DE102014106894B4

DE102014106894B4 - Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften

Info

Publication number: DE102014106894B4
Application number: DE102014106894.7A
Authority: DE
Inventors: Chen-Lun Hsing Chen; Hsu-Keng Tseng; Jung-Hao Hung
Original assignee: Prolight Opto Technology Corp
Current assignee: Prolight Opto Technology Corp
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: US20150282266A1; TW201538030A; CN203896552U; DE102014106894A1; DE202014102296U1

Abstract

Wechselstrombetriebenes LED - Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften, wobei dessen Farbtemperatur gesenkt wird, wenn dessen Helligkeit verringert wird, und wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst:
eine Wechselstromquelle (101) zur Bereitstellung einer Wechselspannung,
einen Brückengleichrichter (102), der elektrisch mit der Wechselstromquelle (101) verbunden ist, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird,
mehrere Stromschleifen (103, 104), wobei jede der Stromschleifen (103, 104) elektrisch mit der Wechselstromquelle (101) verbunden ist, und mehrere LED-Segmente (201, 202, 203), wobei jedes der LED-Segmente (201, 202, 203) elektrisch mit jeder Stromschleife (103, 104) verbunden ist, wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften außerdem umfasst:
eine Halbleiterkontrolleinheit (106), wobei die Halbleiterkontrolleinheit (106) einen Erdungsanschluss (GND) und mehrere Anschlüsse (S1, S2, S3) umfasst und der Erdungsanschluss (GND) mit einem Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit der Erde verbunden ist und wobei ein anderer Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit einem Ende von einem der LED-Segmente (201, 202, 203) verbunden ist und wobei jeder Anschluss der Halbleiterkontrolleinheit (106) mit jeweils einem LED-Segment (201, 202, 203) verbunden ist, um die einzelnen Stromschleifen (103, 104) auszubilden,
wobei jedes LED-Segment (201, 202, 203), das mit einer einzelnen Stromschleife (103, 104) verbunden ist, der Reihe nach angeschaltet wird, wenn die Wechselspannung ansteigt, wodurch die Farbtemperaturen jedes LED-Segments (201, 202, 203) der Reihe nach miteinander gemischt werden,
wobei jedes LED-Segment (201, 202, 203), das mit einer einzelnen Stromschleife (103, 104) verbunden ist, in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet wird, wenn die Wechselspannung abfällt.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Gerät, insbesondere ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften, wobei dessen Farbtemperatur durch eine Veränderung der Helligkeit angepasst werden kann.
Beschreibung des Stands der Technik
Aufgrund der überragenden Eigenschaften hinsichtlich einer hohen Lichteffizienz, eines geringen Energieverbrauchs und einer hohen Lichteffizienz von LEDs (Leuchtdioden), werden herkömmliche Glühlampen schrittweise durch LEDs ersetzt.
Üblicherweise wird eine Leuchtdiode mit einer Gleichstromquelle (DC) oder einem Leistungswandler betrieben, der eine Wechselstromquelle (AC) in eine Gleichstromquelle umwandelt. Jedoch stellen solche Leistungswandler im Allgemeinen eine geringere Umwandlungseffizienz bereit, was zu hohen Energieverlusten, viel Rauschen und einem instabilen Strom führt. Darüber hinaus ist eine kommerziell erhältliche elektrische Stromquelle eine Wechselstromquelle, sodass ein LED-Gerät, das durch eine Wechselstromquelle betrieben werden kann, in hohem Maße begehrt ist.
Heutzutage sind wechselstrombetriebene LED-Geräte auf dem Markt erhältlich. Jedoch ist das Leistungsverhalten dieser wechselstrombetriebenen LED-Geräte hinsichtlich der Lichtabstrahlung schlechter als bei herkömmlichen Glühlampen, weil die Einstellung von Farbtemperatur, Helligkeit und Lichtfarbe der handelsüblichen wechselstrombetriebenen LED-Geräte durch deren Schaltungsdesign beschränkt ist.
Somit ist es für Fachleute auf dem Gebiet von wesentlicher Bedeutung, ein neues wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit neuem Schaltkreisdesign zu entwerfen, um die Farbtemperatur, Helligkeit und Lichtfarbe besser zu steuern, sodass deren Leistungsverhältnis hinsichtlich der Lichtabstrahlung gleich oder besser sein kann als bei herkömmlichen Glühlampen.
Die Offenlegungsschrift US 2013/0221861 A1 beschreibt ein LED- Gerät, das mit Wechselstrom betrieben ist, und das mehrere Segmente aufweist. Die LED-Segmente werden in Abhängigkeit von der gleichgerichteten Wechselspannung angesteuert. Bei niedriger Wechselspannung wird das erste LED-Segment angesteuert, bei höherer Wechselspannung alle weiteren LED-Segmente auf einmal.
Die internationale Patentanmeldung WO 2013/107894 A1 betrifft eine optoelektronische Bauelementevorrichtung, bei der mehrere Gruppen von LEDs (sog. Cluster) mittels eines Phasen-Dimmers angesteuert werden. In Abhängigkeit von dem durch den Phasen-Dimmer vorgegebenen Phasenwinkel kann die Lichtstärke der einzelnen Gruppen (Cluster) variieren.
Das Dokument US 2010/0308739 A1 beschreibt eine Reihenschaltung von Leuchtdioden, die mittels einer Kontrolleinrichtung über Transistoren angesteuert werden. Es sind unterschiedliche Ansteuermuster möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften bereitzustellen, das in der Lage ist, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu beheben.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften mit allen Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften bereitgestellt. Die Farbtemperatur des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften wird gesenkt, wenn dessen Helligkeit verringert wird. Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst eine Wechselstromquelle, eine Vielzahl an Stromschleifen und eine Vielzahl an LED-Segmenten. Die Wechselstromquelle dient der Bereitstellung einer Wechselspannung. Jede der Stromschleifen ist elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden. Jedes der LED-Segmente ist elektrisch mit jeder Stromschleife verbunden. Demnach wird jedes LED-Segment, das mit jeder Stromschleife verbunden ist, der Reihe nach angestellt, sobald die Wechselspannung erhöht wird, wobei die Farbtemperaturen jedes LED-Segments der Reihe nach miteinander gemischt werden. Wenn die Wechselspannung abfällt, werden die einzelnen LED-Segmente, die mit den einzelnen Stromschleifen verbunden sind in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet.
Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst einen Brückengleichrichter und eine Halbleiterkontrolleinheit. Der Brückengleichrichter ist elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird. Die Halbleiterkontrolleinheit umfasst einen Erdungsanschluss und mehrere Anschlussschnittstellen, wobei der Erdungsanschluss mit einem Anschluss des Brückengleichrichters mit der Erde verbunden ist, ein anderer Anschluss des Brückengleichrichters mit einem Ende von einem der LED-Segmente verbunden ist und jeder Anschluss der Halbleiterkontrolleinheit jeweils mit jedem LED-Segment verbunden ist, um jeweils einzelne Stromschleifen auszubilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften bereitgestellt. Die Farbtemperatur des wechselstrombetriebenen LED-Gerätes mit regulierbaren Lichteigenschaften wird gesenkt, wenn dessen Helligkeit verringert wird. Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst eine Wechselstromquelle, eine Vielzahl an Stromschleifen, ein erstes LED-Segment, ein zweites LED-Segment und ein drittes LED-Segment. Die Wechselstromquelle dient zur Bereitstellung einer Wechselspannung. Jede der Vielzahl an Stromschleifen umfasst wenigstens eine LED-Einheit, wobei die LED-Einheiten als erstes LED-Segment, als zweites LED-Segment und als drittes LED-Segment definiert sind, wobei die LED-Einheiten des ersten LED-Segments angeschaltet werden, um eine erste Farbtemperatur zu erzeugen und danach die LED-Einheiten des zweiten LED-Segments angeschaltet werden, um eine zweite Farbtemperatur zu erzeugen, sobald die Wechselspannung erhöht wird, und die erste Farbtemperatur und die zweite Farbtemperatur miteinander gemischt werden, um eine gemischte Farbtemperatur zu erzeugen, und danach die LED-Einheiten des dritten LED-Segments angeschaltet werden, um eine dritte Farbtemperatur zu erzeugen, wobei die erste Farbtemperatur, die zweite Farbtemperatur und die dritte Farbtemperatur miteinander gemischt werden, um eine weitere gemischte Farbtemperatur zu erzeugen. Dabei ist die erste Farbtemperatur niedriger oder gleich der zweiten Farbtemperatur und die zweite Farbtemperatur ist niedriger oder gleich der dritten Farbtemperatur. Sobald die Wechselspannung verringert wird, werden die LED-Einheiten des ersten LED-Segments, die LED-Einheiten des zweiten LED-Segments und die LED-Einheiten des dritten LED-Segments in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet.
Das vorher beschriebene wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften beinhaltet einen Brückengleichrichter. Der Brückengleichrichter ist elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird. Des Weiteren können das erste LED-Segment, das zweite LED-Segment und das dritte LED-Segment in einem LED-Gerät des COB-Typs zusammengebaut sein. Darüber hinaus kann das vorher beschriebene wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften eine Halbleiterkontrolleinheit beinhalten, wobei die Halbleiterkontrolleinheit einen Erdungsanschluss und mehrere Anschlüsse umfasst. Der Erdungsanschluss ist mit einen Anschluss des Brückengleichrichters mit der Erde verbunden, eine weiterer Anschluss des Brückengleichrichters ist mit einem Ende des ersten LED-Segments verbunden und jeder Anschluss der Halbleiterkontrolleinheit ist mit jedem LED-Segment verbunden, um jede Stromschleife zu bilden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften bereitgestellt.
Die Farbtemperatur des wechselstrombetriebenen LED-Gerätes mit regulierbaren Lichteigenschaften wird gesenkt, wenn dessen Helligkeit verringert wird. Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst eine Wechselstromquelle, einen Gleichrichter, mehrere LED-Einheiten und eine Halbleiterkontrolleinheit. Die Wechselstromquelle stellt eine Wechselspannung bereit. Der Gleichrichter ist mit der Wechselstromquelle verbunden, um die Wechselspannung gleichzurichten und eine gleichgerichtete Wechselspannung auszugeben. Die LED-Einheiten sind in Reihe geschaltet, beziehen die gleichgerichtete Wechselspannung und definieren eine Vielzahl an LED-Segmenten. Ein Erdungsanschluss der Halbleiterkontrolleinheit ist mit der Erde verbunden. Weitere Anschlüsse der Halbleiterkontrolleinheit sind elektrisch mit den LED-Segmenten verbunden, sodass mehrere Stromschleifen gebildet werden. Somit werden die einzelnen LED-Segmente der einzelnen Stromschleifen nacheinander angeschaltet, wenn die Wechselspannung erhöht wird, wobei die Farbtemperaturen der einzelnen LED-Segmente nacheinander miteinander gemischt werden. Wenn die Wechselspannung verringert wird, werden die einzelnen LED-Segmente der einzelnen Stromschleifen in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet, wodurch die Farbtemperatur jedes LED-Segments in umgekehrter Reihenfolge erniedrigt wird.
Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften beinhaltet einen Brückengleichrichter. Der Brückengleichrichter ist elektrisch mit der Wechselstromquelle verbunden, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird. Des Weiteren kann jedes LED-Segment eine LED-Einheit oder mehrere, in Reihe geschaltete, LED-Einheiten umfassen. Die LED-Einheit kann eine LED-Einheit in COB-Packung sein und die LED-Segmente können in einem LED-Gerät des COB-Typs zusammengebaut sein. Darüber hinaus kann das vorher beschriebene wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften einen TRIAC-Dimmer zur Anpassung der Helligkeit von jedem LED-Segment beinhalten.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann umfassender verstanden werden, indem die nachfolgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen gelesen wird:

1 ist eine schematische Darstellung eines wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Spannungs-Phasen-Diagramm des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß 1.
3 ist eine schematische Darstellung der Betriebsverfahren des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß 1, und
4 ist eine schematische Darstellung einer Anwendung für das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden die vorliegenden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben, wobei Beispiele dafür in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Wann immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen und der Beschreibung dieselben Bezugszeichen für dieselben oder ähnliche Bauteile verwendet.
Die vorliegende Erfindung stellt ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften bereit. Eine Wechselstromquelle wird durch einen Gleichrichter gleichgerichtet und mittels der Funktion einer Halbleiterkontrolleinheit werden mehrere Stromschleifen gebildet. Es werden mehrere individuell regulierbare LED-Segmente gebildet. Jedes der LED-Segmente ist an jeder der Stromschleifen ausgebildet. Sobald das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften angeschaltet wird, kann jedes der LED-Segmente nacheinander angeschaltet werden, um Licht auszusenden, wobei die Farbtemperatur mit einer Erhöhung der Helligkeit erhöht wird. Sobald das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften ausgeschaltet wird, kann jedes der LED-Segmente in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet werden und die Farbtemperatur nimmt mit abnehmender Helligkeit ab. Somit erfolgt eine schrittweise additive Mischung oder schrittweise Reduktion der Farbtemperaturen, wodurch eine lichtanpassende Wirkung erzielt wird.
1 ist eine schematische Darstellung eines wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst im Wesentlichen eine Wechselstromquelle 101, einen Brückengleichrichter 102 und mehrere LED-Segmente. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften ein erstes LED-Segment 201, ein zweites LED-Segment 202 und ein drittes LED-Segment 203. Jedoch ist die Anzahl an LED-Segmenten nicht beschränkt. Die Wechselstromquelle 101 stellt eine Wechselspannung bereit, um das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften zu betreiben. Der Brückengleichrichter 102 ist elektrisch mit der Wechselstromquelle 101 verbunden, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird Eine Halbleiterkontrolleinheit 106 ist elektrisch mit dem ersten LED-Segment 201, dem zweiten LED-Segment 202 und dem dritten LED-Segment 203 verbunden. Die Halbleiterkontrolleinheit 106 umfasst einen Erdungsanschluss GND und wenigstens drei Anschlüsse, die eine erster Anschluss S1, ein zweiter Anschluss S2 und ein dritter Anschluss S3 sind. Der Erdungsanschluss GND der Halbleiterkontrolleinheit 106 ist mit einem Anschluss 102a des Brückengleichrichters 102 mit der Erde verbunden. Ein weiterer Anschluss 102b des Brückengleichrichters 102 ist elektrisch mit einem Eingangsende 201a des ersten LED-Segments 201 verbunden. Ein Ausgangsende 201b ist elektrisch mit dem ersten Anschluss S1 der Halbleiterkontrolleinheit 106 verbunden. Somit ist eine erste Stromschleife 103 ausgebildet und das erste LED-Segment 201 kann zur Lichtaussendung betrieben werden.
Das erste LED-Segment 201, das zweite LED-Segment 202 und das dritte LED-Segment 203 sind in Reihe geschaltet. Ein Eingangsende 202a des zweiten LED-Segments 202 ist elektrisch mit dem ersten Anschluss S1 der Halbleiterkontrolleinheit 106 verbunden und ein Ausgangsende 202b des zweiten LED-Segments 202 ist elektrisch mit der zweiten Anschluss S2 der Halbleiterkontrolleinheit 106 verbunden. Somit ist eine zweite Stromschleife 104 ausgebildet und das zweite LED-Segment 202 kann zur Lichtaussendung betrieben werden. Gleichermaßen ist ein Eingangsende 203a des dritten LED-Segments 203 elektrisch mit dem zweiten Anschluss S2 der Halbleiterkontrolleinheit 106 verbunden und ein Ausgangsende 203b des dritten LED-Segments 203 ist elektrisch mit dem dritten Anschluss S3 der Halbleiterkontrolleinheit 106 verbunden. Somit ist eine dritte Stromschleife 105 ausgebildet und das dritte LED-Segment 203 kann zur Lichtaussendung betrieben werden.
Das vorab erwähnte erste LED-Segment 201, zweite LED-Segment 202 oder dritte LED-Segment 203 können jeweils durch eine einzige LED-Einheit oder mehrere, in Reihe geschaltete, LED-Einheiten gebildet sein. Beispielsweise kann das erste LED-Segment 201 aus einer einzelnen LED-Einheit 301 oder in Reihe geschalteten LED-Einheiten 301 gebildet sein. Ebenso kann das zweite LED-Segment 202 aus einer einzigen LED-Einheit 302 oder in Reihe geschalteten LED-Einheiten 302 aufgebaut sein und das dritte LED-Segment 203 kann aus einer einzigen LED-Einheit 303 oder in Reihe geschalteten LED-Einheiten 303 aufgebaut sein.
Die erste LED-Einheit 301, die zweite LED-Einheit 302 und die dritte LED-Einheit 303 können jeweils unterschiedliche Lichtfarben emittieren. In einem Ausführungsbeispiel ist die erste LED-Einheit 301 eine rote LED mit einer ersten Farbtemperatur T1, die zweite LED-Einheit 302 ist eine grüne LED mit einer zweiten Farbtemperatur T2 und die dritte LED-Einheit 303 ist eine blaue LED mit einer dritten Farbtemperatur T3.
2 ist ein Spannungs-Phasen-Diagramm des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß 1. 3 ist eine schematische Darstellung der Betriebsverfahren des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß 1. In dem wechselstrombetriebenen LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften wird der Brückengleichrichter 102 dazu verwendet, die Wechselstromquelle 101 gleichzurichten und die Halbleiterkontrolleinheit 106 wird dazu verwendet, eine erste Stromschleife 103, eine zweite Stromschleife 104 und eine dritte Stromschleife 105 auszubilden, um jeweils das erste LED-Segment 201, das zweite LED-Segment 202 und das dritte LED-Segment 203 zu steuern. In 2 wird eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung generiert, indem die Wechselstromquelle 101 durch den Brückengleichrichter 102 gleichgerichtet wird. Eine Steuerspannung V1, eine Steuerspannung V2 und eine Steuerspannung V3 werden der Reihe nach mit zunehmender Wechselspannung erzeugt, sodass das erste LED-Segment 201, das zweite LED-Segment 202 und das dritte LED-Segment 203 nacheinander angetrieben werden, um Licht auszusenden.
Während des Betriebs wird, sobald die Wechselspannung, welche durch die Wechselstromquelle 101 bereitgestellt wird, allmählich erhöht wird, zuerst das erste LED-Segment 201 angeschaltet, dann das zweite LED-Segment 202 angeschaltet und zuletzt das dritte LED-Segment 203 angeschaltet.
Im Einzelnen wird die erste LED-Einheit 301 des ersten LED-Segments 201 zuerst angeschaltet und erzeugt eine erste Farbtemperatur T1, danach wird die zweite LED-Einheit 302 des zweiten LED-Segments 202 angeschaltet und erzeugt eine zweite Farbtemperatur T2 und zuletzt wird die dritte LED-Einheit 303 des dritten LED-Segments 203 angeschaltet und erzeugt eine dritte Farbtemperatur T3. Die erste Farbtemperatur T1 ist niedriger oder gleich der zweiten Farbtemperatur T2 und die zweite Farbtemperatur T2 ist niedriger oder gleich der dritten Farbtemperatur T3.
Sobald die Wechselspannung, welche durch die Wechselstromquelle 101 bereitgestellt wird, anfänglich erhöht wird, stellt die erste Stromschleife 103 gemäß 3 die Steuerspannung V1 bereit und das erste LED-Segment 201 wird angeschaltet, um eine erste Farbtemperatur T1 zu erzeugen. Mit einer fortdauernden Erhöhung der Wechselspannung stellt die zweite Stromschleife 104 dann die Steuerspannung V2 bereit, sodass das zweite LED-Segment 202 angeschaltet wird, um die zweite Farbtemperatur T2 zu erzeugen. Somit ergibt sich die Lichtfarbe für das gesamte wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften mit der zunehmenden Helligkeit aus einer Mischung der Lichtfarbe einer ersten LED-Einheit 301 eines ersten LED-Segments 201 und der Lichtfarbe einer zweiten LED-Einheit 302 eines zweiten LED-Segments 202. Weiterhin ist dessen gemischte Farbtemperatur eine Mischung aus der ersten Farbtemperatur T1 und der zweiten Farbtemperatur T2. Wird die Wechselspannung weiter erhöht, so stellt die dritte Stromschleife 105 die Steuerspannung V3 bereit, sodass das dritte LED-Segment 203 angeschaltet wird, um eine dritte Farbtemperatur T3 zu erzeugen. Für das gesamte wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften ergibt sich dessen Lichtfarbe bei der höheren Helligkeit dann aus einer Mischung der Lichtfarbe der ersten LED-Einheit 301 des ersten LED-Segments 201, der Lichtfarbe der zweiten LED-Einheit 302 des zweiten LED-Segments 202 und der Lichtfarbe der dritten LED-Einheit 303 des dritten LED-Segments 203 und seine gemischte Farbtemperatur ist eine Mischung aus der ersten Farbtemperatur T1, der zweiten Farbtemperatur T2 und der dritten Farbtemperatur T3. Die erste Farbtemperatur T1 ist niedriger oder gleich der zweiten Farbtemperatur T2 und die zweite Farbtemperatur T2 ist niedriger oder gleich der dritten Farbtemperatur T3.
In einem Ausführungsbeispiel, bei welchem die erste LED-Einheit 301 eine rote LED ist, die zweite LED-Einheit 302 eine grüne LED ist und die dritte LED-Einheit 303 eine blaue LED ist, kann das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften in seiner Gesamtheit mit einer Erhöhung der Wechselspannung weißes Licht mit einer genau definierten Farbtemperatur emittieren. Somit kann sich das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften wie eine herkömmliche Glühlampe verhalten und die Lichtfarbe, die Helligkeit und die Farbtemperatur kann dieselbe oder eine bessere Beleuchtungswirkung wie herkömmliche Glühlampen erzielen.
Gemäß dem vorher beschriebenen Zustand wird die Wechselspannung direkt erhöht (angeschalteter Zustand). Wenn die von der Wechselstromquelle 101 bereitgestellte Wechselspannung schrittweise verringert wird, wird demgegenüber zuerst das dritte LED-Segment 203 abgeschaltet, dann wird das zweite LED-Segment 202 abgeschaltet und zuletzt wird das erste LED-Segment 201 abgeschaltet. Für den Zustand, dass die Wechselspannung langsam verringert wird, wird zuerst die dritte Farbtemperatur T3 erniedrigt, dann wird die zweite Farbtemperatur T2 erniedrigt und zuletzt wird die erste Farbtemperatur T1 erniedrigt. Durch diesen Umstand kann auch, sobald das gesamte wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften abgeschaltet wird, eine äußerst genau Veränderung der Farbtemperatur erreicht werden.
4 ist eine schematische Darstellung einer Anwendung für das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß 4 werden für das erste LED-Segment 201, das zweite LED-Segment 202 und das dritte LED-Segment 203 des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften LED-Einheiten mit verschiedenen Farben verwendet. Wenn das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften angeschaltet wird, wird die Farbtemperatur mit zunehmender Helligkeit erhöht, während beim Abschalten des wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften die Farbtemperatur mit abnehmender Helligkeit verringert wird. Somit kann die Farbtemperatur sehr genau reguliert werden und die Lichtfarbe und die Helligkeit sind einheitlich.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der LED-Segmente nicht beschränkt. Beispielsweise können mehr als drei Stromschleifen mit mehr als drei LED-Segmenten verbunden sein, um eine noch genauere Steuerung der Farbtemperatur zu ermöglichen, sodass sich das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften wie eine herkömmliche Glühlampe verhalten kann. Des Weiteren ist die Packungsart der LED-Einheiten oder der LED-Segmente in den wechselstrombetriebenen LED-Geräten mit regulierbaren Lichteigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls nicht beschränkt. Beispielsweise können COB (Chip On Board) oder andere Packungsarten verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann ein TRIAC-Dimmer mit dem wechselstrombetriebenen LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften kombiniert werden, um die Helligkeit der einzelnen LED-Segmente anzupassen, sodass eine noch genauere lichtanpassende Wirkung erzielt werden kann.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften. Die einzelnen LED-Segmente werden nacheinander angeschaltet und abgeschaltet, sodass die Farbtemperatur des gesamten wechselstrombetriebenen LED-Geräts mit regulierbaren Lichteigenschaften durch eine Änderung der Helligkeit kontinuierlich verändert werden kann, wodurch dieselbe oder eine bessere Beleuchtungswirkung wie für herkömmliche Glühlampen erzielt werden kann.

Claims

Wechselstrombetriebenes LED - Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften, wobei dessen Farbtemperatur gesenkt wird, wenn dessen Helligkeit verringert wird, und wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst: eine Wechselstromquelle (101) zur Bereitstellung einer Wechselspannung, einen Brückengleichrichter (102), der elektrisch mit der Wechselstromquelle (101) verbunden ist, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird, mehrere Stromschleifen (103, 104), wobei jede der Stromschleifen (103, 104) elektrisch mit der Wechselstromquelle (101) verbunden ist, und mehrere LED-Segmente (201, 202, 203), wobei jedes der LED-Segmente (201, 202, 203) elektrisch mit jeder Stromschleife (103, 104) verbunden ist, wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften außerdem umfasst: eine Halbleiterkontrolleinheit (106), wobei die Halbleiterkontrolleinheit (106) einen Erdungsanschluss (GND) und mehrere Anschlüsse (S1, S2, S3) umfasst und der Erdungsanschluss (GND) mit einem Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit der Erde verbunden ist und wobei ein anderer Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit einem Ende von einem der LED-Segmente (201, 202, 203) verbunden ist und wobei jeder Anschluss der Halbleiterkontrolleinheit (106) mit jeweils einem LED-Segment (201, 202, 203) verbunden ist, um die einzelnen Stromschleifen (103, 104) auszubilden, wobei jedes LED-Segment (201, 202, 203), das mit einer einzelnen Stromschleife (103, 104) verbunden ist, der Reihe nach angeschaltet wird, wenn die Wechselspannung ansteigt, wodurch die Farbtemperaturen jedes LED-Segments (201, 202, 203) der Reihe nach miteinander gemischt werden, wobei jedes LED-Segment (201, 202, 203), das mit einer einzelnen Stromschleife (103, 104) verbunden ist, in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet wird, wenn die Wechselspannung abfällt.
Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften, dessen Farbtemperatur verringert wird, indem dessen Helligkeit reduziert wird, wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst: eine Wechselstromquelle (101) zur Bereitstellung einer Wechselspannung, einen Brückengleichrichter (102), der elektrisch mit der Wechselstromquelle (101) verbunden ist, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird und mehrere Stromschleifen (103, 104), wobei jede der Stromschleifen (103, 104) wenigstens eine LED-Einheit umfasst, wobei die LED-Einheiten als ein erstes LED-Segment (201), ein zweites LED-Segment (202) und ein drittes LED-Segment (203) definiert sind, eine Halbleiterkontrolleinheit (106), wobei die Halbleiterkontrolleinheit (106) einen Erdungsanschluss (GND) und mehrere Anschlüsse (S1, S2, S3) umfasst und der Erdungsanschluss (GND) mit einem Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit der Erde verbunden ist und wobei ein anderer Anschluss des Brückengleichrichters (102) mit einem Ende von einem der LED-Segmente (201, 202, 203) verbunden ist und wobei jeder Anschluss der Halbleiterkontrolleinheit (106) mit jeweils einem LED-Segment (201, 202, 203) verbunden ist, um die einzelnen Stromschleifen (103, 104) auszubilden, wobei, sobald die Wechselspannung ansteigt, die LED-Einheiten des ersten LED-Segments (201) angeschaltet werden, um eine erste Farbtemperatur zu erzeugen und die LED-Einheiten des zweiten LED-Segments (202) angeschaltet werden, um eine zweite Farbtemperatur zu erzeugen, wobei die erste Farbtemperatur und die zweite Farbtemperatur miteinander gemischt werden, um eine gemischte Farbtemperatur zu bilden, und wobei sodann die LED-Einheiten des dritten LED-Segments (203) angeschaltet werden und eine dritte Farbtemperatur erzeugen, wobei die erste Farbtemperatur, die zweite Farbtemperatur und die dritte Farbtemperatur gemischt werden, um eine weitere gemischte Farbtemperatur zu erzeugen, wobei die erste Farbtemperatur niedriger oder gleich der zweiten Farbtemperatur ist und die zweite Farbtemperatur niedriger oder gleich der dritten Farbtemperatur ist, und wobei, sobald die Wechselspannung verringert wird, die LED-Einheiten des ersten LED-Segments (201), die LED-Einheiten des zweiten LED-Segments (202) und die LED-Einheiten des dritten LED-Segments (203) nacheinander in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet werden.
Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften nach Anspruch 2, wobei das erste LED-Segment (201), das zweite LED-Segment (202) und das dritte LED-Segment (203) in einem LED-Gerät vom COB-Typ zusammengebaut sind.
Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften, dessen Farbtemperatur verringert wird, indem dessen Helligkeit reduziert wird, wobei das wechselstrombetriebene LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften umfasst: eine Wechselstromquelle (101) zur Bereitstellung einer Wechselspannung, einen Gleichrichter, der mit der Wechselstromquelle verbunden ist, um die Wechselspannung gleichzurichten und eine gleichgerichtete Wechselspannung auszugeben, wobei der Gleichrichter ein Brückengleichrichter (102) ist, um eine negative Halbwelle der Wechselspannung in eine positive Halbwelle umzukehren, wodurch eine doppelgleichgerichtete Wechselspannung erzeugt wird, mehrere LED-Einheiten, die in Reihe geschaltet sind und die die gleichgerichtete Wechselspannung beziehen und eine Vielzahl an LED-Segmenten (201, 202, 203) definieren, und eine Halbleiterkontrolleinheit (106), wobei ein Erdungsanschluss der Halbleiterkontrolleinheit (106) geerdet ist und die anderen Anschlüsse der Halbleiterkontrolleinheit (106) elektrisch mit der Vielzahl an LED-Segmenten (201, 202, 203) verbunden sind, um eine Vielzahl an Stromschleifen (103, 104) auszubilden, wobei, sobald die Wechselspannung erhöht wird, die einzelnen LED-Segmente (201, 202, 203) der einzelnen Stromschleifen (103, 104) nacheinander angeschaltet werden, wodurch die Farbtemperaturen der einzelnen LED-Segmente (201, 202, 203) nacheinander miteinander gemischt werden, und wobei, sobald die Wechselspannung abfällt, die einzelnen LED-Segmente (201, 202, 203) der einzelnen Stromschleifen (103, 104) nacheinander in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet werden, wodurch die Farbtemperaturen der einzelnen LED-Segmente (201, 202, 203) in umgekehrter Reihenfolge erniedrigt werden.
Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften nach Anspruch 4, wobei die LED-Einheit eine LED-Einheit in COB-Packung ist und die LED-Segmente in einem LED-Gerät vom COB-Typ zusammengefügt sind.
Wechselstrombetriebenes LED-Gerät mit regulierbaren Lichteigenschaften nach Anspruch 4, das außerdem einen TRIAC-Dimmer zur Anpassung der Helligkeit der einzelnen LED-Segmente (201, 202, 203) umfasst.