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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend ein LED-Leuchtenmodul und ein Energieversorgungsmodul für dieses LED- Leuchtenmodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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LED-Leuchtmodule sind durch die hohe Energieeffizienz ihrer als Lichtquellen verwendeten LEDs attraktiv. Diese hohe Energieeffizienz ist durch ihren Aufbau begründet. Ein entscheidendes Merkmal dieses Aufbaus ist, dass LED-Leuchtenmodule eine exponentielle Strom-Spannungs-Kennlinie aufweisen. Betreibbar ist ein LED-Leuchtenmodul aufgrund seines geringen Innenwiderstandes nur über einen einzuprägenden Betriebsstrom. Die sich infolge dieses Betriebsstroms einstellende, über dem LED-Leuchtenmodul und damit über die LEDs abfallende Spannung, auch Flussspannung genannt, bestimmt sich nach der Strom-Spannungs-Kennlinie. Typischerweise werden LED-Leuchtenmodule im Niedervoltbereich betrieben, etwa zwischen 3 V und 42 V, je nach Auslegung des LED-Leuchtenmoduls.
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Zur Energieversorgung der LED-Leuchtenmodule werden zur Bereitstellung der erforderlichen Spannung typischerweise ein Schaltnetzteil sowie zur Strombegrenzung Konstantstromsenken genutzt. Mittels einer internen Regelung regelt das Schaltnetzteil seine am Ausgang abgegebene Spannung auf einen vorgegebenen Wert. Eine solche Regelung erfolgt über eine an einem Spannungsteiler gemessene Messspannung. Der Spannungsteiler ist hierfür am Ausgang des Schaltnetzteils als separater Messkreis angeordnet. Mithilfe dieses Spannungsteilers wird eine konstante Spannung am Ausgang des Schaltnetzteils sichergestellt. Am Ausgang des Schaltnetzteils sind zudem das LED-Leuchtenmodul sowie die Konstantstromsenke in Reihe angeschlossen. Die nach Art eines Linearreglers aufgebaute Konstantstromsenke prägt den Betriebsstrom des LED-Leuchtenmoduls in den Schaltkreis ein. Durch den Aufbau als Linearregler kann die Konstantstromsenke auch zum Ausgleich von Rippels, die in der Spannung des Schaltnetzteils vorhanden sind, genutzt werden.
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Problematisch ist, dass die vorstehend erwähnte Strom-Spannungskennlinie von LED-Leuchtenmodulen temperatur- und exemplarabhängig und damit nicht vorhersagbar ist. Jede einzelne LED eines LED-Leuchtenmoduls kann eine Variation von einer Normkennlinie bis zu ±3 V bewirken. Um ein LED-Leuchtenmodul mit dem vorstehend genannten Schaltungsaufbau betreiben zu können, muss die am Ausgang des Schaltnetzteils abgegebene Konstantspannung daher so hoch gewählt sein, dass unter Berücksichtigung der möglichen Abweichungen von der Normkennlinie in jedem Fall die erforderliche Spannung zum Betrieb des LED-Leuchtenmoduls zur Verfügung steht. Nachteilig ist, dass zur Einprägung eines vorbestimmten Stromes die Konstantstromsenke im Falle einer niedrigeren Flussspannung die Differenz zwischen der am Ausgang des Schaltnetzteils anliegenden Spannung und der Flussspannung in Wärme umwandeln muss. Dieses wird als nicht übermäßig energieeffizient angesehen. Für eine energieeffizientere Steuerung ist aus
US 6 864 641 B2 ,
DE 10 2006 059 355 A1 und
DE 10 2010 054 899 A1 bekannt, die an einer auch zum PWM-Dimmen genutzten Stromsenke abfallende Spannung zur Steuerung des Schaltnetzteils zu verwenden. Hierdurch wird gewährleistet, dass nur diejenige Spannung von dem Schaltnetzteils bereitgestellt wird, die tatsächlich im Verbraucherkreis benötigt wird.
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Ein weiteres Problem bei der vorstehend vorgestellten Schaltungstopologie ist das Dimmen. Auch wenn mit der Schaltungstopologie Dimmen durch eine Verringerung des Betriebsstroms grundsätzlich möglich ist, so nimmt die Energieeffizienz im Dimmmodus noch weiter ab, da die Differenz zwischen Flussspannung und Ausgangsspannung des Schaltnetzteils größer wird. Eine weitere Möglichkeit des Dimmens schlägt
US 9,578,704 B2 vor, bei dem ein Dimmen jedes einzelnen LED-Kanals der LED-Leuchteinheiten über ein MOSFET offenbart wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung bereitzustellen, bei der das Energieversorgungsmodul energieeffizienter ausgestaltet ist und auch ein feinschrittiges Dimmen energieeffizient ermöglicht wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Anordnung, umfassend ein LED-Leuchtenmodul und ein Energieversorgungsmodul mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1.
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Bei dieser Anordnung ist diejenige Spannung, anhand der das Schaltnetzteil des Energieversorgungsmoduls seine Ausgangsspannung regelt, diejenige Spannung, die über der Konstantstromsenke im Betrieb abfällt. Diese Spannung liegt zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Konstantstromquelle an. Daher wird die Messspannung zum Regeln des Schaltnetzteils nicht wie im Stand der Technik mittels eines separaten Spannungsteilers gemessen, sondern unmittelbar im bzw. über den LED-Leuchtenmodulkreis. Durch das Schaltnetzteil wird daher nur diejenige Spannung bereitgestellt, die tatsächlich im Verbraucherkreis benötigt wird. Die mit dem LED-Leuchtenmodul in Reihe geschaltete Konstantstromsenke stellt für die durch das Schaltnetzteil zu messende Messspannung ein Spannungsteiler dar, sodass das Schaltnetzteil nur anhand der über der Konstantstromsenke abfallenden Spannung geregelt wird. Da die Schaltnetzteilregelung auf Änderungen im Verbraucherkreis reagiert, ist die Ausgangspannung des Schaltnetzteils an die erforderliche Spannung im Verbraucherkreis angepasst, sodass dieser Schaltungsaufbau auch adaptiv gegenüber der als variabel anzunehmenden Flussspannung des LED-Leuchtenmoduls ist. Wird dem Schaltnetzteil als Sollspannung beispielsweise 1,25 V vorgegeben, so wird durch die Schaltnetzteilregelung genau eine solche Ausgangsspannung bereitgestellt, damit über der Konstantstromsenke 1,25 V abfallen. Der Spannungsabfall über der Konstantstromsenke wird typischerweise auf einen Mindestwert gelegt, bei dem die Konstantstromsenke noch funktionsfähig ist. Um die Betriebssicherheit zu erhöhen, ist es sinnvoll, einen leicht höheren Wert anzunehmen.
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Durch die Regelung des Schaltnetzteils mittels der Spannung, die über der Konstantstromsenke als Messspannung abfällt, ist die Konstantstromsenke energieeffizienter. Während im Stand der Technik die Differenz zwischen der Summe aus Flussspannung des LED-Leuchtenmoduls und benötigter Spannungsabfall zum Betrieb der Konstantstromsenke einerseits und zur Verfügung gestellten Spannung am Ausgang des Schaltnetzteils andererseits durch den Linearregler in der Konstantstromsenke in Wärme umgewandelt werden musste, ist diese Differenz beim Gegenstand der vorgestellten Erfindung dauerhaft auf ein Minimum reduziert. Daher müssen auch aufwendige Kühlvorrichtungen nicht vorgesehen werden. Die Ausgangsspannung am Schaltnetzteil wird so geregelt, dass sie der Summe aus Flussspannung des LED-Leuchtenmoduls und der Spannung, die zum Betrieb der Konstantstromsenke benötigt wird, entspricht. Durch den Abgriff der Messspannung zwischen Konstantstromsenke und LED-Leuchtenmodul ist die nicht konstante Flussspannung für die Regelung ohne Belang.
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Die Konstantstromsenke setzt sich in einer Ausgestaltung zusammen aus einem Operationsverstärker, einem Transistor und einem Widerstand. Der Widerstand ist an dem Emitter des Transistors angeschlossen, der Ausgang des Operationsverstärkers an der Basis des Transistors. Die über dem Widerstand abfallende Spannung dient als Messspannung für den Operationsverstärker, der diese mit einer Sollspannung vergleicht und über seinen Ausgang den Transistor entsprechend ansteuert. Den Eingang der Konstantstromsenke stellt der Kollektor des Transistors, den Ausgang der nicht an den Emitter angeschlossenen Anschluss des Widerstandes dar. Die dem Schaltnetzteil zuzuführende Messspannung zur Regelung liegt in dieser Ausgestaltung zwischen dem Kollektor des Transistors und dem nicht an dem Emitter des Transistors angeschlossenen Anschluss des Widerstandes an.
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An das Energieversorgungsmodul ist das LED-Leuchtenmodul an einem energieversorgungsmodulseitigen zweipoligen LED-Leuchtmodulanschluss angeschlossen. Auch wenn an den Ausgang des Schaltnetzteils grundsätzlich zunächst der Eingang der Konstantstromsenke und an den Ausgang der Konstantstromsenke der LED-Leuchtenmodulanschluss angeschlossen sein kann, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass der Ausgang des Schaltnetzteils an dem ersten Pol des LED-Leuchtenmodulanschlusses angeschlossen ist, sowie der Eingang der Konstantstromsenke an den zweiten Pol des LED-Leuchtenmodulanschlusses. Der Ausgang der Konstantstromsenke ist in diesem Fall an Masse angeschlossen. Auf diese Weise ist eine Messung der über der Konstantstromsenke abfallenden Spannung besonders einfach gestaltet: Der Reglereingang des Schaltnetzteils wird dann mit der am Eingang der Konstantstromsenke anliegenden Spannung gegenüber Null-Potential gemessen. Eine Anhebung des Potentials, gegen das zur Messung des Spannungsabfalls über der Konstantstromsenke gemessen wird, entfällt in dieser Ausgestaltung. In diesem Fall fließt der Strom aus dem Schaltnetzteil über den ersten Pol des LED-Leuchtenmodulanschlusses, durch das LED-Leuchtenmodul zum zweiten Pol des LED-Leuchtenanschlusses in die Konstantstromsenke hinein.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der LED-Leuchtenmodulanschluss als mechanische Schnittstelle ausgeführt. Energieversorgungsmodulseitig sind hierfür erste elektrische Kontakte bereitgestellt, die LEDleuchtenmodulseitige zweite elektrische Kontakte im angeschlossenen Zustand kontaktieren. Möglich ist, dass ein LED-Leuchtenmodul an das Energieversorgungsmodul reib- oder formschlüssig angeschlossen ist. Denkbar ist beispielsweise das Anbringen von Schraubanschlusskontakten zur Fixierung von Kabeln, Steckkontakte oder bajonettverschlussartige Verbindungstypen. Durch den erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau ist das vorgeschlagene Energieversorgungsmodul in der Lage, eine Vielzahl an unterschiedlichen LED-Leuchtenmodulen mit Energie zu versorgen, ohne dass zu befürchten wäre, dass dieses für bestimmte LED-Leuchtenmodule energieineffizient arbeitet. Ein einfacher Austausch von unterschiedlichsten LED-Leuchtenmodulen ist über die vorbeschriebene Schnittstellte ermöglicht. Eine Abstimmung des Energieversorgungsmoduls auf das angeschlossene LED-Leuchtenmodul entfällt daher, einen gewissen Dynamikbereich des Schaltnetzteils vorausgesetzt, der typischerweise vorhanden ist.
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Auch ein Dimmen des LED-Leuchtenmoduls ist problemlos möglich, vor allem ohne, dass das Energieversorgungsmodul dann in einen ineffizienten Arbeitsmodus gelangt. Dazu wird der über die Konstantstromsenke eingeprägte Stromfluss reduziert. Hierzu wird typischerweise die Sollspannung am Operationsverstärker abgesenkt. Durch die Verringerung des Stromflusses wird durch das LED-Leuchtenmodul eine geringere Flussspannung benötigt. Da die vorstehend beschriebene Schaltungstopologie auf die benötigte Flussspannung selbstständig reagiert, wird auch im gedimmten Zustand nur diejenige Spannung bereitgestellt, die tatsächlich vom LED-Leuchtenmodul benötigt wird.
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Das angeschlossene LED-Leuchtenmodul ist mehrkanalig ausgelegt. Ein mehrkanaliges LED-Leuchtenmodul zeichnet sich dadurch aus, dass in diesem zumindest zwei LED-Kanäle parallel verschaltet sind. Ein LED-Kanal umfasst eine oder mehrere in Reihe geschaltete LEDs. Typischerweise sind mehrkanalige LED-Leuchtenmodule solche, die unterschiedliche Farben und/oder unterschiedliche Weißtöne abstrahlen können. Zum zusätzlichen Feindimmen wird vorgeschlagen, dass in einer konstanten Zeitperiode die Bestromung der unterschiedlichen LED-Kanäle aufeinander abgestimmt ist, sodass die Leuchtintervalle, in denen die einzelnen LED-Kanäle leuchten, aneinandergrenzen oder überlappen. Umso größer der Grad der Überlappung der Leuchtintervalle ist, desto heller leuchtet das LED-Leuchtenmodul. Vermieden wird durch ein auf diese Weise realisiertes Dimmen, dass das LED-Leuchtenmodul zeitweise nicht leuchtet, sodass Flickererscheinungen - mithin ein hochfrequentes Ein- und Ausschalten des LED-Leuchtenmoduls - unterbunden sind. Zwar ist bei LED-Leuchtenmodulen, bei denen die unterschiedlichen Kanäle unterschiedliche Farben darstellen, innerhalb der Zeitperiode mitunter eine Farbverschiebung zu beobachten; diese wird jedoch als wesentlich weniger störend empfunden, wenn überhaupt, als ein Flickern.
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Zum Durchführen dieses Dimmverfahrens sind in dem zuvor beschriebenen Schaltungsaufbau MOSFETs eingesetzt. MOSFETs benötigen zum Betreiben ein konstantes Grundpotential an ihrem Ausgang. Ist der LED-Leuchtenmodulanschluss des Energieversorgungsmoduls zwischen dem Ausgang des Schaltnetzteils und dem Eingang der Konstantstromsenke geschaltet, liegt an beiden Polen des LED-Leuchtenmodulanschlusses ein von Null verschiedenes Potential an. Das niedrige Potential liegt an demjenigen Pol an, an dem die Konstantstromsenke angeschlossen ist. Dieses Potential kann als konstantes Grundpotential für den Betrieb der MOSFETs in dem LED-Leuchtenmodul, wenn an das Energieversorgungsmodul angeschlossen, genutzt werden. Dieses Grundpotential entspricht dem Sollwert der Messspannung, die am Reglereingang des Schaltnetzteils anliegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1: ein erfindungsgemäßes Energieversorgungsmodul mit einem daran angeschlossenen LED-Leuchtenmodul,
- 2: ein alternatives LED-Leuchtenmodul, anzuschließen an dem Energieversorgungsmodul nach 1 und
- 3a-c: Bestromungsdiagramme eines mehrkanaligen LED-Leuchtenmoduls in unterschiedlichen Dimmstufen.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, umfassend ein LED-Leuchtenmodul 1, angeschlossen an ein Energieversorgungsmodul 2. Das Energieversorgungsmodul 2 verfügt über einen Spannungsversorgungsanschluss 3. An dem Spannungsversorgungsanschluss 3 ist energieversorgungsmodulseitig ein Schaltnetzteil 4 mit seinem Eingang 5 angeschlossen. Am Ausgang 6 des Schaltnetzteils 4 liegt eine gleichgerichtete und gesiebte Spannung an. Der Ausgang 6 des Schaltnetzteils 4 ist an den ersten Pol 7a eines zweipoligen LED-Leuchtenanschlusses 7 angeschlossen. Der andere Pol 7b des LED-Leuchtenanschlusses ist an eine Konstantstromsenke 8, und zwar an den Eingang 9 der Konstantstromsenke 8 angeschlossen. Die Konstantstromsenke 8 umfasst einen Transistor 10, der als Lineartransistor ausgeführt ist, sowie einen Operationsverstärker 11 und einen Widerstand 12. Der Ausgang 13 des Operationsverstärkers 11 ist mit der Basis 14 des Transistors 10 verbunden. An den Emitter 15 des Transistors 10 ist der Widerstand 12 geschaltet. Der Kollektor 16 des Transistors stellt den Eingang 9 der Konstantstromsenke 8 dar. Der Reglereingang 17 des Operationsverstärkers 11 ist an den Emitter 15 des Transistors angeschlossen. Der Anschluss des Widerstand 12, mit der er nicht an den Emitter 15 des Transistors 10 angeschlossen ist, stellt den Ausgang 18 der Konstantstromsenke 8 dar. Dieser ist an Masse 19 angeschlossen. Das LED-Leuchtenmodul 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei LEDs 20a, 20b. Denkbar ist auch eine wesentlich größere Anzahl an in Reihe geschalteten LEDs. Das LED-Leuchtenmodul 1 ist mit seinen Anschlüssen 21 a, 21 b an dem LED-Leuchtenmodulanschluss 7 angeschlossen. Damit ist das LED-Leuchtenmodul 1 zwischen den Ausgang 6 des Schaltnetzteils 4 und dem Eingang 9 der Konstantstromsenke 8 und damit in Reihe mit diesem geschaltet.
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Bei der vorgeschlagenen Schaltung wird zur Regelung des Schaltnetzteils 4 die über der Konstantstromsenke 8 abfallende Spannung genutzt. Dies ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Spannung, die am zweiten Pol 7b des LED-Leuchtenmodulanschlusses 7 bzw. am Eingang 9 der Konstantstromsenke gegenüber Massepotential anliegt. Diese Spannung wird dem Schaltnetzteil 4 an seinem Reglereingang 22 zur Verfügung gestellt.
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Betrieben wird das LED-Leuchtenmodul 1 durch eine Begrenzung des Stroms mittels der Konstantstromsenke 8. Bei einem bestimmten Strom durchfließt die LEDs 20a, 20b des LED-Leuchtenmoduls 1 eine Spannung - die Flussspannung. Die Flussspannung fällt über den einzelnen LEDs 20a, 20b und somit insgesamt über dem LED-Leuchtenmodul 1 ab.
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Auch für den Betrieb der Konstantstromsenke 8 wird eine definierte Spannung benötigt. Diese liegt typischerweise zwischen 1 V und 3 V, vorzugsweise bei 1,25 V. Diese benötigte Betriebsspannung der Konstantstromsenke 8 wird als Sollwert dem Schaltnetzteil 4 vorgegeben. Das Schaltnetzteil 4 ist durch seine Regelung dazu bestrebt, die an seinem Ausgang 6 anliegende Spannung so einzustellen, dass die vorgegebene Spannung am Reglereingang 22 und damit am Eingang 9 der Konstantstromsenke 8 anliegt. Ändert sich die Flussspannung im LED-Leuchtenmodul 1, beispielsweise durch Temperaturänderungen, Alterung oder auch durch einen Austausch des LED-Leuchtenmoduls 1 gegen ein nicht näher dargestelltes anderes LED-Leuchtenmodul, stellt das Schaltnetzteil 4 an seinem Ausgang 6 immer genau diejenige Spannung zur Verfügung, damit am Eingang 9 der Konstantstromsenke 8 die vorgegebene Spannung anliegt. Durch diese Adaptivität reagiert das Energieversorgungsmodul 2 auf Änderungen der Flussspannung. Gleichzeitig ist dieses System äußerst energieeffizient, da nur diejenige Spannung am Ausgang 6 des Schaltnetzteils 4 bereitgestellt wird, die tatsächlich zum Betrieb des LED-Leuchtenmoduls 1 und der Konstantstromsenke 8 gebraucht wird.
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Zum Dimmen des LED-Leuchtenmoduls 1, wird die den durch die Konstantstromsenke 8 fließenden Strom beeinflussende Sollwertspannung am Sollwerteingang 23 des Operationsverstärkers 11 verändert. Dies kann mithilfe einer Logik 24 erfolgen. Auf diese Weise kann die Strom-Spannungskennlinie des LED-Leuchtenmoduls 1 vollständig abgefahren werden.
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2 zeigt ein alternatives LED-Leuchtenmodul 1.1, welches ebenso mit seinen Anschlüssen 21 a.1, 21b.1 an dem LED-Leuchtenanschluss 7 des Energieversorgungsmoduls 2 angeschlossen werden kann. Dieses ist mit dem LED-Leuchtenmodul 1 austauschbar. Das LED-Leuchtenmodul 1.1 weist im Unterschied zu dem LED-Leuchtenmodul 1 zwei LED-Kanäle 25a, 25b auf. Denkbar ist auch eine nicht näher dargestellte Vielzahl von LED-Kanälen, die parallel zu den Gezeichneten verschaltet sind. Jeder LED-Kanal 25a, 25b ist über einen MOSFET 26a, 26b bestrombar. Die Nutzung eines MOSFETs 26a, 26b für die genannten Zwecke, ist durch das Energieversorgungsmodul 2 vereinfacht, da am zweiten Pol 7b des LED-Leuchtenmodulanschlusses 7 immer ein geregeltes Grundpotential anliegt. Angesteuert sind die MOSFETs 26a, 26b über eine LED-Leuchtenmodullogik 27. Zwischen den beiden Anschlüssen 21a.1, 21b.1 des LED-Leuchtenmoduls 1.1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kondensator 28 vorgesehen. Durch diesen Kondensator 28 wird die seitens des Energieversorgungsmoduls 2 bereitgestellte Energie gepuffert. Dies ist vorteilhaft, wenn die MOSFETs 26a, 26b in kurzen Zeitabständen den Stromfluss vom ersten Pol 7a des LED-Leuchtenanschlusses zum zweiten Pol 7b des LED-Leuchtenanschlusses unterbrechen. Die Spannung über den Polen 7a, 7b des LED-Leuchtenanschlusses 7 ändert sich auf diese Weise stetig, bei hinreichender Größe des Kondensators 28 zudem auch nur gerinförmig, wenn die Unterbrechung durch die MOSFETs 26a, 26b entsprechend kurz ist. Hierdurch lassen sich die Anforderungen an die Umschaltzeiten der MOSFETs 26a, 26b verringern, was Vorteile in Bezug auf die Richtlinien zur elektromagnetischen Verträglichkeit mit sich bringt. Der Kondensator 28 vergleichmäßigt zudem die Energieentnahme bei einer überlappenden Aktivierung der MOSFETs 26a, 26b. Auch dann ändert sich die durch das LED-Leuchtenmodul 1.1 von dem Energieversorgungsmodul 2 abgefragte Energie stetig.
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Die beiden LED-Kanäle 25a, 25b des LED-Leuchtenmoduls 1.1 unterscheiden sich in ihrer Farbe: Während der erste LED-Kanal 25a über kaltweiße LEDs verfügt, verfügt der zweite LED-Kanal 25b über warmweiße LEDs. Durch unterschiedlich gewichtete Bestromung der beiden LED-Kanäle 25a und 25b können unterschiedliche Weißtöne erzeugt werden.
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Auch wenn ein Dimmen des LED-Leuchtenmoduls 1.1 bereits durch das Energieversorgungsmodul 2 möglich ist, kann ein Feindimmen in dem LED-Leuchtenmodul 1.1 durchgeführt werden. Erläutert ist dieses Verfahren anhand der 3a bis 3c. Diese zeigen Bestromungsdiagramme der beiden LED-Kanäle 25a, 25b. Die Bestromung des ersten LED-Kanals 25a ist durch eine nach oben rechts gehende Schraffur in den 3a bis 3c dargestellt, eine Bestromung des zweiten LED-Kanals 25b durch eine Schraffur links nach oben gehend. Entsprechende Signale liegen an den Eingängen der MOSFETs 26a, 26b an und werden durch die LED-Leuchtenmodullogik 27 bereitgestellt. Auf der Abszisse ist eine Zeitperiodendauer T dargestellt.
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Die Ordinate zeigt an, ob der jeweilige Kanal 25a, 25b bestromt ist oder nicht.
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3a zeigt den Bestromungszustand auf den Wunsch nach maximaler Helligkeit. Beide LED-Kanäle 25a, 25b werden über die gesamte Zeitperiode bestromt. Dies wird deutlich durch die Kreuzschraffur in 3a, welche sich aus der Schraffur nach rechts oben gehend für den ersten LED-Kanal 25a sowie der nach links oben gehenden Schraffur für den zweiten LED-Kanal 25b zusammensetzt. Auch wenn in diesem Fall einer Farbeinstellung nicht möglich ist, so überwiegt der Wunsch nach maximaler Helligkeit.
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3b zeigt einen weiteren typischen Betrieb. Während in einem ersten Teil der Zeitperiode der LED-Kanal 25a bestromt wird, wird der LED-Kanal 25b erst zu einem späteren Zeitpunkt bis zum Ende der Zeitperiode bestromt, sodass sich die Bestromungsintervalle der beiden LED-Kanäle 25a, 25b überlappen. Der Überlappungsbereich ist durch eine Kreuzschraffur (bestehend aus einer Schraffur nach rechts oben gehend für den ersten LED-Kanal 25a sowie einer Schraffur nach links oben gehend für den zweiten LED-Kanal 25b) sowie mit dem Bezugszeichen Ü kenntlich gemacht. Je nachdem, in welchem Verhältnis die absoluten Zeitwerte der Bestromungsintervalle eingestellt sind, ergibt sich eine unterschiedliche Lichtfarbe.
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Der zu der 3a gegenteilige Grenzfall ist in 3c dargestellt. In diesem Fall grenzen die beiden Bestromungsintervalle aneinander. In dieser Dimmstufe ist die Variation der Lichtfarben am stärksten ausgeprägt, die Helligkeit jedoch am geringsten, da die LED-Kanäle 25a, 25b nur abwechselnd bestromt werden. Insbesondere in diesem Fall ist der Kondensator 28 von Bedeutung. Sollten die Bestromungsintervalle nicht exakt aneinander grenzen und gegebenenfalls eine nicht erkennbare, jedoch für die elektromagnetische Verträglichkeit relevante Unterbrechung des Stroms gegeben sein, können harte Unterbrechungen durch den Kondensator 28 vermieden werden.
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Durch dieses Verfahren kann zusätzlich zu einer Helligkeitsdimmung über die Konstantstromsenke 8 auch seitens des LED-Leuchtenmoduls 1.1 die Helligkeit variiert werden. Die Schaltbarkeit der unterschiedlichen LED-Kanäle 25a, 25b mittels MOSFETs 26a, 26b ist aufgrund des durch das Energieversorgungsmodul 2 bereitgestellte Grundpotential am zweiten Pol 7b des LED-Leuchtenmodulanschlusses 7 möglich. Zudem ist durch die abwechselnde Energieentnahme eine insgesamt als gleichmäßig zu bewertende Energieentnahme gewährleistet, welche sich positiv auf die Auslegung des Schaltnetzteils 4 auswirkt.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Ohne den Schutzbereich, beschrieben durch die Ansprüche, zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung zu verwirklichen, ohne dass diese im Detail im Rahmen dieser Ausführungen erläutert werden müssten.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1.1
- LED-Leuchtenmodul
- 2
- Energieversorgungsmodul
- 3
- Spannungsversorgungsanschluss
- 4
- Schaltnetzteil
- 5
- Eingang des Schaltnetzteils
- 6
- Ausgang des Schaltnetzteils
- 7
- LED-Leuchtenmodulanschluss
- 7a, 7b
- Pole des LED-Leuchtenanschlusses
- 8
- Konstantstromsenke
- 9
- Eingang der Konstantstromsenke
- 10
- Transistor
- 11
- Operationsverstärker
- 12
- Widerstand
- 13
- Ausgang des Operationsverstärkers
- 14
- Basis des Transistors
- 15
- Emitter des Transistors
- 16
- Kollektor des Transistors
- 17
- Reglereingang des Operationsverstärkers
- 18
- Ausgang der Konstantstromsenke
- 19
- Masse
- 20a, 20b
- LEDs
- 21a, 21b
- Anschluss des LED-Leuchtenmoduls
- 22
- Reglereingang des Schaltnetzteils
- 23
- Sollwerteingang des Operationsverstärkers
- 24
- Logik
- 25a, 25b
- LED-Kanal
- 26a, 26b
- MOSFETs
- 27
- LED-Leuchtenmodullogik
- 28
- Kondensator
- T
- Zeitperiodendauer
- Ü
- Überlappungsbereich
