DE102015112058A1

DE102015112058A1 - Modul und Betriebsgerät zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom

Info

Publication number: DE102015112058A1
Application number: DE102015112058.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brandenburg; Günter Schreyer; Gerhard Kaldewei
Original assignee: ITZ Innovations und Technologiezentrum GmbH
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2017-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schnittstellen-Modul an einem Betriebsgerät (10) zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passendem Betriebsstrom. Das Betriebsgerät hat eine Stellschnittstelle, z.B. eine LEDset-Schnittstelle, mit einem Stellanschluss (41, 42) für einen Widerstand. Die Versorgungsschaltung (10A, 10B) im Betriebsgerät stellt entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom für ein Leuchtmittel (39) ein. Erfindungsgemäß ist am Stellanschluss (41, 42) ein Schnittstellen-Modul (100 ... 700) mit Funkschnittstelle (220 ... 720) und elektronischer Steuerschaltung angeschlossen. Anhand der Funkschnittstelle (220 ... 720) ist die vom Modul über den Stellanschluss (41, 42) aufgenommene bzw. aufzunehmende elektrische Leistung konfigurierbar. So kann der Betriebsstrom jederzeit einfach und berührungslos eingestellt werden, z.B. im Rahmen der Leuchten-Herstellung oder beim Leuchtmittelaustausch. Die Erfindung betrifft das Modul als solches, dessen Verwendung zur Nachbildung eines Widerstands an der Stellschnittstelle und das entsprechende Verfahren zum Einstellen des Betriebsstroms an einem Betriebsgerät.

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das Gebiet der Beleuchtungstechnik durch Festkörperleuchtmittel (Solid State Lighting), insbesondere auf Betriebsgeräte für die Allgemeinbeleuchtung mittels LED-Leuchtmitteln.
Unter dem Begriff Betriebsgerät, wird hierbei die zum Betrieb des Leuchtmittels, insbesondere am Stromnetz, erforderliche elektrische Vorrichtung verstanden, die man auch als elektronisches Vorschaltgerät bezeichnet.
Leuchtmittel basierend auf Halbleiterlichtquellen, insbesondere LED, bieten hinsichtlich des Wirkungsgrads und der hohen Lebensdauer große Vorteile. Entscheidend ist hierbei aber, aufgrund der stark nicht-linearen Kennlinie, die richtige Einstellung des Betriebsstroms passend zu den im Leuchtmittel vorgesehenen Halbleiterlichtquellen und zudem eine möglichst präzise Stromeinstellung.
Zu diesem Zweck sind bereits Betriebsgeräte zum Versorgen unterschiedlicher LED-Leuchtmittel mit jeweils zum angeschlossenen Leuchtmittel passendem Betriebsstrom bekannt. So werden beispielsweise unterschiedliche Schnittstellen angeboten, die es erlauben, den Betriebsstrom für die Leuchtmittel einzustellen, z.B. indem aus einem Satz vorbestimmter Widerstände ein passend ausgewählter Widerstand anzuschließen ist.
Entsprechende Betriebsgerätefunktionen werden bereits von verschiedenen Herstellern angeboten, beispielsweise unter dem Handelsnamen „LEDset“, „Rset3“ oder „I-select 2“. Typisch hierbei ist, dass der vom Widerstand aufgenommene Strom bei Konstantspannung erfasst wird und der Betriebsstrom um ein vorbestimmtes Vielfaches höher eingestellt wird, z.B. um einen Faktor 1000.
Betriebsgeräte zum Versorgen unterschiedlicher Typen von LED-Leuchtmitteln mit einem dazu jeweils passend einstellbaren Betriebsstrom sind z.B. aus den Schriften DE 10 2012 224 348 A1 , DE 10 2011 087 658 A1 oder DE 100 515 28 A1 vorbekannt.
Ein gattungsgemäßes Betriebsgerät umfasst in an sich bekannter Bauweise eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung des Betriebsstroms für mindestens ein Leuchtmittel. Die Versorgungsschaltung hat zwei ausgangsseitige Versorgungsanschlüsse, an welche das Leuchtmittel anzuschließen ist und zwecks wählbarer Stromeinstellung zusätzlich mindestens einen Stellanschluss für einen daran wählbar anzuschließenden Widerstand. Entsprechend dem Widerstandswert des angeschlossenen Widerstands stellt die Versorgungsschaltung den Betriebsstrom ein.
Auf diese Art kann der Benutzer bzw. Installateur selbst, durch eine zum vorgesehenen Leuchtmittel passende Auswahl des Widerstands und dessen Anschluss, d.h. relativ einfach den Betriebsstrom einstellen.
Nachteilig hierbei sind jedoch zunächst die mit einem vollständigen Satz Widerstände und deren meist als Sonderanfertigung hergestellten Gehäuse entstehenden Mehrkosten und insbesondere der einhergehende Logistikaufwand in Herstellung und Vertrieb. Dies gilt besonders, wenn die Endanwender jeweils passend den einzelnen Widerstand bestellen können sollen. Der damit einhergehende wirtschaftliche Aufwand ist, trotz der typischerweise geringen Kosten einer einzelnen Widerstandskomponente, insgesamt also beachtlich.
Zudem ist die vorgenannte bereits im Markt gut eingeführte Lösung auch in der Handhabung verbesserungswürdig. So wird in aller Regel ein anderer Widerstand erforderlich, wenn an einem Betriebsgerät nachträglich ein neues, weiterentwickeltes LED-Leuchtmittel als Austausch angeschlossen werden soll. Demnach müsste im Prinzip ein umfangreicher Satz Widerstände beim Betriebsgerät verwahrt oder nachbestellt werden können.
So dürfte bei den marktüblichen Schnittstellen, z.B. in Anbetracht der zu erwartenden weitergehenden Verringerung des Stromverbrauchs und der Vielzahl am Markt erhältlicher LED-Leuchtmittel, die Anzahl unterschiedlicher zu verwendender Widerstände zur Betriebsstromeinstellung zukünftig einen unüberschaubaren Umfang erreichen, jedenfalls sofern bei den Leuchtmitteln keine unnötigen Verluste in Kauf genommen würden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, hinsichtlich der vorgenannten Nachteile Abhilfe zu schaffen und insbesondere eine Lösung zu bieten, welche die Herstellung und die Logistik vereinfacht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Betriebsgerät nach Anspruch 1, durch ein für ein Betriebsgerät mit einstellbarem Betriebsstrom geeignetes, separates Modul nach Anspruch 15, ein LED-Leuchtmittel nach Anspruch 17 und durch ein Verfahren zur Einstellung des Betriebsstroms nach Anspruch 20.
Ein Betriebsgerät nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1 hat eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung des Betriebsstroms für mindestens ein Leuchtmittel an zwei ausgangsseitigen Versorgungsanschlüssen und mindestens einen Stellanschluss für einen daran anzuschließenden Widerstand (Engl. resistor). Die Versorgungsschaltung stellt entsprechend dem Widerstandswert (Engl. Resistance) den Betriebsstrom ein.
Typischerweise wird am Stellanschluss der Stellschnittstelle zur Betriebsstromeinstellung eine Konstantspannung (Uk) erzeugt d.h. der Strom (Iset) wird durch den angeschlossenen Widerstand (Rset) vorgegeben nach ohmschem Gesetz (Iset = Uk/Rset). Dieser Strom wird dann von einer Baugruppe in oder an der Versorgungsschaltung erfasst und daraufhin der Betriebsstrom eingestellt. Denkbar ist jedoch auch eine Realisierung mit einer Konstantstromquelle und Spannungsbestimmung oder allgemein die Realisierung über eine bekannte UI-Ausgangskennlinie.
Der zweite Anschluss der Schnittstelle kann ein getrennter Anschluss sein oder mit dem Versorgungsanschluss des Betriebsgeräts zusammenfallen, welcher den Masseanschluss bildet.
Erfindungsgemäß ist am Stellanschluss ein separates Modul mit Funkschnittstelle und elektronischer Steuerschaltung angeschlossen. Das erfindungsgemäße Modul ist so ausgeführt, dass anhand der Funkschnittstelle die von diesem Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung selektiv bzw. wahlweise konfigurierbar ist.
Selektiv bedeutet hierbei insbesondere gemäß der für das Betriebsgerät vordefinierten mathematischen Relation (Funktion) zwischen der Leistungs-, insbesondere Stromaufnahme am Stellanschluss und dem Betriebsstrom, um letzteren gezielt einzustellen. Das Modul ist dementsprechend gezielt im Verbrauchspegel einstellbar, wobei für die Anzahl einstellbarer Pegel n, wobei eine Vielzahl Pegel wünschenswert ist, z.B. so dass n >> 50 gilt, insbesondere n ≥ 256 gilt. Vorzugsweise ist der Pegel wertkontinuierlich oder quasi wertkontinuierlich (d.h. nicht diskret) einstellbar. Es wird hierbei vom Zustand bei eingeschaltetem Betriebsgerät ausgegangen (d.h. nicht vom Verbrauch des Moduls im Standby- oder Stromsparmodus z.B. im nicht angeschlossenen Zustand).
Die Erfindung ermöglicht es, den Betriebsstrom passend für das oder die Leuchtmittel berührungslos einstellen zu können bzw. zu wählen. Ein besonderer Vorteil hierbei ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Modul nur noch ein Zweipol erforderlich ist, um für alle unterschiedlichen Leuchtmittel passend den Betriebsstrom einstellen zu können. Dies vereinfacht insbesondere den Herstellungsprozess von Leuchten, aber auch Handhabung und Logistik, z.B. bei nachträglichem Austausch des Leuchtmittels.
Im typischen Fall der Konstantspannungsquelle kann insbesondere der vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene Eingangsstrom wahlweise konfiguriert werden. Die aufgenommene Leistung bzw. der Eingangsstrom muss nicht konstant sein, sofern bspw. modulationsbedingte Veränderungen im Spektrum hinreichend über der Erfassungsträgheit der an sich bekannten Stellschnittstelle liegen.
Je nach Betriebsgerät ist die aufgenommene Leistung entsprechend in dem Bereich konfigurierbar, der für die Stellschnittstelle, z.B. gemäß den technischen Vorgaben der unter dem Handelsnamen „LEDset“ bekannten Schnittstelle, vorgegeben ist. So kann z.B. der Eingangsstrom im Zeitmittel auf einen Wert im Bereich von ca. 0,1mA bis 5mA konfigurierbar sein. Grundsätzlich ist die berührungslose Einstellung im Wert kontinuierlich oder in kleinen diskreten Schritten realisierbar.
Zweckmäßig wird das Modul bei eingeschaltetem Betriebsgerät über den Stellanschluss versorgt. Hierbei kann der für die Stellschnittstelle vordefinierte Minimalstrom bzw. die Minimalleistung der im Ruhezustand bzw. Stromsparmodus vom Modul aufgenommenen Leistung entsprechen. Das Modul kann jedoch ergänzend oder alternativ einen Energiespeicher zur Eigenversorgung umfassen, wobei die in der Regel die Lebensdauer beschränken wird.
In bevorzugter Ausführungsform hat die elektronische Steuerschaltung des Moduls einen Mikrocontroller und mindestens eine als Last wirkende Komponente. Hierbei steuert der Mikrocontroller den Strom durch die Last auf den vorgegebenen Wert gemäß der per Funk eingegebenen Konfiguration.
Im Rahmen der Erfindung gibt es mehrere Möglichkeiten zur Konfiguration der vom Modul aufgenommenen elektrischen Leistung auf einen anhand der Funkschnittstelle vorbestimmten Wert. Die nachfolgend als bevorzugt und jeweils für sich erfinderisch betrachteten Ausführungsformen können jeweils als einzige Einstellvorrichtung oder auch in Kombination eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform hat die elektronische Steuerschaltung einen oder mehrere Lastwiderstände (Engl. load resistors), die jeweils als Last wirken, und z.B. als diskrete SMD Bauteile vorgesehen sein können. Hierbei steuert jeweils ein zugeordneter schaltbarer Ausgang bzw. als Ausgang schaltbarer I/O-Port des Mikrocontrollers den Strom durch den jeweiligen Lastwiderstand gemäß einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration. Die Konfiguration entspricht hierbei einer der möglichen Programmeinstellungen gemäß der Programmierung des Mikrocontrollers. Zweckmäßig haben die Widerstände jeweils einen betragsmäßig unterschiedlichen Widerstandswert, um die Einstellmöglichkeiten kombinatorisch zu erhöhen.
Ein Netz aus verschiedenen, einzelnen Widerständen (d.h. Komponenten) eignet sich besonders für die präzise Einstellung kleinerer Ströme. Es können Präzisionswiderstände verwendet werden. Einige oder alle Widerstände können hierbei unmittelbar zwischen Ausgang (bzw. als Ausgang geschaltetem Port) des Mikrocontrollers und dem Masseanschluss liegen oder aber teilweise oder ausschließlich über einen zusätzlichen Schalttransistor selektiv zwischen die Versorgungsspannung, welche über den Stellanschluss generiert wird, und Masse geschaltet werden.
In einer weiteren Ausführungsform, welche bevorzugt mit der Vorstehenden kombiniert eingesetzt wird, hat die elektronische Steuerschaltung einen als Last wirkenden Transistor, dessen Stromaufnahme entweder steuer- oder regelbar einstellbar ist.
Hierbei kann, anstelle einer einfachen Steuerung (Engl. open loop control) vorzugsweise vorgesehen sein, dass über eine Messrückführung, z.B. durch Abgriff an einem Shunt-Widerstand in Serie zum Transistor, ein Messwert zur Messung der Stromaufnahme des Transistors an einen AD-Eingang rückgekoppelt wird, so dass die Stromaufnahme des Transistors im Sinne einer Regelung (Engl. feedback-control) vom Mikrocontroller geregelt wird. So lassen sich Beeinträchtigungen durch Toleranzeinflüsse und typische temperaturbedingte Veränderungen (z.B. zu RDSon eines MOSFET) verringern bzw. vermeiden.
Es kann insbesondere ein FET (Feldeffekttransistor), z.B. ein MOSFET vorgesehen werden, dessen gemittelter Drain-Source-Widerstandswert (R_DS(ON)) bzw. gemittelter Drain-Source-Strom über die Funkschnittstelle konfigurierbar ist.
Insbesondere bei Verwendung eines Transistors als Last sieht eine Ausführungsform vor, dass der Mikrocontroller mindestens einen Ausgangsport in Pulsmodulation schaltet, um den gemittelten Strom durch die mindestens eine Last aufgrund des Schaltverhaltens des bzw. der Ausgangsports vorzugeben. Das Schaltverhalten entspricht hierbei, wiederum bei entsprechender Programmierung des Mikrocontrollers, einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration. Die Pulsmodulation ermöglicht eine quasi-kontinuierliche Einstellung bzw. Konfiguration und zudem gleiche oder höhere Präzision als für die Stellschnittstelle erforderlich.
Unterschiedliche Modulationsverfahren sind zur Veränderung der nach joulschem Gesetz verbrauchten Leistung einsetzbar, z.B. Pulsweitenmodulation (PWM), Pulsfrequenzmodulation (PFM) oder Puls-Pausen-Modulation (PPM) und können ohne weiteres durch entsprechende Programmierung des Mikrocontrollers bereitgestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Mikrocontroller zur Pulsmodulation den mindestens einen Ausgangsport im PWM-Betrieb mit einstellbarem Tastgrad schalten, um die von der Last aufgenommene Leistung, insbesondere den gemittelten Strom durch die Last, zu verändern.
Bei Pulsmodulation wird der Mikrocontroller in der Regel einen höheren Stromverbrauch haben, so dass bei bevorzugter Kombination mit einem Widerstandsnetz, einzelne in kleineren Bereich zugeschaltete Widerstände dementsprechend weggeschaltet werden können. Die Pulsmodulation kann auf einen oder mehrere Transistoren und/oder einen oder mehrere gewöhnliche Widerstände geeignet aufgeteilt werden.
Alternativ oder ergänzend zur Pulsmodulation kann auch eine analoge Ansteuerung des Transistors, z.B. an dessen Gate- oder Basis-Anschluss, erfolgen, indem der Mikrocontroller an mindestens einem Digital-Analog-Wander-Ausgang (DA-Ausgangsport) eine wählbare Spannung erzeugt, welche am Transistor angelegt wird, um den Ruhestrom des Transistors zu steuern. Auch die über den DA-Anschluss angelegte Spannung kann einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration entsprechen.
Als besonders vorteilhaft wird die Ausführung mit mehreren verschiedenen Widerständen, welche über Ausgangsport zu- oder weggeschaltet werden, und einer wahlweise zuschaltbaren, pulsmoduliert einstellbaren Last, angesehen. So kann mit geringen Bauteilkosten eine präzise Einstellung im Bereich geringer Eingangsleistung und zugleich eine quasi-kontinuierliche Einstellung bis zum Maximalwert. So kann mit wenigen schaltbaren Stufen bei hochohmiger Last und mit vielen PWM-Schritten bei niederohmiger Last die Einstellung auf quasi alle oder alle möglichen Werte der Stellschnittstelle realisiert werden.
Neben den vorgenannten Möglichkeiten zur Veränderung der Leistungs- oder Stromaufnahme sind weitere Ausführungsformen denkbar, z.B. dass die Steuerschaltung einen als Last an den Stellanschluss angeschlossenen Digitalpotentiometer umfasst, welcher über die Funkschnittstelle programmierbar ist.
Nebst unterschiedlichen Ausführungsformen zur Veränderung der Leistungs- bzw. Stromaufnahme des Moduls sind zur Realisierung der Funkschnittstelle auch verschiedene Gestaltungen im Rahmen der Erfindung möglich.
Bevorzugt ist die Funkschnittstelle zur Funkkommunikation im IFM-Band ausgebildet und umfasst eine HF-Antenne. Die Funkschnittstelle ist besonders bevorzugt auf UHF-Frequenz ausgelegt und hat eine entsprechend ausgelegte UHF-Antenne. Als HF wird hierbei der Frequenzbereich von ca. 10kHz bis etwa 1THz und als UHF ein Frequenzband der Bereich von ca. 300–3000 MHz bezeichnet. Kurze Wellen erlauben besonders kleinflächige Antennen bei guter Reichweite.
Besonders bevorzugt hat die Funkschnittstelle einen RFID-Transponder bzw. wird durch einen solchen gebildet. Der RFID-Transponder kann in die elektronische Steuerschaltung, insbesondere in den Mikrocontroller integriert sein, oder als separate integrierte Schaltung ausgeführt sein, welche – z.B. über einen gängigen Bus (z.B. I2C) – mit dem Mikrocontroller zur berührungslosen Eingabe der Konfiguration kommuniziert. Denkbar wäre aber z.B. auch eine Funkschnittstelle nach IEEE 802.15.x oder nach NFC-Standard. Nachteilig bei ersterem ist jedoch der hohe Energieverbrauch bzw. das Fehlen passiver Lösungen, bei letzterem die geringere Reichweite.
Vorzugsweise wird ein RFID-Transponder eingesetzt der passiv ist, d.h. zur Eigenversorgung aus den Funksignalen eines Abfragegerätes ausgeführt ist und insbesondere auch unter Eigenversorgung aus den Funksignalen programmierbar ist. Ferner kann der RFID-Transponder mindestens einen Permanentspeicher bzw. nichtflüchtigen Speicher umfassen. So ist eine autarke Konfiguration bzw. Einstellung der nominellen Leistungsaufnahme des Moduls auch bei ausgeschaltetem Betriebsgerät, oder nicht angeschlossenem Betriebsgerät ohne weiteres, insbesondere ohne Energiespeicher und ohne externe Versorgungsspannung möglich. Besonders bevorzugt wird ein RFID-Transponder eingesetzt, welcher eine sog. Energy-Harvesting-Funktion hat und zur unabhängigen (Teil-)Versorgung der elektronischen Steuerschaltung genutzt wird.
Zweckmäßig wird das Modul in Form einer in SMD Technik bestückten Leiterplatte ausgeführt, um eine kompakte Baugröße zu ermöglichen. Insbesondere, aber nicht ausschließlich in diesem Fall hat die Funkschnittstelle bevorzugt eine integrierte HF-Antenne. Sie kann insbesondere eine Antenne aufweisen, welche in einem die Komponenten des Moduls tragenden PCB oder FPC integriert ist. Denkbar ist aber auch eine Chipantenne oder eine in MID Technik integrierte Antenne.
Ungeachtet der Realisierung der elektronischen Steuerschaltung und der Funkschnittstelle ist es vorteilhaft, wenn die nominale Betriebsspannung der integrierten Schaltungen im Modul spürbar unterhalb derjenigen liegt, welche typisch von der Konstantspannungsquelle der Stellschnittstelle bereitgestellt wird. So können kompaktere und sparsamere ICs verwendet werden. Demnach ist es vorteilhaft, wenn das Modul einen an den Stellanschluss angeschlossenen Spannungsregler aufweist zur elektrischen Versorgung der elektronischen Steuerschaltung mit einer gegenüber dem Stellanschluss geringeren internen Versorgungsspannung.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der Erfindung kann ein Modul nach einer der vorstehenden Ausführungsformen unmittelbar in ein LED-Leuchtmittel integriert werden. So wird eine feste Zuordnung gewährleistet und das Modul kann je nach Leuchtmitteltyp im Rahmen der Herstellung passend und dauerhaft vorkonfiguriert werden. Dies bringt eine weitergehende Vereinfachung in der Handhabung und Einsparpotential durch hohe Stückzahlen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein LED-Leuchtmittel für sich genommen, welches sich durch ein integriertes Modul nach einer der vorstehenden Ausführungsformen auszeichnet.
Die Erfindung betrifft ferner als weiteren unabhängigen Aspekt ein Modul für ein gattungsgemäßes Betriebsgerät zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom, d.h. für ein Betriebsgerät mit Stellschnittstelle zur Betriebsstromeinstellung.
Erfindungsgemäß ist das Modul an den Stellanschluss des Betriebsgeräts separat anschließbar, weist eine Funkschnittstelle auf und hat eine elektronische Steuerschaltung. Erfindungsgemäß wird anhand der Funkschnittstelle, welche durch eine integrierte Funktionseinheit oder eine getrennte Komponente realisiert wird, eine Konfiguration vorgegeben, welche die vom Modul im Dauerbetrieb bzw. in der Konfigurationsphase über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung bestimmt. Dies erlaubt es, den Betriebsstrom des Betriebsgeräts berührungslos einzustellen. So kann insbesondere der Eingangsstrom über den vorgesehenen Bereich der Stellschnittstelle in diskreten Schritten oder wertkontinuierlich konfigurierbar sein.
Das Modul wird für sich genommen beansprucht und kann dabei alle vorstehend erläuterten Merkmale einzeln, oder wo vorteilhaft in Kombination aufweisen, d.h. gemäß den kennzeichnenden Merkmalen aus einem der Ansprüche 2 bis 15 ausgeführt sein. Die Verwendung eines solchen Moduls zwecks Nachahmung eines bestimmten Widerstands am Stellanschluss eines Betriebsgeräts zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung und wird daher unabhängig davon als erfindungsrelevant beansprucht.
Für gängige, bereits erhältliche Stellschnittstellen wie z.B. „LEDset“ ist es vorteilhaft, wenn der gemittelt vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene Eingangsstrom auf einen Wert im Bereich von ca. 0,1mA bis 5mA konfigurierbar ist.
Schließlich betrifft die Erfindung gemäß einem weiteren, unabhängigen Aspekt auch ein Verfahren zum Einstellen des Betriebsstroms an einem Betriebsgerät zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom. Geeignete Betriebsgeräte haben eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung des Betriebsstroms für mindestens ein Leuchtmittel, mit zwei ausgangsseitigen Versorgungsanschlüssen, an welche das Leuchtmittel anzuschließen ist. Ferner ist eine Stellschnittstelle mit mindestens einem Stellanschluss vorgesehen, an welchem bestimmungsgemäß ein separater Widerstand anzuschließen ist, damit die Versorgungsschaltung entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom einstellt.
Erfindungsgemäß beinhaltet das Verfahren, dass

– ein separates Modul mit Funkschnittstelle und elektronischer Steuerschaltung vorgesehen wird, welches an den Stellanschluss angeschlossen werden kann;
– anhand der Funkschnittstelle die vom Modul über den Stellanschluss aufzunehmende elektrische Leistung, insbesondere der Eingangsstrom, konfiguriert wird; und
– die Steuerschaltung entsprechend einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung einstellt bzw. anpasst, wenn das Modul am Stellanschluss angeschlossen wird bzw. ist.

Das Modul kann bei der Konfiguration bereits am Stellanschluss angeschlossen sein oder erst nachträglich angeschlossen werden. So kann die vom angeschlossenen Modul aufgenommene Leistung, insbesondere der Eingangsstrom, berührungslos und zu einem beliebigen Zeitpunkt auf einen zum Betriebsstrom des gewünschten Leuchtmittels passenden Wert voreingestellt werden.
Das Verfahren kann insbesondere bei der Herstellung von Leuchten für die Allgemeinbeleuchtung, bei der Betriebsgeräteherstellung oder bei der Herstellung von LED-Leuchtmitteln mit integriertem oder zugeordnetem Modul Anwendung finden. Ferner kann das Verfahren beim Austausch von oder bei der Neuausrüstung mit Leuchtmitteln vom Anwender selbst angewendet werden. Die berührungslose und wählbare Konfiguration bringt eine deutliche Vereinfachung der Herstellung, der Logistik und der Benutzerhandhabung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden, ausführlicheren Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Figuren zu entnehmen. Diese zeigen ohne Beschränkung des Schutzumfangs und schematisch:
1: ein Blockschaltbild eines SELV-Vorschaltgeräts mit zwei Ausgangsstufen als Betriebsgerät in einem erfindungsgemäßen System zur Einstellung des Betriebsstroms;
2–5: vier Ausführungsbeispiele eines Moduls mit Funkschnittstelle und elektronischer Steuerschaltung zur Nachahmung eines bestimmten Widerstands am Stellanschluss eines Betriebsgeräts, jeweils als Prinzipschaltbild;
6: ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls mit einer eingangsseitigen Versorgungsstufe als Prinzipschaltbild; und
7: ein LED-Leuchtmittel mit einer Vielzahl LEDs und einem integrierten Modul gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel als Prinzipschaltbild.
1 zeigt als bevorzugtes Beispiel eines Betriebsgeräts ein elektronisches Vorschaltgerät, kurz EVG 10 für LED-Module. Das EVG 10 umfasst eine Versorgungsschaltung mit einem ersten und einem zweiten Schaltungsteil 10A, 10B. Der über die Eingangsanschlüsse 11 an eine Stromversorgung, z.B. an Netzleitungen (nicht gezeigt), angeschlossene erste Schaltungsteil 10A ist dabei galvanisch entkoppelt vom zweiten Schaltungsteil 10B (vgl. gestrichelte Trennlinie 5). Der primärseitige Schaltungsteil 10A hat eine Wandleranordnung mit folgendem Aufbau: am Ausgang eines eingangsseitigen EMV-Filters 1 ist ein Gleichrichter 2 vorgesehen, welcher eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 3 (Engl. PFC) und eine Hilfsversorgung 8 speist. Die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung 3 erzeugt am Zwischenkreisknoten 19 eine Gleichspannung im Bereich von mehreren Hundert Volt zum Speisen eines LLC-Resonanzwandlers 4. Der LLC-Resonanzwandler 4 hat an seinem Ausgang einen ersten Übertrager 17, z.B. einen Trenntransformator oder dgl., zur Leistungsübertragung an den zweiten Schaltungsteil 10B unter Sicherstellung der Potentialtrennung 5. Das Betriebsgerät bzw. EVG 10 kann primär- oder sekundärseitig weitere nicht gezeigte Baugruppen umfassen. Der Ausdruck primärseitig bezieht sich hier auf den ersten Schaltungsteil 10A, und sekundärseitig auf den zweiten Schaltungsteil 10B der Versorgungsschaltung. Über eine Vorrichtung zur Spannungsmessung 38, welche sekundärseitig am ersten Übertrager 17 abgreift, und über einen Optokoppler 12 erfolgt unter potentialgetrennter Rückkopplung an den LLC-Resonanzwandler 4 eine Ausgangsspannungsregelung. Zur Stabilisierung der geregelten Spannung des LLC-Resonanzwandlers 4 ist an den Ausgangsknoten des Übertragers 17, d.h. an der Sekundärwicklung im Fall eines Trenntransformators wie in 1 gezeigt, im zweiten Schaltungsteil 10B ein Kondensator parallelgeschaltet.
Als weiteren Bestandteil kann das EVG 20 neben der eigentlichen Versorgungsschaltung 10A, 10B eine digitale Datenschnittstelle 6, hier z.B. eine DALI-Schnittstelle, aufweisen. Die Datenschnittstelle 6 hat primärseitige Busanschlüsse 20 für die drahtgebundene Kommunikation über einen BUS, z.B. nach DALI-Standard.
Aufbau und Kernfunktionen des zweiten Schaltungsteils 10B der Versorgungsschaltung sind wie folgt: Der Übertrager 17 speist in 1 parallel zwei Ausgangskanäle 32, 33 des zweiten Teils 10B der Versorgungsschaltung, wobei auch drei oder mehr Ausgangskanäle nach gleichem Prinzip realisierbar sind. Ein Ausgangskanal 32, 33 dient jeweils zum Versorgen eines jeweiligen LED-Leuchtmittels 39 mit passend einstellbarem Betriebsstrom. Jeder Ausgangskanal 32, 33 hat einen eigenen Stromrichter in Form eines Schaltwandlers 30, 31 geeigneter Bauart. In 1 ist z.B. ein Tiefsetzsteller als Schaltwandler 30, 31 dargestellt. Dabei umfasst jeder Schaltwandler 30, 31 jeweils eine sekundärseitig zwischen dem ersten Umsetzer 17 und dem vom Erdanschluss entkoppelten Massepotential vorgesehene Serienschaltung, bestehend aus einer Sperrdiode, einem Schalttransistor 34, 35 und einem Shunt-Widerstand. Parallel zur Sperrdiode ist eine Serienschaltung bestehend aus Glättungskondensator und Speicherdrossel 36, 37 verbunden. Die Versorgungsanschlüsse 13, 14 bzw. 15, 16 greifen bei der Topologie nach 1 am Knotenpunkt zwischen Glättungskondensator und Speicherdrossel 36, 37, in Form geeigneter Spulen, bzw. am gemeinsamen Knotenpunkt beider Serienschaltungen, d.h. am sekundärseitigen Spulenabgriff des ersten Umsetzers 17 ab. Beliebige Schaltwandlertypen liegen im Rahmen der Erfindung, sofern jeder Ausgangskanal 32, 33 über einen eigenen Schaltwandler 30, 31 verfügt und der jeweilige Ausgangsstrom, d.h. der Strom für das angeschlossene LED-Leuchtmittel 39, bedarfsweise einstellbar ist.
Hierzu ist als wichtiger Hauptbestandteil des zweiten Schaltungsteils 10B eine Steuerung 50, vorzugsweise ein IC wie z.B. ein Mikrocontroller, ASIC oder dgl., vorgesehen. Die Steuerung 50 ermöglicht unter anderem die unabhängige Ansteuerung der Schaltwandler 30, 31. Hierzu hat die Steuerung 50 einen ersten und einen zweiten Treiberausgang 52, 53, welcher jeweils mit dem entsprechenden Schalttransistor 34, 35 des ersten bzw. zweiten Schaltwandlers 30 bzw. 31 verbunden ist. In der Steuerung 50 sind z.B. durch geeignete Programmierung eine erste Ansteuerlogik und eine zweite Ansteuerlogik implementiert.
Die erste Ansteuerlogik der Steuerung 50 erzeugt am ersten Treiberausgang 52 ein pulsbreitenmoduliertes Treibersignal zum Betätigen des ersten Schalttransistors 34. Entsprechendes gilt für die zweite Ansteuerlogik, welche auf die gleiche Weise zum Betätigen eines zweiten Schalttransistors 35 dient. Durch Einstellen des Tastgrads bzw. der relativen Einschaltzeit stellt oder regelt die Steuerung 50 so stufenlos und ggf. individuell für jeden Ausgangskanal 32, 33 den Ausgangsstrom über die Versorgungsanschlüsse 13, 15; 14, 16. So wird auch der Betriebsstrom für das jeweils angeschlossene LED-Leuchtmittel 39 eingestellt.
Die Steuerung 50 weist zur Datenkommunikation u.a. einen Signalpfad 56 zur digitalen Datenschnittstelle 6 auf, in welcher zur Entkopplung 5 ebenfalls zwischen erstem und zweiten Schaltungsteil 10A, 10B ein Optokoppler vorgesehen ist (nicht näher gezeigt).
Die Hilfsversorgung 8, z.B. in Form eines Sperrwandlers, hat einen zweiten Übertrager 18, z.B. einen Trenntransformator, zur galvanischen Entkopplung 5, welcher eine Versorgungsspannung sekundärseitig bereitstellt. Anhand der Hilfsversorgung 8 wird über eine Kleinspannungs-Versorgung 22 insbesondere die Steuerung 50 versorgt. Die Steuerung 50 weist einen Steuerausgang 58 zur Steuerung der Hilfsversorgung 8 auf. Der Steuerausgang 58 wirkt messwertverändernd mit einer Teilschaltung 21 zur Spannungsmessung für die Ausgangsspannungsregelung der Hilfsversorgung 8 zusammen. Die Steuerung 50 kann insbesondere die Hilfsversorgung 8 durch Änderung der durch Rückkopplung über den Optokoppler 7 erfassten Spannung in der Teilschaltung 21 in einen Stromsparmodus versetzen. Der erste Schaltungsteil 10A hat dazu einen Schwellwert-Schalter 9 für die Abschaltung der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 und des LLC-Resonanzwandlers 4, wenn die Hilfsversorgung 8 im Stromsparmodus ist. Hierzu wirkt die Steuerung 50 mit dem Steuerausgang 58 auf den Ausgangsspannungsmesswert der Teilschaltung 21, d.h. auf die Spannungsmessung für die Ausgangsspannungsregelung der Hilfsversorgung 8.Dies erfolgt derart, dass die Spannung in der Hilfsversorgung 8 so abgesenkt wird, dass diese im Wesentlichen nur noch ausreicht, um die Steuerung 50 zu versorgen. Dabei wird zugleich die an einem Kondensator bereitgestellte, geglättete Spannung so abgesenkt, dass der Schwellwert des Schwellwertschalters 9 unterschritten wird und durch diesen die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 und der LLC-Resonanzwandler 4 abgeschaltet werden können.
Die Steuerung 50 wirkt auch im Stromsparmodus weiterhin mit einer im zweiten Schaltungsteil 10B angeordneten weiteren Schnittstellenschaltung 40 über Signalpfade 43, 44 zusammen.
Die Schnittstellenschaltung 40 bildet eine Stellschnittstelle der eingangs beschriebenen Art, z.B. nach dem Prinzip LEDset (vgl. Technischer Anwendungsleitfaden „Die LEDset-Schnittstelle (Gen2)“ der OSRAM GmbH, D-80807 München). Hierzu sind sekundärseitige Stellanschlüsse 41, 42 über die Schnittstellenschaltung 40 mit der Steuerung 50 verbunden. Die Stellanschlüsse 41, 42 der Schnittstellenschaltung 40 dienen prinzipiell zum Anschließen eines externen Widerstands, damit die Versorgungsschaltung 10A, 10B anhand der Steuerung 50 entsprechend dem Widerstandswert eines Widerstands zwischen den Stellanschlüssen 41, 42 den Betriebsstrom einstellt und somit die Stellschnittstelle realisiert. Die Stellanschlüsse 41, 42 müssen zudem bei der Gestaltung des EVG 10 nach in 1 nicht gegenüber dem ersten Schaltungsteil 10A potentialgetrennt ausgeführt werden, da die Schnittstellenschaltung 40 bereits galvanisch vom ersten Schaltungsteil 10A getrennt ist. Die Schnittstellenschaltung 40 wird in 1 über die Versorgungsleitung 45 vom Übertrager 18 der Hilfsversorgung 8 versorgt und kann so auch im Stromsparmodus betriebsbereit sein. Auch Betriebsgeräte ohne Hilfsversorgung und/oder ohne Stromsparfunktion liegen jedoch im Rahmen der Erfindung.
In einem Speicher der Steuerung 50 sind Parameter zur Einstellung der Funktionsweise des EVG 10 insgesamt und insbesondere der Schnittstellenschaltung 40 veränderbar hinterlegt. So kann z.B. über die Datenschnittstelle 6 die Dimmkurve programmierbar sein zum Einstellen dynamischer Dimmverläufe. Die Steuerung 50 kann auf diese Weise aber auch konfiguriert werden, z.B. über die DALI-Schnittstelle 6, hinsichtlich des anhand der zweiten Schnittstellenschaltung 40 gemessenen Widerstandswerts eines an die Stellanschlüsse 41, 42 angeschlossenen Widerstands. Hierdurch ist auch eine Anpassung der Schnittstellenschaltung 40 zur Realisierung eines bestimmten Typs von Stellschnittstelle, d.h. ein Umschalten des Funktionsmodus der Schnittstellenschaltung 40, möglich. So kann z.B. von einer Funktionsweise gemäß „LEDset“ auf eine andere marktübliche oder proprietäre Stellschnittstelle umgeschaltet werden. Ferner kann durch das Zusammenwirken der Schnittstellenschaltung 40 und der Steuerung 50 z.B. der Betriebsstrom beider Ausgangskanäle 32; 33 variabel und wahlweise eingestellt werden. Der Betriebsstrom kann ggf. für jeden Ausgangskanal 32; 33 verschieden sein (s. unten).
Die Schnittstellenschaltung 40 ist in Form einer oder mehrerer integrierten Schaltungen und ggf. diskreten Komponenten realisiert, und kann insbesondere eine Konstantspannungsquelle umfassen, welche an den Stellanschlüssen 41, 42 eine quasi konstante Spannung bereitstellt, bei LEDset z.B. 5V. Somit gibt der anzuschließende Widerstand den über die Stellanschlüsse 41, 42 fließenden Strom vor. Dieser Strom kann dann betragsmäßig anhand der Schnittstellenschaltung 40 und/oder der Steuerung 50 erfasst bzw. gemessen werden, z.B. über einen (nicht gezeigten) Shunt-Widerstand an einem A/D-Eingang der Steuerung 50. Dementsprechend kann die Steuerung 50 den Betriebsstrom der Ausgangskanäle 32, 33 durch geeignetes Ansteuern der Schaltwandler 30, 31 einstellen. Es kann im Betriebsmodus je nach gewähltem Stellschnittstellentyp zur Betriebsstromeinstellung anhand der Stellschnittstelle für beide Ausgangskanäle 32, 33 ein identischer oder individueller Betriebsstrom eingestellt werden.
Die Schnittstellenschaltung 40 erlaubt prinzipbedingt den Anschluss einer passiven externen Komponente, insbesondere eines Widerstands. Die Steuerung 50 wertet in Zusammenwirkung mit der Schnittstellenschaltung 40 den aktuell anliegenden Widerstandswert aus und stellt entsprechend die Ausgangs- bzw. Betriebsströme automatisch aufgrund einer Kennlinie oder Funktion ein, z.B. gemäß I_LED = x·I_SET, wobei I_LED den Betriebsstrom des LED-Leuchtmittels 39 und I_SET den erfassten Strom über die Stellanschlüsse 41, 42 bezeichnet.
Diese Reaktionskennlinie bzw. Funktion ist vorzugsweise ebenfalls über die zweite Schnittstellenschaltung 40 und/oder über die digitale Datenschnittstelle 6 programmierbar abgelegt, z.B. durch Veränderung des Faktors x aus der Funktion I_LED = x·I_SET in der Steuerung 50. So kann z.B. die mathematische Relation zwischen Betriebsstrom der Ausgangskanäle 32, 33 und dem ohmschen Widerstandswert an den Stellanschlüsse 41, 42 wahlweise konfiguriert werden, zwecks Kompatibilität des EVGs 10 mit verschiedenen Stellschnittstellen.
Das EVG 10 kann ferner über eine gesonderte DALI-Adresse für jeden Ausgangskanal 32, 33 verfügen und somit auf einfache Weise eine unabhängige Ansteuerung jedes Ausgangskanals 32, 33 ermöglichen. Dies wird durch die Steuerung 50 realisiert. Die beiden Ausgangskanäle 32, 33 können z.B. unterschiedlichen Leuchtgruppen zugewiesen werden. Anwendungsbeispiele hierfür sind, Weiß/Weiß-Farblichtsteuerungen oder Direkt-/Indirekt-Beleuchtungslösungen. Für Anwendungen, in denen keine individuelle Steuerung der EVG-Ausgangskanäle 32, 33 erforderlich ist, kann auf einen sogenannten Einzeladressmodus umgestellt werden, d.h. das EVG 10 hat dann innerhalb einer DALI-Installation nur eine Adresse.
Typischerweise können die nominellen Stromwerte der beiden Ausgangskanäle unabhängig im Bereich von etwa 200...1000 mA eingestellt werden. Neben individueller Einstellung der beiden Ausgangskanäle 32, 33 kann über die Schnittstellenschaltung 40 auch auf einen Parallelbetrieb umgeschaltet werden, in welchem stets der gleiche Stromwert von beiden Ausgangskanälen 32, 33 erzeugt wird. Dies kann die vordefinierte Funktionsweise bei an den Stellanschlüssen 41, 42 angeschlossenem Widerstand, d.h. im Betriebsmodus für die Stellschnittstelle sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, für jeden Ausgangskanal 32, 33 jeweils eine eigene unabhängige Stellschnittstelle mit getrennten Stellanschlüssen und ggf. getrennter Schnittstellenschaltung vorzusehen. Dies erlaubt es, die Betriebsströme kanalindividuell anzupassen.
Die Steuerung 50 wiederum kann für ein übergeordnetes System anhand der eingangsseitigen digitalen Datenschnittstelle 6 Information betreffend das EVG 10 senden, auch Information, welche über die zweite Schnittstellenschaltung 40 erfasst wurde, insbesondere hinsichtlich des angeschlossenen Widerstands zur Stromeinstellung.
Gemäß der Erfindung wird der typische Einstell-Widerstand (hier nicht gezeigt) an den Stellanschlüssen 41, 42 durch ein externes Schnittstellen-Modul (kurz: Modul) ersetzt, welches drahtlos bzw. über Funk konfigurierbar ist.
Ein solches berührungslos konfigurierbares Modul ist in 1 schematisch gezeigt und allgemein mit 100 bezeichnet. Das Modul 100 ist als Zweipol ausgeführt und wird mit beiden Anschlüssen an die Stellanschlüsse 41, 42 des Betriebsgeräts 10 angeschlossen. Das Modul 100 kann sich im Betrieb des EVG 10 aus der Schnittstellenspannung an den Stellanschlüssen 41, 42 versorgen, einen eigenen Energiespeicher aufweisen und/oder bei der Konfiguration aus Funksignalen gespeist werden.
Ein erfindungsgemäßes Modul 100 ist zur selektiven Konfiguration der vom Modul 100 selbst über die Stellanschlüsse 41, 42 aufgenommenen elektrischen Leistung auf einen vorbestimmten Wert ausgeführt. Entsprechende Konfigurationsdaten werden via einer Funkschnittstelle übermittelt und vorgegeben. Auf diese Weise imitiert das Modul 100 wahlweise einen aus einer Vielzahl möglicher externer Widerstände. Für eine Stellschnittstelle mit Konstantspannungsquelle kann insbesondere der vom Modul 100 über die Stellanschlüsse 41, 42 aufgenommene Eingangsstrom passend zum gewünschten Betriebsstrom eingestellt werden.
2–7 zeigen bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Module 200; 300; 400; 500; 600; 700. Nachfolgend näher beschriebene Struktur- und/oder Funktionsmerkmale dieser Ausführungsformen können untereinander kombiniert werden. Funktions- und/oder baugleiche Merkmale sind in 3–7 relativ zu 2 mit jeweils um hundert erhöhten Bezugszeichen versehen. Die Ausführungsformen nach 2–7 veranschaulichen zugleich unterschiedliche Methoden, den Eingangsstrom des Moduls 200...700 und damit den Betriebsstrom in Abstufungen oder quasi wertkontinuierlich zu verändern. Alternativ zur Stromveränderung ist es bei einer Stellschnittstelle mit Konstantstromquelle denkbar, die an den Stellanschlüssen 41, 42 anliegende Spannung zu verändern, wie z.B. mit einer Lösung gemäß 2 möglich.
Als wesentliche Komponenten haben die Module 200...700 einen Mikrocontroller 210...710, welcher mit mindestens einer als Last wirkenden weiteren Komponente und ggf. weiteren Komponenten eine elektronische Steuerschaltung bildet, sowie eine zusätzliche integrierte Schaltung zur Realisierung einer Funkschnittstelle, hier z.B. einen getrennten RFID-Chip 220...720. Der RFID-Chip 220...720 ist vorzugsweise als bidirektionaler, passiver RFID-Transponder ausgeführt.
Alle Module 200...700 können parallel zu den eingangsseitigen Anschlüssen 201, 202...701, 702 jeweils einen hochohmigen Widerstand Rmin Bestimmung des Minimalstroms aufweisen. Der Widerstandswert von Rmin ist so hoch gewählt, dass dieser als Eingangsstrom den Mindeststrom der jeweiligen Stellschnittstelle gewährleitstet, z.B. 0,5mA. Rmin kann dabei unter Berücksichtigung der sonstigen Stromaufnahme des Moduls 200...700 im Nominalbetrieb, dimensioniert sein. Insbesondere der Mikrocontroller 210...710 und der RFID-Chip 220...720 sind bei eingeschaltetem Betriebsgerät 10 über eine jeweilige modulinterne Versorgung ausgehend vom spannungsführenden Anschluss 201...701 versorgt. Aus Rmin und dem weiteren Eigenverbrauch der Steuerschaltung ergibt sich der minimale Betriebsstrom für den bzw. die Ausgangskanäle 32, 33 des Betriebsgeräts 10 (vgl. Beschreibung zu 1).
2–5 zeigen beispielhaft ein Betriebsgerät 10 mit nur einem Ausgangskanal und zwei Versorgungsanschlüssen 13, 15.
Die Versorgung am Versorgungspin 211...711 des Mikrocontrollers 210...710 und am Versorgungspin 221...721 des RFID-Chips 220...720 kann über eine eingangsseitige Versorgungsstufe erfolgen, wie unten zu 6 beschrieben. So kann z.B. die 5V Konstantspannung auf eine geringere interne Spannung, z.B. 2.5V oder 3.3V heruntergeregelt werden. Bevorzugt wird ein davon unabhängig, d.h. passiv programmierbarer RFID-Chip 220...720 verwendet, was auch ohne Energiespeicher bzw. externe Versorgung, z.B. bei ausgeschaltetem oder nicht angeschlossenem Betriebsgerät 10, eine Konfiguration ermöglicht. Ergänzend kann ein RFID-Chip 220...720 mit Energy-Harvesting vorgesehen sein, welcher sofern benötigt auch den Mikrocontroller oder ggf. einen Festspeicherbaustein aus Funksignalen mit Energie versorgt.
Der Mikrocontroller 210...710 kommuniziert jeweils mit dem RFID-Chip 220...720 und umgekehrt über einen zur IC-Kommunikation geeigneten Bus 205...705, z.B. über einen seriellen I2C Datenbus. Anstelle getrennter ICs kann ein Mikrocontroller-IC mit integrierter Funkfunktion, insbesondere mit integriertem RFID-Transponder, eingesetzt werden. Für eine einfache passive Konfiguration ist jedoch ein getrennter RFID-Chip 220–720 mit Passivtransponder bevorzugt.
Die in 2–7 durch einen getrennten RFID-Chip 220...720 realisierte Funkschnittstelle kommuniziert über eine Antenne 230...730 mit einem geeigneten RFID-Gerät. Hierzu ist bevorzugt eine integrierte UHF-Antenne 230...730 vorgesehen, d.h. eine Antennenstruktur, welche in einem Layer der Leiterplatte integriert ist. Die Leiterplatte (nicht gezeigt) trägt dabei alle Komponenten des Moduls 200...700. Die UHF-Antenne 230...730 ist direkt mit dem UHF-Frontend des RFID-Chip 220...720 verbunden. Denkbar ist auch z.B. eine getrennte Chipantenne oder ein RFID-
Chip mit eigener Antenne. Bei einer im PCB integrierten UHF-Antenne 230...730 lassen sich kompakte Gesamtabmessungen der Leiterplatte realisieren, z.B. kleiner als 2 × 3cm.
Die Funkschnittstelle wird gemäß 2–7 durch den RFID-Chip 220...720 als digitale Funkschnittstelle gebildet, z.B. nach ISO/IEC 18000-6. Die Funkschnittstelle soll so aufgeführt sein, dass Konfigurationsdaten passiv in einen nichtflüchtigen Speicher, z.B. in einen Permanentspeicher des RFID-Chips 220...720, geschrieben und dauerhaft gespeichert werden können. Die Konfigurationsdaten werden vom Mikrocontroller 210...710 ausgelesen und so zur Einstellung der Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Moduls 200...700 genutzt. Weiterhin können über die Funkschnittstelle Daten ausgelesen werden, wie z.B. die eindeutige RFID-Kennung, welche eine Modulidentifikation und -adressierte Kommunikation erlaubt. Demnach wird ein RFID-Chip 220...720 mit bidirektionaler Transponderfunktion bevorzugt.
Der RFID-Chip 220...720 hat, nebst UHF-Antennen-Frontend für die UHF-Antenne 230...730, damit verbundener digitaler Funkschnittstelle und einem über die Funkschnittstelle adressierbaren Permanentspeicher, in bevorzugter Ausführung ferner eine integrierte Busschnittstelle zur IC-Kommunikation über den internen Bus 205...705 des Moduls 200...700. Zur Kommunikation mit dem Mikrocontroller 210...710 kann der RFID-Chip 220...720 z.B. eine gängige I2C-Schnittstelle oder dgl. aufweisen. Über den internen Bus 205...705 können die zuvor per Funk eingestellten Konfigurationsdaten, z.B. ein binäres Datenwort bzw. ein binärer Konfigurationswert, zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt ausgelesen werden. Durch Vorgabe der Konfigurationsdaten anhand der Funkschnittstelle ist demnach die im Betrieb des EVG 10 vom Modul 200...700 über den Stellanschluss 201...701 aufgenommene elektrische Leistung berührungslos konfigurierbar.
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele nach 2–5 unterscheiden sich vor allem durch die Art und Weise, wie die Leistungs- bzw. Stromaufnahme des Moduls 200...500 anhand des Mikrocontrollers 210...510 verändert und selektiv eingestellt bzw. angepasst wird. Zunächst werden hierzu jeweils die im RFID-Chip 220...720 gespeicherten Konfigurationsdaten über den Bus 205...705 ausgelesen.
Beim Modul 200 in 2 sind eine Anzahl n, z.B. n = 8, externe Widerstände 212 vorgesehen, wobei jeder Widerstand Rn-1...R0 über einen externen Schalttransistor 214, einzeln parallel zu Rmin zu- oder wegschaltbar ist. Die Widerstände 212 bilden eine Art schaltbare Widerstandsmatrix bzw. Widerstandsnetz. Entsprechend sind ebenfalls eine Anzahl n Schalttransistoren 214 vorgesehen, wobei jeder Schalttransistor Sn-1...S0 über einen entsprechenden als Ausgang konfigurierten I/O-Port des Mikrocontrollers 210 angesteuert wird. Der Schaltzustand der einzelnen Schalttransistoren 214 und damit der durch Parallelschaltung veränderte Gesamtwiderstand an den Eingangsanschlüssen 201, 202 des Moduls 202, wird anhand der aus dem RFID-Chip 220 eingelesenen Konfigurationsdaten, z.B. eines Datenworts, unmittelbar nach dem Aufstarten des Mikrocontrollers 210 eingestellt. In dieser einfachen Ausführung reicht ein preiswerter 8-bit Mikrokontroller mit geringer Anzahl Ports bzw. Pins. Als Konfigurationsdaten kann bereits ein Konfigurationswort mit nur 8-Bit Breite (1 byte) dienen. Mit nur acht, jeweils nacheinander im Widerstandswert in etwa verdoppelten Widerständen Rn-1...R0, kann in 256 Leistungsbzw. Stromstufen eingestellt werden. Beispielsweise kann mit SMD-Widerständen der E24-Reihe und Widerstandswerten von 5Ω, 10Ω, 20Ω, 40Ω, 80Ω, 160Ω, 330Ω, 620Ω und 1300Ω eine Schrittweite von ca. 5µA realisiert werden. Eine größere Anzahl n der Widerstände ermöglicht feinere Abstufungen in der Einstellung, erhöht jedoch die Herstellungskosten des Moduls.
In 3 ist eine Abwandlung von 2 gezeigt, welche sich im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Steuerschaltung des Moduls 300 keine getrennten Schalttransistoren (wie in 2) aufweist. In 3 werden die Ausgangsstufen der I/O-Ports Pn-1...P0 des Mikrocontrollers 310 unmittelbar bzw. selbst als Schalter 314 jeweils in Serie zu den externen Widerständen 312 genutzt. Dementsprechend sind die Widerstände Rn-1...R0 jeweils direkt mit entsprechenden Ports Pn-1...P0 und mit der Masse des Moduls 300 verbunden. Die externen Widerstände 312 können im Modul 300 in Anzahl und Widerstandswert, z.B. wie oben beschrieben, gewählt sein. Bei einer Ausführung nach 3 ist der maximal zulässige Ausgangsstrom der Ports des Mikrocontrollers 310 zu beachten.
Bevorzugt wird daher z.B. ein Mikrocontroller 310 mit Push-Pull-Ausgangsstufen Pn-1...P0 mit komplementärem Transistorpaar, da diese hohen Strom liefern bzw. aufnehmen können. Auch hier sind für das Netzwerk aus externen Widerständen 214 eine der Widerstandsanzahl n entsprechende Anzahl als Ausgänge konfigurierbarer Ports Pn-1...P0 bzw. Pins notwendig. Eine statische Einstellung gemäß 2–3 eignet sich besonders für kleinere Ströme.
Bei einer Stellschnittstelle vom Typ „LEDset“ gilt die Relation I_LED = 1000·I_SET, wobei I_SET spätestens zur Einstellzeit von 10s erreicht sein soll. Dies ist auch mit preiswerten Mikrocontrollern 210, 310 ohne weiteres einzuhalten, da Auslesen der Konfigurationsdaten aus dem Permanentspeicher im RFID-Chip 220; 320 und Einstellen der Ports auch bei geringer Taktrate << 1Mhz und < 100Mhz in unter 1s abgeschlossen ist. Auch mit einem Modul 300 nach 3 wird der Widerstandswert eines konventionellen Widerstands an den Stellanschlüssen nachgebildet, aufgrund dessen das EVG 10 den an den Versorgungsanschlüssen 13, 15 erzeugten Betriebsstrom einstellt.
4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Modul 400, in welchem als Last ebenfalls mindestens ein externer Widerstand 416 direkt an einen Ausgang des Mikrocontrollers 410 und an Masse angeschlossen ist. Wesentlicher Unterschied ist hierbei, dass der Strom durch den Widerstand gepulst bzw. pulsmoduliert ist, vorzugsweise durch PWM-Steuerung des bzw. der Schalter 418 des entsprechenden Ausgangs im Mikrocontroller 410. Gängige Mikrocontroller weisen entsprechende Zusatzausstattung auf (Engl. standalone PWM), bei welcher der Tastgrad durch Wertvorgabe in einem Registerspeicher wählbar ist. Durch Programmierung des Mikrocontrollers 410 zur wahlweisen Vorgabe des Tastgrads basierend auf den Konfigurationsdaten kann der Strom durch den jeweiligen externen Widerstand 416 durch Pulsmodulation quasi wertkontinuierlich von Null bis zum Maximalwert der Ausgangsstufe eingestellt werden. Die Einstellung des Lastverhaltens durch Pulsmodulation ist insbesondere für den Bereich größerer Ströme günstig, da diese i.d.R. mit einem höheren Eigenverbrauch des Mikrocontrollers 410 einhergeht. Ergänzend oder alternativ zur Ausführung mit Ausgangsports bzw. -stufen des Mikrocontrollers 410 als Schaltern kann natürlich eine Topologie mit externen Schaltern (vgl. 5) in Pulsmodulation betrieben werden. Ferner können beide Varianten mit einer statisch einstellbaren Widerstandsmatrix nach dem Prinzip aus 2–3 kombiniert werden (vgl. 7).
5 zeigt eine bevorzugte Weiterbildung zur pulsmodulierten Steuerung aus 4. Das Modul 500 ist zur präziseren Einstellung des Lastverhaltens bzw. der Stromaufnahme ausgeführt. Im Modul 500 nach 5 hat die Steuerschaltung mindestens einen externen Schalttransistor 540, z.B. einen MOSFET. Der Schalttransistor 540 erlaubt zweckmäßig einen größeren Maximalstrom als eine Ausgangsstufe des Mikrocontrollers 510 und/oder geringere Steuerströme. Zur präziseren Stromeinstellung kombiniert das Modul 500 vorzugsweise die beiden nachfolgenden Maßnahmen. Eingangsseitig wird der Steueranschluss des Schalttransistors 540, hier der Gate-Anschluss des MOSFET, über einen Tiefpassfilter aus einem Widerstand 541 und einem Kondensator 543 angesteuert. So kann aus einem pulsweitenmodulieren Signal im stationären Zustand eine im Wesentlichen stabile Gleichspannung am Steueranschluss des Schalttransistors 540 angelegt werden, um so den Transistorstrom bzw. den Einschaltwiderstand R_DS(ON) präzise und ohne Umschaltverluste einzustellen. Der Widerstand 541 ist dabei in Serie zum pulsmodulierten Ausgang des Mikrocontrollers 510 und dem Steueranschluss des Schalttransistors 540 vorgesehen, der Kondensator 543 greift mit einem Pol zwischen Steueranschluss und Widerstand 541 ab und liegt am anderen Pol auf Masse. Als zweite Maßnahme ist ein Abgriff an einem als Shunt wirkenden Widerstand in Serie zum Schalttransistor 540 vorgesehen, welcher eine Messrückführung 545 an einen als Eingang eingerichteten I/O Port des Mikrocontrollers 510 ermöglicht. So wird durch geeignete Programmierung des Mikrocontrollers 510 eine Regelung unter Rückkopplung des Ist-Werts erzielt, d.h. der vom Leitungstransistor über die Anschlüsse 51, 502 gezogene Strom wird gezielt und präzise auf den gewünschten Soll-Wert geregelt. Auch die Variante aus 5 kann mit einer statisch einstellbaren Widerstandsmatrix nach dem Prinzip aus 2–3 kombiniert werden, z.B. um im Bereich kleiner Eingangsströme statisch einzustellen und bei höheren Strömen eine statische Einstellung durch die geregelte Stromeinstellung des Schalttransistors 540 zu ergänzen oder zu ersetzen. Auf diese Weise lassen sich quasi wertkontinuierlich eine sehr hohe Anzahl betragsmäßig verschiedener Lasteinstellungen vornehmen. Die Anzahl einstellbarer Leistungs- bzw. Stromstufen kann dabei grundsätzlich, z.B. bei einem 2-byte Konfigurationswort einige Tausend betragen, bei einer relativ kleinen Anzahl an Ports am Mikrocontroller 510 und an sonstigen Komponenten, insbesondere diskreten Widerständen. Praxisgerecht ist aber, wegen inhärenter Toleranzfelder der Stellschnittstellen, bereits eine Lasteinstellungen mit nur einigen hundert Abstufungen. Alternativ zur Parallelschaltung des Schalttransistors und des Widerstands Rmin für den Minimalstrom gemäß 5 kann man einen niederohmigen Widerstand in Serie zum Schalttransistor vorsehen. Der Widerstand in Serie (Rmax, nicht gezeigt) bestimmt dann den Maximalstrom und erlaubt es einerseits den Shunt-Widerstand zur Strommessung einzusparen und andererseits einen Kurzschluss zu vermeiden.
6 zeigt ein Modul 600, welches die Leistungs- bzw. Stromaufnahme über die Anschlüsse 601, 602 des Moduls 600 glättet bzw. stabilisiert. Hierzu ist eine eingangsseitige Versorgungsstufe 650 am Versorgungsanschluss 601 vorgesehen, welche die Spannung am Pin 611 zur Spannungsversorgung des Mikrocontrollers 610 bzw. am Pin 621 zur aktiven Versorgung des RFID-Chips 620 bereitstellt. Die Versorgungsstufe 650 bildet einen Vierpol zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen 601, 602 und der eigentlichen Steuerschaltung des Moduls 600. Die Versorgungsstufe 650 umfasst einen Spannungsregler 652 in Form eines geeigneten ICs, welcher die Eingangsspannung vom Stellanschluss 41 auf eine geringere Spannung regelt, u.a. um den Eigenverbrauch der integrierten Schaltungen des Moduls zu verringern. Eingangsseitig kann die Versorgungsstufe 650 am Spannungsregler 652 einen ersten Glättungskondensator 654 gegen Spannungsschwankungen aufweisen. Entsprechend kann ausgangsseitig am Spannungsregler 652 ein zweiter Glättungskondensator 656 zum Spannungsausgleich vorgesehen sein. Neben der Stabilisierung der Versorgungsspannung für den Mikrocontroller 610 und den RFID-Chip 620 hat die Versorgungsstufe 650 damit eine Filterfunktion zur Minderung von Leistungsschwankungen. Dies ist insbesondere bei Pulsmodulation an mindestens einem Ausgang des Mikrocontrollers 610 vorteilhaft, d.h. wenn die zeitlich gemittelte Leistungs- bzw. Stromaufnahme mit Hilfe pulsmodulierten Schaltverhaltens eingestellt wird. So zeigt 6 eine Steuerschaltung, welche für sich genommen (ohne die Versorgungsstufe 650) baugleich ist zur Steuerschaltung in 4. Eine Versorgungsstufe 650 nach 6 kann jedoch in jeder Ausführungsform des Moduls vorteilhaft eingesetzt werden.
7 veranschaulicht schließlich einen weiteren Aspekt der Erfindung, wonach ein erfindungsgemäßes Modul 700 in ein LED-Leuchtmittel 70 mit einer Vielzahl LEDs 71 in Serie zu den Versorgungsanschlüssen 73, 75 integriert ist. Das integrierte Modul 700 ist dabei nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ausgeführt, welches die Gestaltung der Steuerschaltung aus 3 mit derjenigen aus 4 vereint.
Demnach hat das Modul 700 ein Netz aus externen diskreten Widerständen 712, welche jeweils gemäß den Konfigurationsdaten über einen als Schalter 714 verwendeten Ausgangsport Pn-1...P0 des Mikrocontrollers 710 als Last wahlweise zu- oder weggeschaltet werden und so eine statische Lasteinstellung erlauben. Ferner ist mindestens ein externer Widerstand 716 vorgesehen, dessen Strom pulsmoduliert, d.h. dynamisch eingestellt wird. Dies erfolgt durch einen entsprechend moduliert angesteuerten Schalter. So kann z.B. wie in 4 ein I/O-Port 718 des Mikrocontrollers 710 in PWM schalten. Am Widerstand 716 ist damit die Last proportional zum Tastgrad der Modulation. Ein weiterer Unterschied in 7 ist, dass der Masseanschluss 702 des Moduls 700 direkt mit dem entsprechenden Versorgungsanschluss 75 (Minuspol) des Leuchtmittels verbunden ist, d.h. ein Anschluss im Vergleich zu 1 eingespart wird.
Abschließend wird ein bevorzugtes Verfahren zum Einstellen des Betriebsstroms an einem Betriebsgerät, passend zum gewünschten LED-Leuchtmittel, erörtert. Es eignet sich für alle Betriebsgeräte, die eine Versorgungsschaltung und eine Stellschnittstelle mit mindestens einem Stellanschluss für einen daran anzuschließenden Widerstand haben, um entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom einzustellen. Das Verfahren verwendet ein separates Modul mit Funkschnittstelle und elektronischer Steuerschaltung, z.B. gemäß einer der 2–7, das am Stellanschluss angeschlossen werden kann.
Ein erfindungswesentlicher Schritt besteht darin, dass anhand der Funkschnittstelle die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung, insbesondere der Eingangsstrom, konfiguriert wird. Dies kann z.B. erfolgen, indem über die Funkschnittstelle Konfigurationsdaten, wie z.B. ein binärer Konfigurationswert, vom Modul empfangen und in einem Permanentspeicher abgelegt werden. Dieser Schritt kann unabhängig vom Betriebsgerät erfolgen, z.B. unmittelbar nach Herstellung des Moduls, beim Einbau des Moduls und des Betriebsgeräts in eine Leuchte, vor dem Anschluss an das Betriebsgerät, nachträglich bei bereits fertiggestellter Leuchte z.B. im Zuge des Leuchtmittelaustauschs, im Großhandel vor Auslieferung von Leuchtmitteln, usw.
Ein weiterer erfindungswesentlicher Schritt besteht darin, dass die Steuerschaltung entsprechend einer zuvor anhand der Funkschnittstelle in das Modul gespeicherten Konfiguration, die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung anpasst, wenn das Modul am Stellanschluss angeschlossen wird, insbesondere bei der Initialisierung der Steuerschaltung. Aufgrund dieser selektiv eingestellten Leistungsaufnahme stellt das Betriebsgerät über seine Stellschnittstelle selbsttätig den Betriebsstrom ein. Bei geeigneter Programmierung der Steuerschaltung, z.B. eines Mikrocontrollers darin, kann das an die vorgegebene Konfiguration angepasste Einstellen der über den Stellanschluss aufgenommenen elektrischen Leistung relativ einfach erfolgen, z.B. wie folgt:

– bei Aufstarten, d.h. unittelbar nach Anschluss des Moduls an den/die Stellanschlüsse, initialisiert der Mikrocontroller sein Betriebsprogramm und bringt dabei u.a. alle I/O Ports auf einen vordefinierten Zustand;
– der Mikrocontroller fordert über einen internen Datenbus eine Übertragung der Konfigurationsdaten aus dem Permanentspeicher an und legt diese in einem eigenen Registerspeicher ab;
– der Mikrocontroller richtet seine I/O Ports als Ausgänge und Eingänge ein und schaltet diese entsprechend der Konfigurationsdaten, z.B. als statische Schalter auf „ein“ oder „aus“ oder in Pulsmodulation z.B. mit einem Tastgrad gemäß den Konfigurationsdaten; und
– (optional) die Steuerschaltung wird in einen Stromsparmodus versetzt, wobei anschließend die Last- bzw. Stromaufnahme über die Stellanschlüsse gemäß der Vorgabe der Konfigurationsdaten erfolgt.

Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich nicht nur aus den angehängten, einzelnen Ansprüchen, sondern aus allen offenbarten Angaben und Merkmalen. Diese und die in den Zeichnungen dargestellten Ausbildungen werden als erfindungswesentlich beansprucht.
Bezugszeichenliste
FIG.1

1: EMV-Filter
2: Gleichrichter
3: Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (PFC)
4: LLC-Resonanzwandler
5: (gedachte) galvanische Entkopplung
6: digitale Datenschnittstelle
7: Optokoppler
8: Hilfsversorgung
9: Schwellwert-Schalter
10: Betriebsgerät (EVG)
10A: Versorgungsschaltung (primärseitiger Teil)
10B: Versorgungsschaltung (sekundärseitiger Teil)
11: Eingangsanschlüsse
12: Optokoppler
13, 15: Versorgungsanschlüsse (1. Kanal)
14, 16: Versorgungsanschlüsse (2. Kanal)
17: erster Übertrager
18: zweiter Übertrager
19: Zwischenkreisknoten
20: Busanschlüsse
21: Teilschaltung zur Spannungsmessung
22: Kleinspannungs-Versorgung
30, 31: Schaltwandler
32: erster Ausgangskanal
33: zweiter Ausgangskanal
34, 35: Schalttransistor
36, 37: Speicherdrossel
38: Vorrichtung zur Spannungsmessung
39: LED-Leuchtmittel
40: Schnittstellenschaltung
41, 42: Stellanschlüsse
43, 44: Signalpfade (zu Steuerung 50)
45: Versorgungsleitung
50: Steuerung
52: erster Treiberausgang
53: zweiter Treiberausgang
56: Signalpfad (zu Schnittstellenschaltung 6)
58: Steuerausgang (für Hilfsversorgung 8)
100: Modul zur Nachahmung eines Widerstands

10: Betriebsgerät
13, 15: Versorgungsanschlüsse
41, 42: Stellanschlüsse
200: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
201, 202: Anschlüsse
205: interner Bus
210: Mikrocontroller
211: Versorgungspin
212: externer Widerstand (Rn-1...R0)
214: Schalttransistor (Sn-1...S0)
220: RFID Chip
221: Versorgungspin
230: UHF-Antenne

10: Betriebsgerät
13, 15: Versorgungsanschlüsse
41, 42: Stellanschlüsse
300: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
301, 302: Anschlüsse
305: interner Bus
310: Mikrocontroller
311: Versorgungspin
312: externer Widerstand (Rn-1...R0)
314: Schalter in Ausgangsstufe bzw. I/O-Port (Pn-1...P0)
320: RFID Chip
321: Versorgungspin
330: UHF-Antenne

10: Betriebsgerät
13, 15: Versorgungsanschlüsse
41, 42: Stellanschlüsse
400: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
401, 402: Anschlüsse
405: interner Bus
410: Mikrocontroller
411: Versorgungspin
416: externer Widerstand
418: Schalter in Ausgangsstufe bzw. I/O-Port
420: RFID Chip
421: Versorgungspin
430: UHF-Antenne

10: Betriebsgerät
13, 15: Versorgungsanschlüsse
41, 42: Stellanschlüsse
500: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
501, 502: Anschlüsse
505: interner Bus
510: Mikrocontroller
511: Versorgungspin
520: RFID Chip
521: Versorgungspin
530: UHF-Antenne
540: Schalttransistor
541: Widerstand
543: Kondensator
545: Messrückführung

600: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
601, 602: Anschlüsse
605: interner Bus
610: Mikrocontroller
611: Versorgungspin
616: externer Widerstand
618: Schalter in Ausgangsstufe bzw. I/O-Port
620: RFID Chip
621: Versorgungspin
630: UHF-Antenne
650: Versorgungsstufe
652: Spannungsregler
654, 656: Glättungskondensator

70: LED-Leuchtmittel
71: LED
73, 75: Anschlüsse
700: Schnittstellen-Modul (z.B. für LEDSet-Schnittstelle)
701: Anschluss (spannungsführend)
702: Masseanschluss
705: interner Bus
710: Mikrocontroller
711: Versorgungspin
712: externer Widerstand (Rn-1...R0)
714: Schalter in Ausgangsstufe bzw. I/O-Port (Pn-1...P0)
716: externer Widerstand
718: Schalter in Ausgangsstufe bzw. I/O-Port
720: RFID Chip
721: Versorgungspin
730: UHF-Antenne

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

DE 102012224348 A1 [0006]
DE 102011087658 A1 [0006]
DE 10051528 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.15.x [0038]
ISO/IEC 18000-6 [0084]

Claims

Betriebsgerät (10) zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom, umfassend eine Versorgungsschaltung (10A, 10B) zur Bereitstellung des Betriebsstroms für mindestens ein Leuchtmittel an zwei ausgangsseitigen Versorgungsanschlüssen (13, 15) und mindestens einen Stellanschluss (41, 42) für einen daran anzuschließenden Widerstand, wobei die Versorgungsschaltung entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom einstellt; dadurch gekennzeichnet, dass am Stellanschluss (41, 42) ein separates Modul (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) mit Funkschnittstelle (220; 320; 420; 520; 620; 720) und elektronischer Steuerschaltung angeschlossen ist, und dass anhand der Funkschnittstelle (220; 320; 420; 520; 620; 720) die vom Modul über den Stellanschluss (41, 42) aufgenommene elektrische Leistung konfigurierbar ist, um den Betriebsstrom berührungslos einstellen zu können.
Betriebsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerschaltung einen Mikrocontroller (210; 310; 410; 510; 610; 710) und mindestens eine als Last wirkende Komponente(212; 312; 416; 540; 616; 712, 716) umfasst, wobei der Mikrocontroller den Strom durch die Last steuert.
Betriebsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerschaltung einen oder mehrere Lastwiderstände (212; 312; 416; 616; 712, 716) umfasst, wobei jeweils ein schaltbarer Ausgang (Pn-1...P0) des Mikrocontrollers (210...710) den Strom durch den jeweiligen Lastwiderstand gemäß einer anhand der Funkschnittstelle (220...720) vorgegebenen Konfiguration steuert.
Betriebsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerschaltung einen als Last wirkenden Transistor (540) aufweist, dessen Stromaufnahme über die Funkschnittstelle konfigurierbar ist und vorzugsweise über eine Messrückführung (545) an einen AD-Eingang des Mikrocontrollers (510) geregelt wird.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (410; 510; 610; 710) mindestens einen Ausgang (418; 618; 718) in Pulsmodulation schaltet, um den gemittelten Strom durch die mindestens eine Last aufgrund des Schaltverhaltens gemäß einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration vorzugeben.
Betriebsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (410; 510; 610; 710) den mindestens einen Ausgang im PWM-Betrieb mit einstellbarem Tastgrad schaltet.
Betriebsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (510) eine wählbare Spannung erzeugt, welche den Ruhestrom des Transistors (540) gemäß einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration steuert.
Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (220...720) zur Funkkommunikation im IFM-Band ausgebildet ist und eine HF-Antenne (230; 330; 430; 530; 630; 730) umfasst.
Betriebsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle einen RFID-Transponder umfasst, welcher in die elektronischen Steuerschaltung integriert oder als separate integrierte Schaltung (220...720) ausgeführt ist.
Betriebsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder passiv programmierbar ist.
Betriebsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle eine integrierte UHF-Antenne (230...730) aufweist.
Betriebsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen als Last an den Stellanschluss angeschlossenen Digitalpotentiometer umfasst, welcher über die Funkschnittstelle programmierbar ist.
Betriebsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul einen an den Stellanschluss angeschlossenen Spannungsregler (652) zur elektrischen Versorgung der elektronischen Steuerschaltung umfasst.
Betriebsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein LED-Leuchtmittel (39; 70) an die Versorgungsanschlüsse angeschlossen ist, wobei das Modul (700) vorzugsweise in das LED-Leuchtmittel (70) integriert ist.
Modul (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700) für ein Betriebsgerät, insbesondere nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1, zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom dadurch gekennzeichnet, dass das Modul an den Stellanschluss des Betriebsgeräts separat anschließbar ist, eine Funkschnittstelle (220; 320; 420; 520; 620; 720) aufweist und eine elektronische Steuerschaltung umfasst; und dass anhand der Funkschnittstelle (220; 320; 420; 520; 620; 720) die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung, insbesondere der Eingangsstrom, konfigurierbar ist, um den Betriebsstrom des Betriebsgeräts berührungslos einstellen zu können.
Modul nach Anspruch 15 und den kennzeichnenden Merkmalen aus einem der Ansprüche 2 bis 14.
LED-Leuchtmittel (70), gekennzeichnet durch ein integriertes Modul (700) nach Anspruch 15 oder 16.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gemittelt vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene Eingangsstrom auf einen Wert im Bereich von ca. 0,1mA bis 5mA konfigurierbar ist.
Verwendung eines Moduls (100...700) nach einem der Ansprüche 15 bis 18 zwecks Nachahmung eines bestimmten Widerstands am Stellanschluss (41, 42) eines Betriebsgeräts (10) zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels, insbesondere nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1.
Verfahren zum Einstellen des Betriebsstroms an einem Betriebsgerät zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels mit dazu passend einstellbarem Betriebsstrom, wobei das Betriebsgerät eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung des Betriebsstroms für mindestens ein Leuchtmittel, mit zwei ausgangsseitigen Versorgungsanschlüssen, an welche das Leuchtmittel anzuschließen ist, und mindestens einen Stellanschluss für einen daran anzuschließenden Widerstand umfasst und die Versorgungsschaltung entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom einstellt, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein separates Modul mit Funkschnittstelle und elektronischer Steuerschaltung vorgesehen wird, welches an den Stellanschluss angeschlossen werden kann; dass anhand der Funkschnittstelle die vom Modul über den Stellanschluss aufzunehmende elektrische Leistung, insbesondere der Eingangsstrom, konfiguriert wird; und dass die Steuerschaltung entsprechend einer anhand der Funkschnittstelle vorgegebenen Konfiguration die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene elektrische Leistung anpasst, wenn das Modul am Stellanschluss angeschlossen wird.