sind auch die Stromsteuerung und die Pulsweitenmodulation. Auch in diesem Fall sind keine individuellen Aufgabenbereiche für die beiden einzusetzenden Steuerungsverfahren vorgesehen.
• Die Druckschriften US 2011/ 0 204 821 A1 und US 2012/ 0 229 045 A1 beschreiben ebenfalls ein Kombinieren unterschiedlicher Verfahren für die Ansteuerung von LED, wobei auch Stromsteuerung und Pulsweitenmodulation vorgesehen sind. Auch in diesen Fällen sind jedoch keine konkreten Steuerungsbereiche oder besondere Steuerungsaufgaben individualisiert und den jeweiligen Steuerungsverfahren zugeordnet.
• Nach dem Stand der Technik ist es somit nicht möglich, ein Dimmverfahren für LED anzubieten, bei dem scheinbar stufenlose Übergänge durch sehr feine Stufen der Helligkeitsänderung erreicht werden können, ohne eine teure und aufwändige Hardware einsetzen zu müssen, die keine Störstrahlung aussendet.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches, kostengünstiges und störungsarmes Dimmverfahren für LED anzubieten.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, wobei durch die Stromsteuerung eine Grobannäherung an die einzustellende Helligkeit und durch die Steuerung mittels Pulsweitenmodulation eine Feinannäherung an die einzustellende Helligkeit erfolgen.
• Bei der Kombination beider Verfahren, der Stromsteuerung und der Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, ist es vorgesehen, die Stromsteuerung zur Einstellung von gröberen Stromstufen zu verwenden und die feinen, scheinbar stufenlosen Intensitätsstufen durch das Verfahren der Steuerung mittels Pulsweitenmodulation zu erzeugen. Durch die feinen Intensitätsstufen fallen die Stromanstiege in den Leitungen aufgrund der wesentlich kleineren Pegel viel geringer aus. Dadurch wird die abgegebene Störstrahlung stark verringert und die Problematik der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) wesentlich vereinfacht. Zudem können für das Verfahren der Stromsteuerung preiswertere Bauelemente zum Einsatz kommen, da keine Feinsteuerung notwendig ist. Weiterhin werden zum Erzeugen der feinen Stufen mittels Pulsweitenmodulation nur kleinere Zähler benötigt, da nicht der volle Dynamikbereich mittels Pulsweitenmodulation abgedeckt werden muss.
• Bevorzugt ist dabei der Einsatz eines Pulsweitengenerators, der Komparatoren aufweist, die einen durch einen Zähler vorgegebenen Zählerwert jeweils mit einem Vorgabewert aus einer Steuerung vergleichen und im Ergebnis Signale S₀ bzw. S₁ zum Zeitpunkt t₀ bzw. t₁ an die Steuerung übertragen, und wobei die Steuerung die Stromsteuerung mit der Pulsweitenmodulation überlagert und mit dem resultierenden Signal eine gesteuerte Gleichstromquelle steuert und mit der die LED betrieben wird.
• Es wird somit der Vorgabewert aus der Steuerung mit dem Istwert verglichen, um daraus die Zeitpunkte des Umschaltens der Pulsweitenmodulation abzuleiten. Bevorzugt sind zwei Komparatoren vorgesehen. Im Ergebnis wird in Abhängigkeit davon, ob der Vorgabewert erreicht ist oder nicht, von jedem der Komparatoren ein Signal an die Steuerung abgegeben.
• Die Steuerung überlagert die Stromsteuerung zur Grobannäherung mit der Pulsweitenmodulation zur Feinannäherung, indem mit der Frequenz der Pulsweitenmodulation Stromwerte zumeist alternierend unterhalb eines Sollwertes und oberhalb eines Sollwertes, bevorzugt jeweils eine oder wenige, beispielsweise zwei bis 10 Stufen u unterhalb bzw. oberhalb des gewünschten Wertes, an eine gesteuerte Gleichstromquelle übergeben werden. Das Tastverhältnis wird durch die Pulsweitenmodulation so gewählt, dass sich scheinbar ein mittlerer Wert für die Helligkeit der LED ergibt, der der gewünschten Wirkung auf das Auge eines Betrachters entspricht. Technisch gesehen liegt eine Pulsweitenmodulationssteuerung vor, jedoch nur mit sehr geringen Amplituden und damit geringen emittierten Störungen als besondere erfindungsgemäße Vorteile.
• Durch das variable Pulsweitenverhältnis wird damit eine mittlere Helligkeit der LED bewirkt. Die Stromsteuerung gestattet das Erzeugen von u groben Stufen und die Pulsweitenmodulation zusätzlich von s Stufen für die Pulsweiten und damit insgesamt scheinbaren feinen Stufen. Die Stufen u und s sind dabei so gewählt, dass die Stufung der scheinbaren Helligkeit nicht wahrnehmbar ist, wenn damit eine LED gesteuert wird.
• In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die gesteuerte Gleichstromquelle einen Digital-Analog-Wandler auf. Die gesteuerte Gleichstromquelle ist mit der Steuerung über eine m Bit breite Datenleitung verbunden und erzeugt u Stufen mit u <= 2^m.
• Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die größeren Helligkeitsstufen, die durch den Betrachter noch in unerwünschter Weise unterscheidbar wären, in der Weise verkleinert und damit unsichtbar werden, dass die Pulsbreite von Periodendauer zu Periodendauer in der Art variiert, dass weitere Zwischenwerte für den mittleren Strom erzeugt werden. Dazu wird die Periodendauer alternierend auf einen zu kleinen Wert und danach auf einen zu großen Wert eingestellt. In jedem Fall wird ein Fehler erzeugt, der aber durch die zeitliche Mittelung so aufgeteilt werden kann, dass sich im Mittel der gewünschte Wert einstellt.
• Besondere Vorteile resultieren, wenn hierzu der Bresenham-Algorithmus eingesetzt wird, um zu erreichen, dass sich im Mittel der gewünschte Wert einstellt. Dieser Algorithmus ist grundsätzlich aus der Computergrafik bekannt und wird dort als Fehlerverteilungsverfahren eingesetzt.
• Der Bresenham-Algorithmus verteilt die Fehler zeitlich gerade so, dass im Mittel der gewünschte Zwischenwert erreicht wird. Zudem gestattet dieses Verfahren das rechentechnisch günstige und einfache Verwenden von Integerwerten zur Berechnung.
• Durch das Kombinieren von Stromsteuerung und der Steuerung mittels Pulsweitenmodulation in Verbindung mit einem Fehlerverteilungsverfahren lassen sich sehr feine Stufen für das Dimmen von LED-Beleuchtungen erzeugen.
• Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Einrichtung zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, bei der die Stromsteuerung zur Grobannäherung an die einzustellende Helligkeit und die Pulsweitenmodulation zur Feinannäherung an eine einzustellende Helligkeit vorgesehen sind.
• Bevorzugt weist ein Pulsweitengenerator Komparatoren zum Vergleich eines durch einen Zähler vorgegebenen Zählerwertes mit einem Vorgabewert aus einer Steuerung aufweist und von denen zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Signal an die Steuerung übertragbar ist und wobei der Pulsweitengenerator mit einer Steuerung verbunden ist, in der die Stromsteuerung mit der Pulsweitenmodulation überlagerbar ist, und die weiterhin mit einer gesteuerten Gleichstromquelle verbunden ist, mit der die LED oder alternativ eine andere externe Last betreibbar ist.
• Es ist vorgesehen, bei der Einrichtung zum Dimmen von LED den Pulsweitengenerator, die Steuerung und die gesteuerte Gleichstromquelle aus diskreten Bauteilen aufzubauen. Die Datenleitung zwischen dem Pulsweitengenerator und der Steuerung sowie der Steuerung und der gesteuerten Gleichstromquelle weisen dann n bzw. m Leitungen aus.
• Eine alternative Ausführungsform sieht demgegenüber vor, die Einrichtung zum Dimmen von LED mit dem Pulsweitengenerator, der Steuerung und der gesteuerten Gleichstromquelle als Software zu implementieren, so dass die Steuerung in einem Mikrocontroller implementiert wird.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
• 1: schematische Diagramme zur Darstellung von Stromsteuerung, Steuerung durch Pulsweitenmodulation und dem erfindungsgemäßen kombinierten Verfahren,
• 2: schematische Diagramme von erreichbaren Stufen bei der Steuerung durch Pulsweitenmodulation,
• 3a, 3b und 3c: schematische Diagramme einer Pulsweitenmodulation mit Fehlerverteilung,
• 4 ein schematisches Funktionsschema einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dimmen von LED mit Digital-Analog-Wandler und
• 5 ein schematisches Funktionsschema einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dimmen von LED ohne Digital-Analog-Wandler.
• 1 zeigt schematische Diagramme zur Darstellung von Stromsteuerung, Steuerung durch Pulsweitenmodulation und dem kombinierten Verfahren gemäß der Erfindung. 1a stellt dabei den Strom I für eine gleichmäßige Beleuchtungsintensität dar. Sobald jedoch der Strom I einer gleichmäßigen und geringfügigen Änderung unterzogen werden soll, um die Beleuchtungsstärke der angesteuerten LED geringfügig und gleichmäßig zu ändern, ist eine aufwändige Steuerungsschaltung erforderlich.
• 1b zeigt die Pulsweitenmodulation, wobei der Strom I zwischen null und einem Maximum rechteckförmig oszilliert. Hieraus resultiert ein mittlerer Strom, der dieselbe Beleuchtungsstärke erzeugt wie die Stromsteuerung nach 1a. Allerdings ist der die Steuerung durch Pulsweitenmodulation erzeugende Zähler sehr aufwändig und teuer, da er über eine große Zählerbreite verfügen und bei hoher Frequenz schalten muss. Zudem wird eine Störstrahlung erzeugt und abgegeben, die einerseits durch die hohe Schaltfrequenz bedingt ist, die erforderlich wird, wenn ein Flackern des Lichts nicht mehr wahrnehmbar sein soll. Diese Störstrahlung wird besonders problematisch bei großen Leitungslängen, da sie dann mit besonderer Intensität an die Umgebung abgegeben wird. Hieraus resultiert das Problem einer unzureichenden elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
• Die Pulsweitenmodulation wird üblicherweise von einem Zähler mit zwei Vergleichsregistern erzeugt. Beim Erreichen des einen Zählerstandes wird der Ausgangspegel auf einen bestimmten Zustand gesetzt, beim Erreichen des zweiten Zählerstandes wird der Ausgangspegel invertiert und der Zähler zurückgesetzt. Damit lassen sich bei einer Zählerbreite n maximal s = 2ⁿ verschiedene Stufen für die Pulsweite mit resultierenden mittleren Strömen erzeugen.
• 1c zeigt das Diagramm unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens einer Kombination von Stromsteuerung und Steuerung mittels Pulsweitenmodulation zur Erzeugung desselben mittleren Stroms I. Dazu wird mittels Stromsteuerung der Bereich des mittleren Stroms I grob angefahren und durch die Pulsweitenmodulation an den vorgesehenen mittleren Strom I angepasst. Dadurch ist weder eine aufwändige, zur Feinsteuerung fähige Stromsteuerung erforderlich, noch eine leistungsfähige Pulsweitenmodulation, die eine aufwändige und teure Hardware erfordert und zudem wegen der hohen Dynamik Störstrahlung erzeugen würde.
• 2 zeigt schematische Diagramme von erreichbaren Stufen bei der Steuerung durch Pulsweitenmodulation. Insbesondere lassen sich bei einer Zählerbreite n maximal s = 2ⁿ verschiedene Stufen für die Pulsweiten und damit für mittlere resultierende Ströme erzeugen, was im dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Zähler mit einer Zählerbreite von n = 2 dargestellt ist. Nach der Darstellung lassen sich Pegel von 0 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 % des Maximalstromes einstellen.
• Zusätzlich sollen die sichtbaren Stufen, wie nachfolgend beschrieben, weiter verkleinert werden. Indem das Verfahren derart erweitert wird, dass die Pulsbreite von Periodendauer zu Periodendauer variiert, lassen sich für den mittleren Strom auch weitere Zwischenwerte erzeugen. Dazu wird die Periodendauer alternierend auf einen zu kleinen Wert und danach auf einen zu großen Wert eingestellt. In jedem Falle wird ein Fehler erzeugt, der aber durch die zeitliche Mittelung so aufgeteilt werden kann, dass sich im Mittel der gewünschte Wert einstellt. Hierzu wird der eigentlich aus der Computergrafik bekannte Algorithmus nach Bresenham als Fehlerverteilungsverfahren eingesetzt.
• Mithilfe des Algorithmus nach Bresenham werden Rundungsfehler, die durch die Diskretisierung von kontinuierlichen Koordinaten entstehen, minimiert. Gleichzeitig ist der Algorithmus einfach implementierbar, da er mit der Addition von ganzen Zahlen als komplexeste Operation und somit ohne Multiplikation, Division und Gleitkommazahlen auskommt.
• Der Algorithmus läuft in der Weise ab, dass in einer ersten Richtung (zum Beispiel die positive x-Richtung) immer ein Schritt vollzogen wird und je nach Steigung hin und wieder zusätzlich einen Schritt in einer zweiten Richtung (zum Beispiel y). Es wird dabei eine Fehlervariable benutzt, die bei einem Schritt in x-Richtung den (kleineren) Wert dy subtrahiert bekommt. Bei Unterschreitung des Nullwerts wird ein y-Schritt fällig und der (größere) Wert dx zur Fehlervariablen addiert. Diese wiederholten „Überkreuz“-Subtraktionen und -Additionen lösen die Division des Steigungsdreiecks in elementare Rechenschritte auf. Zusätzlich muss dieses Fehlerglied vorher sinnvoll initialisiert werden.
• 3a bis 3c zeigen schematische Diagramme einer Stromstärke I über eine Zeit t einer Stromsteuerung, einer Pulsweitenmodulation und einer erfindungsgemäßen Pulsweitenmodulation mit Fehlerverteilung. Während nach 3a die vorgesehene Stromstärke auf herkömmliche Weise direkt durch eine Stromsteuerung eingestellt wird, erzeugt nach 3b eine ebenfalls bekannte Pulsweitenmodulation einen resultierenden mittleren Strom in derselben Höhe, wie durch die Stromsteuerung erlangt. 3c hingegen zeigt die erfindungsgemäße Kombination von Stromsteuerung und Pulsweitenmodulation, bei der die durch Stromsteuerung eingestellte Stromstärke mittels zusätzlicher Pulsweitenmodulation in geringem Umfang korrigiert wird, so dass nach der Kombination der exakte Wert des vorgesehenen mittleren Stroms vorliegt, ohne dass eine aufwändige, exakte Stromsteuerung erforderlich würde und ohne dass eine leistungsfähige Pulsweitenmodulation zu Einsatz kommen müsste.
• Der Bresenham-Algorithmus verteilt die Fehler zeitlich gerade so, dass im Mittel der gewünschte Zwischenwert erreicht wird. Dies wird nach 3c für die gleiche Zählerbreite = 2 zur Erzeugung von 62,5 % des Maximalstromes dargestellt. Zusätzlich gestattet das Verfahren das rechentechnisch günstige Verwenden von Integerwerten zur Berechnung.
• 4 zeigt ein Funktionsschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Eine Steuerung 2 erzeugt einen Gleichstrom mit einer Stromstärke I, der mittels einer einfachen Steuerschaltung nach dem Stand der Technik an den Vorgabewert grob angenähert wird.
• Weiterhin ist ein Pulsweitengenerator 1 vorgesehen, der s Stufen der Pulsweite erzeugt, wobei s <= 2ⁿ ist. Dort erhält ein Zähler 3 einen Zähltakt CLK vorgegeben, erzeugt Zählerwerte CNT und es werden Zeitpunkte t₀, t₁ auf folgende Weise ermittelt.
• Im Zähler wird der binäre Wert CNT (n Bit breit) mit jedem Takt CLK erhöht. Die Zählerwerte werden an jeweils einen Komparator 4, 5 über eine Zählerbreite von n Leitungen übergeben. Der Komparator 4, 5 vergleicht den Zählerstand mit dem zuvor von der Steuerung 2 übergebenen binären Wert CMP₀ bzw. CMP₁ (ebenfalls n Bit breit). Der Komparator 4, 5 erkennt die Übereinstimmung der beiden Werte zum Zeitpunkt t₀ bzw. t₁ und übermittelt dies durch die Signale S₀ bzw. S₁ an die Steuerung 2. Die Steuerung 2 lädt auch die Zählerstände vor.
• Das Signal S₀ bzw. S₁ wirkt in der Steuerung 2 auf die Pulsweitenmodulation ein, so dass diese einen resultierenden mittleren Strom zur Korrektur des eingestellten Gleichstroms vornimmt. Durch die Überlagerung des eingestellten Gleichstroms mit dem resultierenden mittleren Strom aus der Pulsweitenmodulation wird die vorgegebene Stromstärke exakt eingestellt.
• Zusätzlich weist die Steuerung 2 auch eine Einrichtung zur Implementierung eines bekannten Fehlerverteilverfahrens auf, so dass das Ausgangssignal der Steuerung 2 entsprechend modifiziert an die gesteuerte Gleichstromquelle 6 übertragbar ist. Besonders bevorzugt wird hierbei der Algorithmus nach Bresenham angewandt.
• Die Steuerung 2 gibt ein Steuersignal über m Datenleitungen an eine gesteuerte Gleichstromquelle 6 ab, die einen Digital-Analog-Wandler 8 aufweist. Die Feinheit der Stufung von u Stufen für die Stromstärke mit u <= 2^m ist vorgegeben, eine scheinbar kontinuierliche Änderung der Stromstärke, die der externen Last 7 zur Verfügung steht. Im Ausführungsbeispiel ist als externe Last 7 eine LED vorgesehen, deren Leuchtstärke sich zum Zweck des Dimmens entsprechend ändert.
• Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wird in Hardware umgesetzt. Es ist alternativ vorgesehen, die Funktion zumindest teilweise in Software zu realisieren, so dass die Funktion in einem Mikrocontroller ausgeführt wird. Die Darstellung des Funktionsschaltbilds stellt jedoch beide Lösungen gleichermaßen dar. Die Zählerbreite weist in dem Fall der Implementierung als Software jedoch eine Datenbreite von n bzw. m Bit auf.
• Bei der dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Steuerung 2 und steuerbarer Gleichstromquelle 6 noch ein Digital-Analog-Wandler 8 angeordnet, der über eine m Bit breite Datenleitung mit der Steuerung 2 verbunden ist, das Signal der mittleren Stromstärke erhält und über die Zwischengröße Spannung die gesteuerte Gleichstromquelle 6 steuert.
• Alternativ erfolgt die Steuerung der Gleichstromquelle 6 direkt von der Steuerung 2 aus, wie in 5 dargestellt.
• Bezugszeichenliste

1

Pulsweitengenerator

2

Steuerung

3

Zähler

4

Komparator 0

5

Komparator 1

6

gesteuerte Gleichstromquelle

7

externe Last, LED

8

Digital-Analog-Wandler

I

Stromstärke

t

Zeit

t₀, t₁

Zeitpunkt zu dem CNT = CMP

n

Zählerbreite

m

Zählerbreite

s

Stufe (Pulsweite)

u

Stufe (Stromstärke)

CLK

Zähltakt

CNT

Zählschritte

CMP₀, CMP₁

Vorgabewert

S₀, S₁

Signal für CNT = CMP

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2011/0115394 A1 [0008]
• US 2012/0319585 A1 [0009]
• US 2011/0204821 A1 [0010]
• US 2012/0229045 A1 [0010]

Claims (9)

1. Verfahren zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stromsteuerung eine Grobannäherung an die einzustellende Helligkeit und durch die überlagerte Pulsweitenmodulation eine Feinannäherung an eine einzustellende Helligkeit der LED (7) in der Weise erfolgt, dass mit der Frequenz der Pulsweitenmodulation alternierend Stromwerte wenigstens eine Stufe u unterhalb eines Sollwertes und wenigstens eine Stufe u oberhalb eines Sollwertes an eine gesteuerte Gleichstromquelle (6) übergeben werden, wobei ein Tastverhältnis durch die Pulsweitenmodulation so gewählt wird, dass sich scheinbar ein mittlerer Wert für die Helligkeit der LED (7) ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Pulsweitengenerator (1) Komparatoren (4, 5) aufweist, die einen durch einen Zähler (3) vorgegebenen Zählerwert (CNT) mit einem Vorgabewert (CMP) aus einer Steuerung (2) vergleichen und im Ergebnis Signale S₀ bzw. S₁ zum Zeitpunkt t₀ bzw. t₁ an die Steuerung (2) übertragen, und wobei die Steuerung (2) die Stromsteuerung mit der Pulsweitenmodulation überlagert und mit dem resultierenden Signal eine gesteuerte Gleichstromquelle (6) steuert und mit der die LED (7) betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gesteuerte Gleichstromquelle (6) einen Digital-Analog-Wandler (8) aufweist, der mit der Steuerung (2) über eine m Bit breite Datenleitung verbunden ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die sichtbaren Stufen in der Weise verkleinert werden, dass die Pulsbreite von Periodendauer zu Periodendauer in der Art variiert, dass weitere Zwischenwerte für den mittleren Strom erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zur Variation der Periodendauer der Bresenham-Algorithmus eingesetzt wird.
6. Einrichtung zum Dimmen von Licht emittierenden Dioden (LED) durch Kombination einer Stromsteuerung und einer Steuerung mittels Pulsweitenmodulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuerung zur Grobannäherung an die einzustellende Helligkeit und die Pulsweitenmodulation zur Feinannäherung an eine einzustellende Helligkeit der LED (7) vorgesehen sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Pulsweitengenerator (1) Komparatoren (4, 5) zum Vergleich eines durch einen Zähler (3) vorgegebenen Zählerwertes (CNT) mit einem Vorgabewert (CMP) aus einer Steuerung (2) aufweist und von denen zu einem Zeitpunkt (t₀, t₁) ein Signal (S₀, S₁) an die Steuerung (2) übertragbar ist und wobei der Pulsweitengenerator (1) mit einer Steuerung (2) verbunden ist, in der die Stromsteuerung mit der Pulsweitenmodulation überlagerbar ist, und die weiterhin mit einer gesteuerten Gleichstromquelle (6) verbunden ist, mit der die LED (7) betreibbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Pulsweitengenerator (1), die Steuerung (2) und die gesteuerte Gleichstromquelle (6) aus diskreten Bauteilen aufgebaut sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Pulsweitengenerator (1), die Steuerung (2) und die gesteuerte Gleichstromquelle (6) als Software implementiert sind, die in einem Mikrocontroller abläuft.

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