DE102015223071A1

DE102015223071A1 - Farbtemperaturdimmen von AC-versorgten LED-Strecken mittels Phaseninformation

Info

Publication number: DE102015223071A1
Application number: DE102015223071.6A
Authority: DE
Inventors: Eduardo Pereira
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-05-24
Also published as: AT17005U1

Abstract

Es wird eine Betriebsschaltung zum Betrieb von LED-Strecken bereitgestellt, aufweisend wenigstens zwei parallele LED-Strecken, wobei die LED-Strecken dazu ausgelegt sind, Licht im weißen Spektrum zu emittieren, wobei sich die LED-Strecken hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander unterscheiden, und eine mit einer AC-Spannung versorgbare Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, die LED-Strecken mit einer gleichgerichteten AC-Versorgungsspannung und mit einem vorzugsweise einstellbaren Gesamtstrom zu versorgen, und wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, die AC-Spannung auszuwerten und abhängig von einer Phaseninformation, wie bspw. Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt und/oder eine Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen der AC-Spannung, eine Aufteilung des Gesamtstroms auf die parallelen LED-Strecken einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung und ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei parallelen LED-Strecken, wobei basierend auf einer Phaseninformation vorzugsweise eine Farbtemperatur eingestellt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Leuchte, eine LED-Lampe oder ein LED-Modul mit einer solchen Betriebsschaltung. Die Phaseninformation wird durch eine Steuerschaltung ausgewertet, die abhängig von der Auswertung ein Farb- oder Farbtemperaturdimmen mit den wenigstens zwei parallelen LED-Strecken ausführt.
Im Folgenden betrifft ein Dimmen bzw. die Einstellung eines Dimmwerts vorwiegend das Einstellen oder Regeln einer Farbtemperatur, wobei prinzipiell auch eine Veränderung der emittierten Farbe erfolgen kann. Zusätzlich kann ein Helligkeitsdimmen erfolgen, mit dem eine Gesamthelligkeit des von den LED-Strecken emittierten Lichts geregelt wird.
Es ist bekannt, dass Mischlicht einer vorbestimmten Farbtemperatur bzw. Farbe durch Mischen des von wenigstens zwei LED-Strecken emittierten Lichts erzeugt werden kann, wobei das von einer ersten LED-Strecke emittierte Licht und das von einer zweiten LED-Strecke emittierte Licht zumindest Anteile unterschiedlicher Wellenlängen aufweisen. Beispielsweise kann in einem ungedimmten Zustand weißes Mischlicht von der ersten LED-Strecke emittiert werden, das einen höheren längerwelligen Anteil aufweist, während von der zweiten LED-Strecke weißes Mischlicht emittiert wird, das einen höheren kürzerwelligen Anteil aufweist. Abhängig von einem Dimmgrad wird dann der Anteil des jeweiligen weißen Mischlichts eingestellt. Eine Grenze zwischen längerwelligem und kürzwelligem Licht kann beispielsweise bei 500nm liegen.
Dabei kann beispielsweise warmes Weißlicht („warm white“) in einer LED-Strecke auch durch Mischen von wenigstens einer Rotlicht emittierenden LED und von einer farbkonvertierten Blaulicht- oder UV-Licht-LED erzeugt werden. Bei der UV-Licht-LED kann es sich beispielsweise um einen blaues Licht oder UV-Licht erzeugenden Chip handeln, der mit einer Phosphorschicht bedeckt ist, die das blaue Licht bzw. das UV-Licht in längerwelliges Licht mit einer entsprechend anderen Farbe umwandelt. Alternativ kann Weißlicht auch durch eine Mischung von rotem, grünen und blauen (RGB) Licht erzeugt werden, das von jeweils wenigstens einer LED-Strecke mit entsprechenden farbigen LEDs emittiert werden kann.
In der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass sich die wenigstens zwei LED-Strecken hinsichtlich der Farbtemperatur des emittierten Spektrums voneinander unterscheiden.
Die erste LED-Strecke der wenigstens zwei LED-Strecken kann dabei weißes Licht einer ersten Temperatur emittieren, z.B. warmes weißes („warm white“, ww) Licht, während die zweite LED-Strecke der wenigstens zwei LED-Strecken weißes Licht einer zweiten Temperatur emittiert, z.B. kaltes weißes („cold white“, cw) Licht.
Von herkömmlichen Glühlampen sind es Nutzer gewöhnt, beim Dimmen eine Änderung der Farbtemperatur, d.h. der spektralen Verteilung des emittierten Lichts wahrzunehmen. Bei Glühlampen ergibt sich bei zunehmendem Dimmgrad üblicherweise auch eine Verschiebung hin zum wärmeren weißen Licht. Bekannt ist es weiter, anstelle von Glühlampen LED-Leuchtmittel einzusetzen, die eine höhere Energieeffizienz aufweisen, und dass ein Phasenanschnitt eine Dimminformation kodieren kann, um eine Helligkeit von LEDs gemäß einer durch den Phasenanschnitt definierten Dimminformation zu dimmen.
Zudem ist es bekannt, LEDs ausgehend von einer AC-Spannung zu betreiben. Eine geeignete Schaltung weist daher einen Gleichrichter auf, der aus der AC-Spannung eine gleichgerichtete AC-Spannung erzeugt, die dann den LEDs zugeführt wird. Die LED-Strecken weisen zudem jeweils wenigstens ein Schaltelement auf, das wenigstens eine LED in der jeweiligen LED-Strecke überbrückt. Abhängig von dem Verlauf der gleichgerichteten AC-Spannung bzw. des Amplitudenwerts oder Amplitudenhubs der gleichgerichteten AC-Spannung werden LEDs in den LED-Strecken zu- oder abgeschaltet, d.h. aktiviert oder deaktiviert. Insbesondere kann bei ansteigender Amplitude der gleichgerichteten AC-Spannung ein Zuschalten von LEDs erfolgen, während bei einem Abfallen der Amplitude der gleichgerichteten AC-Spannung ein Abschalten von LEDs erfolgen kann, bzw. die LEDs überbrückt werden können. Dieses Betriebsprinzip wird auch mit „AC-LED“ bezeichnet.
Die Erfindung bildet nun den Gedanken dahingehend weiter, dass eine Phaseninformation als Dimmsignal, beispielsweise einen Phasenan- oder einen Phasenabschnitt oder eine Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder -Phasenabschnittsignalen, hinsichtlich eines Farbtemperaturdimmens ausgewertet wird, also als eine Information, die eine gewünschte Farbtemperatur bzw. einen einzustellenden Farbort definiert. Insbesondere kann durch die Phaseninformation eine Einstellung für weißes Mischlicht festgelegt werden.
Eine Signalübertragung mittels einer Phaseninformation hin zu einem mit AC-Spannung versorgten elektrischen Verbraucher, insbesondere einer LED-Lampe oder LED-Modul, kann dadurch erfolgen, dass wenigstens die Signalzustände „Anliegen eines Phasenanschnittsignals/Phasenabschnittsignals“ und „Nicht-Anliegen eines Phasenanschnittsignal/Phasenabschnittsignals“ oder „gleichgerichtete AC-Spannung“ und „nicht gleichgerichtete, also bipolare AC-Spannung“ vorliegen.
Ausgehend von diesen beiden logischen Zuständen lassen sich beliebig komplexe analoge oder digitale Signalprotokolle implementieren. Es lassen sich somit beispielsweise digital kodierte Folgen von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen als Phaseninformation übertragen. Analog ist bspw. eine Auswertung, durch eine Steuereinheit, der Dauer und/oder einer Wiederholrate des jeweiligen logischen Zustands. Für eine digitale Signalübertragung können die beiden genannten physikalischen Zustände als logisch „1“ und „0“ verwendet werden.
Dieses Protokoll kann adressiert oder unadressiert sein. Im Falle einer Adressierung können Daten oder Signale Teil des Protokolls sein.
Die genannte Kommunikationstechnik durch eine Folge/Folgen von selektivem Phasenanschnitt und/oder Phasenabschnitt oder selektives Gleichrichten schließt grundsätzlich nicht aus, dass auf der AC-Versorgungsleitung weitere logische Zustände zusätzlich zu den beiden genannten Zuständen vorliegen können. Diese können bspw. eine PLC-Modulation (power line carrier, hochfrequente Modulation mit vorzugsweise niedriger Amplitude) oder eine zeitweise Unterdrückung der AC-Spannung sein.
Auch lassen sich Phasenabschnitte oder Phasenanschnitte in Kombination mit dem selektiven Gleichrichten implementieren, und es bestehen weitere Kombinationsmöglichkeiten wie beispielsweise eine zusätzliche Amplitudenmodulation.
Es ist auch grundsätzlich möglich, dass z.B. zusätzlich zu der genannten Signalübertragung ein weiteres drahtloses (bspw. Funk, optisch, IR, ...) oder drahtgebundenes Medium (bspw. digitaler und/oder analoger Bus) vorgesehen ist.
Die Steuerschaltung ist dabei in der Lage, die wenigstens zwei parallelen LED-Strecken anzusteuern, einerseits gemäß des oben beschriebenen AC-LED-Prinzips, bei der die Last stufenweise im Verlauf der gleichgerichteten AC-Spannung folgt, und andererseits gemäß einem Mischverhältnis, das abhängig von der durch die Phaseninformation definierte Farbtemperaturvorgabe eingestellt wird.
Die Erfindung stellt daher eine Betriebsschaltung und ein Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche bereit. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einem ersten Aspekt wird eine Betriebsschaltung zum Betrieb von LED-Strecken bereitgestellt, aufweisend wenigstens zwei parallele LED-Strecken, wobei die LED-Strecken dazu ausgelegt sind, Licht im weißen Spektrum zu emittieren, wobei sich die LED-Strecken hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander unterscheiden, und eine mit einer AC-Spannung versorgbare Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, die LED-Strecken mit einer gleichgerichteten AC-Versorgungsspannung und mit einem vorzugsweise einstellbaren Gesamtstrom zu versorgen, und wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, die AC-Spannung auszuwerten und abhängig von einer Phaseninformation, wie bspw. Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt und/oder einer Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen der AC-Spannung, eine Aufteilung des Gesamtstroms auf die parallelen LED-Strecken einzustellen.
Die Steuerschaltung kann die Aufteilung des Gesamtstroms auf die wenigstens zwei parallelen LED-Strecken simultan oder alternierend vornehmen.
Die Steuerschaltung kann wenigstens zwei einstellbare Stromquellen abhängig von der Auswertung der Phaseninformation steuern und die Aufteilung des Gesamtstroms auf die wenigstens zwei parallelen LED-Strecken festlegen. Die wenigstens zwei einstellbaren Stromquellen sind vorzugsweise Teil der Betriebsschaltung.
Jeweils wenigstens einer LED-Strecke kann eine einstellbare Stromquelle zugeordnet sein. Die LED-Strecken können auch ausgehend von einer gemeinsamen einstellbaren Stromquelle versorgt werden. Bei den Stromquellen kann es sich um Konstantstromquellen handeln.
Die Betriebsschaltung kann eine Stellschaltung aufweisen. Die Steuerschaltung kann die Stellschaltung ansteuern. Insbesondere kann die Steuerschaltung durch unterschiedliche Tastverhältnisse die Einschaltzeitdauer der zwei unterschiedlichen LED-Strecken veränderbar einstellen.
Die Stellschaltung kann die Aufteilung des Gesamtstroms auf die parallelen LED-Strecken einstellen.
Die Steuerschaltung kann ein Ansteuersignal an die Stellschaltung ausgeben. Die Stellschaltung kann abhängig von dem Ansteuersignal eine Einschaltzeitdauer der wenigstens zwei unterschiedlichen LED-Stränge veränderbar, und insbesondere alternierend, einstellen.
Die Steuerschaltung kann das Ansteuersignal mit unterschiedlichen Tastverhältnissen ausgeben. Die Stellschaltung kann die Einschaltzeitdauer der wenigstens zwei parallelen LED-Strecken abhängig von den Tastverhältnissen veränderbar einstellen.
Jede der wenigstens zwei parallelen LED-Strecken kann eine oder mehrere LEDs und ein oder mehrere Schaltelemente aufweisen. Jeweils wenigstens eine der LEDs einer LED-Strecke kann durch ein von der Steuerschaltung gesteuertes Schaltelement überbrückbar sein.
Die Steuerschaltung kann einen Verlauf der gleichgerichteten Versorgungsspannung erfassen und davon abhängig die Schaltelemente selektiv aktivieren und/oder deaktivieren.
Jede LED-Strecke kann lediglich LEDs eines Typs aufweisen.
Wenigstens eine LED-Strecke kann LEDs unterschiedlichen Typs aufweisen, insbesondere LEDs, die Licht unterschiedlicher Farbtemperatur emittieren.
In einem weiteren Aspekt wird eine Leuchte, eine LED-Lampe oder ein LED-Modul mit einer Betriebsschaltung bereitgestellt, wie sie vorstehend beschrieben ist.
In noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb von LED-Strecken bereitgestellt, wobei wenigstens zwei parallele LED-Strecken Licht im weißen Spektrum emittieren und sich hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander unterscheiden, und wobei eine mit einer AC-Spannung versorgbare Steuerschaltung die LED-Strecken mit einer gleichgerichteten AC-Versorgungsspannung und mit einem vorzugsweise einstellbaren Gesamtstrom versorgt, und wobei die Steuerschaltung die AC-Spannung auswertet und abhängig von einer Phaseninformation, wie bspw. Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt und/oder einer Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen der AC-Spannung, eine Aufteilung des Gesamtstroms auf die parallelen LED-Strecken einstellt.
Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch ein erstes Beispiel einer Betriebsschaltung;
2 schematisch ein weiteres Beispiel einer Betriebsschaltung;
3 schematisch eine Betriebsschaltung, die einen Ausgangspunkt der Erfindung darstellt;
4 schematisch eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung; und
5 schematisch eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung.
Zunächst soll anhand der 1 und 2 ein möglicher Schaltungsaufbau einer Betriebsschaltung und eine prinzipielle Funktionsweise erläutert werden. Eine detailliertere Ausgestaltung der Erfindung soll dann besonders mit Blick auf die 4 und 5 beschrieben werden. Technisch gleiche Elemente werden insbesondere weitestgehend gleich bezeichnet.
Um z.B. eine LED-Lampe, die mit zunehmender Dimmung ein „wärmeres“ Licht abgibt bzw. die eine Einstellung eines Farborts zulässt, zu schaffen, wird neben einer LED-Strecke mit einer ersten spektralen Charakteristik eine weitere LED-Strecke mit einer davon abweichenden spektralen Charakteristik parallel betrieben. Insbesondere unterscheiden sich die LED-Strecken hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander.
Beispielsweise kann eine LED-Strecke lediglich LEDs eines Typs aufweisen, während die zweite LED-Strecke LEDs eines anderen Typs einsetzen kann. Die erste LED-Strecke kann z.B. kaltes weißes Licht (cold white, cw) emittieren, die zweite LED-Strecke dann z.B. warmes weißes (warm white, ww) Licht.
Es ist jedoch auch möglich, dass eine LED-Strecke weißes Licht und die andere LED-Strecke beispielsweise bernsteinfarbenes Licht emittiert. Selbstverständlich können statt Weißlicht emittierende LED-Strecken auch farbige LED-Strecken eingesetzt werden (beispielsweise rote, gelbe, blaue und/oder grüne LEDs). Die LED-Strecken können selbstverständlich auch LEDs unterschiedlichen Typs aufweisen, um so beispielsweise einen bestimmten Tönungswert einzustellen bzw. einen bestimmten Farbeindruck hervorzurufen. So können beispielsweise eine oder mehrere gelbe, rote oder andersfarbige LEDs zusammen mit weißen LEDs eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, weiße LEDs mit unterschiedlicher Farbtemperatur in einer LED-Strecke seriell zu verbinden, und dann das Vermischen durch selektives aktivieren/deaktivieren der unterschiedlichen weißen LEDs zu erreichen, wobei, wie gesagt, weiterhin das AC-LED-Betriebsprinzip beibehalten wird. Dazu werden die Schaltelemente leitend/ nicht-leitend geschaltet von der Steuerschaltung.
1 zeigt nun schematisch ein Blockschaltbild einer Betriebsschaltung. Ein Gleichrichtermodul 20 wird mit einer Wechselspannung 10 versorgt. Das Gleichrichtermodul 20 erzeugt eine gleichgerichtete Wechselspannung 11. Die gleichgerichtete Wechselspannung 11 versorgt dann eine Stromquelle 21, insbesondere eine Gleichstromquelle, die vorzugsweise als Gleichspannungswandler ausgebildet ist. Der Gleichspannungswandler kann als isolierender Sperrwandler realisiert sein. Die Gleichstromquelle erzeugt dann einen Gesamtstrom I_G, der den wenigstens zwei LED-Strecken 22 zugeführt wird. Unter einer LED-Strecke ist hierbei zu verstehen, dass die LED-Strecke wenigstens eine LED, vorzugsweise jedoch mehrere in Serie geschaltete LEDs aufweist. Die Stromquelle 21 kann auch mit dem Gleichrichtermodul 20 in einem einzigen bzw. einzelnen Modul kombiniert sein. Eine Dimmeinrichtung 24 erzeugt ein Dimmsignal 15a, welches der Betriebsschaltung zugeführt wird. Die Stromquelle kann den Gesamtstrom I_G abhängig von dem Dimmsignal 15a erzeugen.
Somit kann das Signal 15a die erste Stromquelle 21 dazu veranlassen, einen konstanten Gleichstrom I_G einer einstellbaren Stromstärke zu erzeugen, um damit die Lichtquelle 22 zu betreiben. Die Dimmeinrichtung 24 bestimmt vorzugsweise, dass das Signal 15a in Abhängigkeit eines Dimmwerts festgelegt wird, der beispielsweise von einem Nutzer an einem Dimmer eingestellt wird. Insbesondere kann als Dimmsignal ein Phasenanschnitt oder ein Phasenabschnitt ausgewertet werden, der häufig von Phasenanschnitts- bzw. Phasenabschnittsdimmern erzeugt wird. Die AC-Wechselspannung, die dem Gleichrichter 20 zugeführt wird, weist dann entsprechend einen Phasenanschnitt und/oder einen Phasenabschnitt auf, der auch nach der Gleichrichtung durch den Gleichrichter 20 in der gleichgerichteten Wechselspannung vorhanden ist.
In 2 ist ein weiteres Beispiel dargestellt. Der Aufbau entspricht dabei weitgehend dem Aufbau aus 1. Zusätzlich beinhaltet die Schaltung hier eine Steuerschaltung 23, welche ein Signal 13 verarbeitet, das Rückschlüsse auf die gegenwärtige Farbtemperatur des Lichts, welches von den wenigstens zwei parallelen LED-Strecken bzw. der Lichtquelle 22 erzeugt wird, zulässt. Hier wird ein Dimmsignal 15b der Steuerschaltung 23 zugeführt. Die Steuerschaltung 23 kann aus dem Dimmsignal 15b und/oder dem Signal 13 ein Steuersignal zur Ansteuerung der LED-Strecken erzeugen. Zusätzlich zu dem Dimmsignal 15b und dem Signal 13 können weitere Signale von der Steuerschaltung 23 für die Steuerung der LED-Strecken 22 vorgesehen sein. So ist es zum Beispiel denkbar, dass ein zusätzliches Temperatursignal verarbeitet wird. Da die LEDs eine Temperaturcharakteristik aufweisen, ist es hilfreich, die gegenwärtige Temperatur zur Steuerung der LEDs zu berücksichtigen. Insbesondere, um die Farbtemperatur bei einem bestimmten Dimmwert konstant zu halten, ist die Nutzung eines Temperatursignals vorteilhaft. LEDs unterschiedlichen Typs und damit unterschiedlicher Wellenlänge weisen nämlich häufig unterschiedliche Temperaturcharakteristiken auf. Dies bedeutet, dass bei einer Temperaturveränderung die Mischung des Lichts der Lichtquelle 22 durch die Steuereinheit 23 angepasst wird.
Das Dimmen in den 1 und 2 kann sich auf ein Helligkeitsdimmen und/oder auf ein Farbtemperaturdimmen beziehen.
3 zeigt nun eine Betriebsschaltung, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung darstellt. Ausgehend von Eingangsanschlüssen E1, E2 wird dem Gleichrichtermodul 20 eine Wechselspannung AC zugeführt, die von dem Gleichrichtermodul 20 in eine gleichgerichtete Wechselspannung überführt wird. Eine Steuerschaltung SS wertet die gleichgerichtete Wechselspannung aus. Dazu kann die Steuerschaltung SS eine adaptive Erfassungsschaltung 1 und eine Auswertungsschaltung 2 aufweisen. Abhängig von der gleichgerichteten AC Spannung steuert die Steuerschaltung SS Schaltelemente S1, S2, S3 an, die dazu eingerichtet sind, exemplarisch vorgesehene LEDs L1, L2, L3 einer LED-Strecke 5 selektiv zu überbrücken. Zum überbrücken werden die Schaltelemente S1, S2, S3 leitend geschaltet/aktiviert. Selbstverständlich kann die Schaltung weniger aber auch wesentlich mehr Schaltelemente und LEDs aufweisen. Die Schaltelemente werden abhängig von dem momentanen Wert der Spannungs-Amplitude der gleichgerichteten Wechselspannung geöffnet oder geschlossen, um einen vorgegebenen Arbeitspunkt der Last zu garantieren (AC-LED).
Ein Strom I durch die LEDs L1, L2, L3 wird durch eine Stromquelle 4 reguliert, die von der Steuerschaltung SS gesteuert wird. Die Steuerschaltung SS kann also ein Dimmen der LEDs dadurch erreichen, dass sie eine Amplitude des von der Stromquelle 4 bereitgestellten Stroms I ändert. In 3 wir folglich der Strom I lediglich der LED-Strecke 5 mit den seriellen LEDs L1, L2 und L3 zugeführt.
4 zeigt eine Betriebsschaltung, die auf der Betriebsschaltung aus 3 basiert, jedoch zwei parallele LED-Strecken 5a, 5b aufweist. Die beiden LED-Strecken 5a, 5b sind hier ebenfalls mit jeweils 3 LEDs L1a, L2a, L3a bzw. L1b, L2b, L3b dargestellt. Weiter gezeigt sind korrespondierende Schaltelemente S1a, S2a, S3a bzw. S1b, S2b, S3b, die die LEDs der LED-Strecken 5a, 5b jeweils selektiv überbrücken können. Wiederum ist zu verstehen, dass mehr oder weniger LEDs und Schaltelemente je LED-Strecke 5a, 5b vorgesehen sein können. Weiter kann ein Schaltelement mehrere LEDs selektiv überbrücken. Als Schaltelement können Transistoren (bipolar, FET, MOSFET) eingesetzt werden.
Ebenfalls gezeigt ist eine Steuerschaltung SS1, die wiederum eine adaptive Erfassungsschaltung 1 und eine Auswerteschaltung 2 aufweist. Die adaptive Erfassungsschaltung 1 erfasst eine Phaseninformation der gleichgerichteten AC-Spannung, d.h. insbesondere Phasenan- und/oder Phasenabschnittsdauer und/oder einer Folge von Phasenan und/oder -abschnittsignalen, welche gemäß einem digitalen Signalprotokoll übertragen werden können. Die Phaseninformation kann auch aus der zugeführten AC Wechselspannung selbst erfasst werden. Die Phaseninformation wird dann von einer Auswerteschaltung 2 ausgewertet. Weiter steuert die Steuerschaltung SS1 zwei steuerbare Stromquellen 4a und 4b an abhängig von der Phaseninformation. Insbesondere ist für jede der wenigstens zwei LED-Strecken 5a, 5b eine der Stromquellen 4a und 4b vorgesehen. Es können auch mehrere LED-Strecken einer Stromquelle zugeordnet sein. Somit kann die Steuerschaltung SS1 einen Strom durch jede der zwei LED-Strecken 5a, 5b separat einstellen. Ein den zwei LED-Strecken 5a, 5b zugeführter Gesamtstrom I_G wird so auf die LED-Strecken 5a, 5b verteilt. Die erste Stromquelle 4a regelt, abhängig von der Ansteuerung durch die Steuerschaltung SS1, z.B. einen Strom I_ww durch die erste LED-Strecke 5a. Die zweite Stromquelle 4b regelt, abhängig von der Ansteuerung durch die Steuerschaltung SS1, z.B. einen Strom I_cw durch die zweite LED-Strecke 5b.
Beispielsweise kann, wenn lediglich warm-weiße LEDs in der ersten LED-Strecke 5a und lediglich kalt-weiße LEDs in der zweiten LED-Strecke 5b vorgesehen sind, durch die Ansteuerung der Stromquellen 4a und 4b ein weißes Mischlicht erzeugt werden, dass zwischen dem Farbtemperaturpunkt der ersten LED-Strecke 5a und dem Farbtemperaturpunkt der zweiten LED-Strecke 5b liegt.
Zusätzlich angedeutet ist weiter ein Eingang der Steuerschaltung SS1, über den der Steuerschaltung SS1 von einer Eingabeschaltung 6 Informationen zugeführt werden können. Die Eingabeschaltung 6 stellt eine Möglichkeit dar, der Steuerschaltung SS1 weitere Eingaben zuzuführen. So kann beispielsweise ein Potentiometer vorgesehen sein, dass explizit eine Einstellung des Farbtemperaturwerts oder eines zusätzlichen Helligkeitsdimmwerts vorgibt. Ebenfalls können eine Sicherung und/oder ein Widerstand mit der Steuerschaltung SS1 verbunden sein, die abhängig von ihrem Sicherungs- oder Widerstandswert, einen einzustellenden Farbtemperaturwert definieren. So kann schon zum Produktionszeitpunkt ein Farbtemperaturwert festgelegt werden, indem mit der Auswerteschaltung bereits dann ein Widerstand oder eine Sicherung verbunden wird. Es können auch andere Signale der Steuerschaltung zugeführt werden über den Eingang 6, die eine Farbtemperatur vorgeben, z.B. Bus-Signale von einem Bus, insbesondere DALI-Bus.
Die Ansteuerung der Schaltelemente S1a, S2a, S3a bzw. S1b, S2b, S3b durch die Steuerschaltung SS1 ist durch gestrichpunktete Linien ausgehend von der Steuerschaltung SS1 bzw. der Auswerteschaltung 2 schematisch dargestellt.
Wie weiter mit Blick auf 5 gezeigt, die im Wesentlichen der 4 entspricht, ist es nicht unbedingt notwendig, separate Stromquellen für jeweils wenigstens eine LED-Strecke vorzusehen. Wie in 5 dargestellt, kann auch eine Stellschaltung 7 in Serie mit den wenigstens zwei LED-Strecken 5a, 5b vorgesehen sein.
Die 5 zeigt wiederum lediglich eine einzige Stromquelle 4‘. Eine Stellschaltung 7 regelt nun, zu welchem Grad die wenigstens zwei LED-Strecken 5a, 5b angesteuert werden, bzw. wie ein Gesamtstrom I_G auf die LED-Strecken 5a, 5b aufgeteilt wird. Die LEDs und Schaltelemente der LED-Strecken entsprechen im Wesentlichen denen aus 4 und sind nicht separat bezeichnet. Dabei kann die Stellschaltung 7 die Verteilung des Gesamtstroms I_G auf die wenigstens zwei LED-Strecken 5a, 5b einstellen.
Insbesondere kann beispielsweise durch eine Steuerschaltung SS2, die im Wesentlichen der Steuerschaltung SS1 entspricht, ein Signal an die Stellschaltung 7 ausgegeben werden, das die Aufteilung des Gesamtstroms I_G vorgibt. Dieses Signal kann beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal (PWM-Signal) sein. Dieses Signal weist eine im Wesentlichen konstante Periodendauer auf und oszilliert zwischen zwei verschiedenen Spannungspegeln. Prinzipiell wird das Signal also in schneller Folge ein- und ausgeschaltet. Das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit kann dabei variieren und von der Steuerschaltung SS2 eingestellt werden. Das Verhältnis wird als Tastverhältnis (Duty-Cycle) bezeichnet. So kann z.B. durch Vorgabe des Tastverhältnisses durch die Steuerschaltung SS2 und über das der Stellschaltung 7 zugeführte Signal eine Farbtemperatur für die LED-Strecken 5a, 5b eingestellt werden. Die Ausschaltzeitdauer kann den Dimmgrad für die eine LED-Strecke 5a vorgeben, während die Einschaltzeitdauer den Dimmgrad für die andere LED-Strecke 5b vorgibt.
Die LED-Strecken können jedoch auch alternierend gemäß dem Tastverhältnis betrieben werden. So kann die Steuerschaltung SS2 die Stellschaltung 7 mit dem Signal ansteuern und so definieren, für welche Dauer die wenigstens zwei LED-Strecken 5a, 5b jeweils eingeschaltet werden sollen. Insbesondere kann beispielsweise die Einschaltzeitdauer des PWM-Signals die Einschaltzeitdauer einer ersten LED-Strecke 5a vorgeben und die Ausschaltzeitdauer die Einschaltzeitdauer der zweiten LED-Strecke 5b. Durch eine hohe Frequenz des Signals (vorzugsweise 100Hz oder höher) kann ein Flackereffekt vermieden werden.
Insbesondere teilt also die Stellschaltung 7 den Gesamtstrom I_G dynamisch auf die wenigstens zwei LED-Strecken in die Ströme I_cw und I_ww auf. Wiederrum wird durch Einstellung der Stromamplitude der Stromquelle 4‘ der Gesamtstrom I_G gesteuert.
Die Steuerschaltung SS1, SS2 kann also in den 4 und 5 einerseits die Farbtemperatur durch Aufteilung des Gesamtstroms I_G auf die LED-Strecken 5a, 5b einstellen, Im Bereich zwischen den Farbtemperaturen der wenigstens zwei LEDs. Zudem kann auch durch Regelung des Gesamtstroms I_G ein Helligkeitsdimmen erfolgen.

Claims

Betriebsschaltung zum Betrieb von LED-Strecken, aufweisend – wenigstens zwei parallele LED-Strecken (5a, 5b), wobei die LED-Strecken (5a, 5b) dazu ausgelegt sind, Licht im weißen Spektrum zu emittieren, wobei sich die LED-Strecken (5a, 5b) hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander unterscheiden, und – eine mit einer AC-Spannung versorgbare Steuerschaltung (SS1, SS2), die dazu ausgelegt ist, die LED-Strecken (5a, 5b) mit einer gleichgerichteten AC-Versorgungsspannung und mit einem vorzugsweise einstellbaren Gesamtstrom (I_G) zu versorgen, und wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, die AC-Spannung auszuwerten und abhängig von einer Phaseninformation, wie bspw. Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt und/oder eine Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen der AC-Spannung, eine Aufteilung des Gesamtstroms (I_G) auf die parallelen LED-Strecken (5a, 5b) einzustellen.
Betriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, die Aufteilung des Gesamtstroms (I_G) auf die wenigstens zwei parallelen LED-Strecken (5a, 5b) simultan oder alternierend vorzunehmen.
Betriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) wenigstens zwei einstellbare Stromquellen (4a, 4b) abhängig von der Auswertung der Phaseninformation steuert und die Aufteilung des Gesamtstroms (I_G) auf die wenigstens zwei parallelen LED-Strecken (5a, 5b) für jede der wenigstens zwei parallelen LED-Strecken (5a, 5b) festlegt.
Betriebsschaltung nach Anspruch 3, wobei jeweils eine Stromquelle (4a, 4b, 4‘) in Serie mit jeweils wenigstens einer LED-Strecke (5a, 5b) angeordnet ist.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei jeweils wenigstens einer LED-Strecke (5a, 5b) eine einstellbare Stromquelle (4a, 4b, 4‘) zugeordnet ist.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Betriebsschaltung eine Stellschaltung (7) aufweist, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, die Stellschaltung (7) anzusteuern.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Stellschaltung (7) dazu eingerichtet ist, die Aufteilung des Gesamtstroms (I_G) auf die parallelen LED-Strecken (5a, 5b) einzustellen.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, ein Ansteuersignal an die Stellschaltung (7) auszugeben, und wobei die Stellschaltung (7) dazu eingerichtet ist, abhängig davon eine Einschaltzeitdauer der wenigstens zwei unterschiedlichen LED-Strecken (5a, 5b) veränderbar, und insbesondere alternierend, einzustellen.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, das Ansteuersignal mit unterschiedlichen Tastverhältnissen auszugeben, und wobei die Stellschaltung (7) dazu eingerichtet ist, die Einschaltzeitdauer der wenigstens zwei parallelen LED-Strecken (5a, 5b) abhängig von den Tastverhältnissen veränderbar einzustellen.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei jede der wenigstens zwei parallelen LED-Strecken (5a, 5b) eine oder mehrere LEDs (L1a, L2a, L3a, L1b, L2b, L3b) und ein oder mehrere Schaltelemente (S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b) aufweist, und wobei jeweils wenigstens eine der LEDs (L1a, L2a, L3a, L1b, L2b, L3b) einer LED-Strecke (5a, 5b) durch ein von der Steuerschaltung (SS1, SS2) gesteuertes Schaltelement (S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b) überbrückbar ist.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) dazu eingerichtet ist, einen Verlauf der gleichgerichteten Versorgungsspannung zu erfassen und davon abhängig die Schaltelemente (S1a, S2a, S3a, S1b, S2b, S3b) selektiv zu aktivieren und/oder zu deaktivieren.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei jede LED-Strecke (5a, 5b) lediglich LEDs eines Typs aufweist.
Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine LED-Strecke (5a/5b) LEDs unterschiedlichen Typs aufweist, insbesondere LEDs, die Licht unterschiedlicher Farbtemperatur emittieren.
Leuchte, LED-Lampe oder LED-Modul mit einer Betriebsschaltung nach einem der vorgehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb von LED-Strecken, wobei – wenigstens zwei parallele LED-Strecken (5a, 5b) Licht im weißen Spektrum emittieren und sich hinsichtlich der Farbtemperatur ihres Spektrums voneinander unterscheiden, und wobei – eine mit einer AC-Spannung versorgbare Steuerschaltung (SS1, SS2) die LED-Strecken (5a, 5b) mit einer gleichgerichteten AC-Versorgungsspannung und mit einem vorzugsweise einstellbaren Gesamtstrom (I_G) versorgt, und wobei die Steuerschaltung (SS1, SS2) die AC-Spannung auswertet und abhängig von einer Phaseninformation, wie bspw. Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt und/oder eine Folge von Phasenanschnittsignalen und/oder Phasenabschnittsignalen der AC-Spannung, eine Aufteilung des Gesamtstroms (I_G) auf die parallelen LED-Strecken einstellt.