DE102020107571A1

DE102020107571A1 - Leuchtvorrichtung und die Leuchtvorrichtung umfassendes Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE102020107571A1
Application number: DE102020107571.5A
Authority: DE
Inventors: Patrick Kotal; Krister Bergenek; Shijun Nie
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-09-23
Also published as: US11800618B2; CN113498231A; US20210298151A1; US20220295619A1; US20240040683A1; US11399423B2

Abstract

Eine Leuchtvorrichtung umfasst eine LED-Lichtquelle, wobei die LED-Lichtquelle einen ersten LED-Strang (1) zur Erzeugung eines ersten Lichts mit einer ersten Farbtemperatur CCT1 und einen zweiten LED-Strang (2) zur Erzeugung eines zweiten Lichts mit einer von der ersten Farbtemperatur CCT1 unterschiedlichen zweiten Farbtemperatur CCT2 um-fasst. Die Leuchtvorrichtung umfasst ferner eine Steuerelektronik mit einem steuerbaren LED-Treiber (4) zum Antreiben der LED-Lichtquelle, wobei die Steuerelektronik einen Schalter (5) zum Umschalten zwischen dem ersten LED-Strang (1) und dem zweiten LED-Strang (2) um-fasst, so dass je nach Schalter-stellung entweder der erste LED-Strang (1) oder der zweite LED-Strang (2) aktiviert ist. Es wird ferner ein die Beleuchtungsvorrichtung umfasstes Beleuchtungssystem angegeben.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Leuchtvorrichtung. Im Speziellen betrifft die vorliegende Offenbarung eine Leuchtvorrichtung mit integrierter Steuerung sowie ein darauf basiertes Beleuchtungssystem.
Es sind steuerbare Leuchtvorrichtungen, wie Lampen oder Leuchten, bekannt, welche es ermöglichen, Farbtemperatur und/oder die Helligkeit der Raumbeleuchtung zu ändern, um beispielsweise den Verlauf des natürlichen Tageslichtes im Hinblick auf die Farbtemperatur bzw. CCT (Correlated Color Temperature) und die Helligkeit für das Wohlbefinden des Benutzers nachzubilden. Die Steuerung solcher Systeme ist komplex, wodurch der Einsatz und Verbreitung solcher Systeme erschwert wird.
Eine Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist es, eine einfach herzustellende steuerbare Leuchtvorrichtung anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt. Die Leuchtvorrichtung umfasst eine LED-Lichtquelle, wobei die LED-Lichtquelle einen ersten LED-Strang zur Erzeugung eines ersten Lichts, insbesondere eines ersten Weißlichts, mit einer ersten Farbtemperatur CCT1 und einen zweiten LED-Strang zur Erzeugung eines zweiten Lichts, insbesondere eines zweiten Weißlichts, mit einer von der ersten Farbtemperatur CC1 unterschiedlichen zweiten Farbtemperatur CCT2. Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere als Leuchtmittel, Lampe und/oder als Leuchte ausgebildet sein.
Die Leuchtvorrichtung umfasst ferner eine Steuerelektronik mit einem steuerbaren LED-Treiber zum Antreiben der LED-Lichtquelle. Die Steuerelektronik umfasst einen Schalter, welcher insbesondere wenigstens zwei Schalterpositionen aufweisen kann, zum Umschalten zwischen dem ersten LED-Strang und dem zweiten LED-Strang, so dass je nach Schalterstellung entweder der erste LED-Strang oder der zweite LED-Strang aktiviert bzw. deaktiviert ist.
Die Leuchtvorrichtung umfasst ferner einen dritten LED-Strang zur Erzeugung eines dritten LED-Lichts, insbesondere eines dritten Weißlichts, mit einer von der ersten Farbtemperatur CCT1 und der zweiten Farbtemperatur CCT2 unterschiedlichen dritten Farbtemperatur CCT3, wobei der dritte LED-Strang durch den LED-Treiber unabhängig von der Schalterstellung antreibbar ist.
Die Aktivierung des dritten LED-Strangs hängt somit nicht von der Schalterstellung bzw. Schalterposition ab, so dass bei der Inbetriebnahme der Leuchtvorrichtung der dritte Strang immer aktiviert wird. Folglich wird zum Leuchten der Leuchtvorrichtung durch den dritten LED-Strang und durch den ersten LED-Strang oder durch den zweiten LED-Strang, je nach Schalterstellung, beigetragen. Aufgrund der Unterschiede zwischen dem durch den ersten LED-Strang und durch den zweiten LED-Strang erzeugten Lichter kann durch das Umschalten des Schalters zwischen dem ersten LED-Strang und dem zweiten LED-Strang die Betriebsmodi der Leuchtvorrichtung bzw. die Lichtcharakteristik, insbesondere CCT, des durch die Leuchtvorrichtung erzeugtem Lichts auf einfache Weise beeinflusst werden.
Der dritte LED-Strang kann insbesondere parallel zu dem ersten LED-Strang bzw. zu dem zweiten LED-Strang geschaltet sein. Die Parallelschaltung des dritten LED-Strangs zu dem ersten LED-Strang bzw. zu dem zweiten LED-Strang bewirkt, dass anhand von intrinsischen Unterschieden zwischen den elektrischen Charakteristiken der LEDs in unterschiedlichen LED-Strängen die relative Auslastung von einzelnen LED-Strängen zueinander von der aktuellen Höhe der durch den LED-Treiber gelieferten elektrischen Leistung bzw. Spannung abhängt. Insbesondere kann dadurch beim Herunterdimmen bzw. beim Hochdimmen der Leuchtvorrichtung nicht nur der Lichtstrom des durch die Leuchtvorrichtung erzeugten Lichtes, sondern auch dessen Farbtemperatur beeinflusst werden.
Somit wird eine einfache Tunable-White- bzw. abstimmbare Weißlichtquelle bereitgestellt, ohne die einzelnen LED-Stränge separat, insbesondere durch separate Leistungsschaltungen, antreiben zu müssen.
Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, eine Betätigung einer Schaltvorrichtung, insbesondere einer zur zum Einschalten bzw. zur Stromversorgung der Leuchtvorrichtung vorgesehene Schaltvorrichtung, zu erfassen und den Schalter basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung umzulegen. Insbesondere kann die Steuerelektronik eine Schaltersteuerung zum Steuern des Schalters umfassen, wobei die Schaltersteuerung dazu ausgebildet ist, eine Betätigung der Schaltvorrichtung zu erfassen und den Schalter basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung umzulegen. Insbesondere kann die Steuereinheit bzw. die Schaltersteuerung derart ausgebildet ist, dass das Umlegen des Schalters bzw. ein Wechsel von einem Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus durch Ausschalten und innerhalb einer vordefinierten Zeit Wiedereinschalten der Schaltvorrichtung erfolgen kann. Somit kann zwischen den Betriebsmodi der Leuchtvorrichtung mit einem externen Schalter auf einfache Weise umgeschaltet werden.
Die Steuerelektronik kann ferner ausgebildet sein, eine Bestätigung einer als Lichtschalter ausgebildeten Schaltvorrichtung zu erfassen und den Schalter basierend auf der erfassten Betätigung umzulegen. Die Aus- und Einschaltvorgänge bzw. eine Folge von Aus- und Einschaltvorgängen des Lichtschalters können dabei als Befehle für die Leistungselektronik, den Schalter umzulegen, und auf diese einfache Weise die Leuchtvorrichtung von einem Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus zu versetzen.
Die Steuerelektronik kann auch ausgebildet sein, eine Bestätigung einer als Dimmer, insbesondere als Phase-Cut-Dimmer, ausgebildeten Schaltvorrichtung zu erfassen und den Schalter basierend auf der erfassten Betätigung des Dimmers umzulegen. Somit können konventionelle, insbesondere vorinstallierte, Dimmer dazu benutzt werden, den Betriebsmodus der Leuchtvorrichtung steuern.
Insbesondere kann der LED-Treiber als ein sogenannter Dimmbarer LED-Driver ausgebildet sein, so dass mit einer als Dimmer, insbesondere als Phase-Cut-Dimmer, ausgebildeten Schaltvorrichtung die Leuchtvorrichtung über den LED-Treiber hoch- bzw. heruntergedimmt werden kann.
Aufgrund der Änderung der relativen Auslastung der aktiven LED-Stränge beim Hoch- bzw. Herunterdimmen der Leuchtvorrichtung, wird dabei auch die Farbtemperatur des durch die Leuchtvorrichtung erzeugten Lichtes beeinflusst, so dass ein kombinierter Lichtstrom- und Farbtemperatur-Effekt bzw. Flux&CCT-Dim-Effect erzielt wird.
Der erste LED-Strang kann dazu ausgebildet sein, ein kaltweißes Licht mit einer CCT1 im Bereich von 3500 K bis 6500 K, insbesondere von 5500 K bis 6500 K, zu erzeugen, der zweite LED-Strang kann dazu ausgebildet sein, ein kaltweißes Licht mit einer CCT2 im Bereich von 2700 K bis 5000 K, insbesondere von 2700 K bis 3700 K, zu erzeugen und der dritte LED-Strang kann dazu ausgebildet sein, ein warmweißes Licht mit einer CCT3 im Bereich von 1500 K bis 3000 K, insbesondere von 1800 K bis 2300 K zu erzeugen. Die Farbtemperaturen können durch eine geeignete Auswahl von LEDs erzielt werden. Insbesondere kann der dritte LED-Strang wenigstens eine warmweiße LED umfassen und der erste LED-Strang bzw. der zweite LED-Strang wenigstens eine kaltweiße LED umfassen.
Durch die Unterschiede in der Farbtemperatur und aufgrund der intrinsischen Unterschiede bzw. Asymmetrie zwischen den LEDs von unterschiedlichen LED-Strängen, wird beim Herunterdimmen bzw. beim Reduzieren der Ausgangsspannung des Treibers die Auslastung von einzelnen LED-Strängen sich derart ändern, dass eine Art Glow-Dimm-Effekt erzielt wird. Dabei nimmt die Farbtemperatur des durch die Leuchtvorrichtung erzeugten Lichts mit der fallenden Lichtintensität ab, was einen angenehmen Glühbirnen-Effekt erzeugt.
Die LED-Stränge bzw. die Steuerelektronik können derart ausgebildet sein, dass der maximale Lichtstrom Phiv_max1 des durch den ersten LED-Strang erzeugten Lichts bzw. der maximale Lichtstrom Phiv_max2 des durch den zweiten LED-Strang erzeugten Lichts höher als der maximale Lichtstrom Phivmax3, des durch den dritten LED-Strang erzeugten Lichts ist. Speziell können die durch die LED-Stränge erzeugten maximalen Lichtströme Phiv_max1, Phiv_max2 und Phiv_max3 in folgendem Verhältnis zueinander stehen: Phiv_max31 ≥ Phiv max2 > Phiv max3, insbesondere Phiv max1 > Phiv_max2 > 3*Phiv_max3. Aufgrund dieser Verhältnisse zwischen den maximalen Lichtströmen der unterschiedlichen LED-Stränge kann der Glow-Dimm-Effekt, insbesondere bei niedrigen Lichtströmen mit einer hoher Lichtausbeute, insbesondere bei hohen Lichtströmen, vereinbart werden.
In einigen Ausführungsbeispielen weist die Leuchtvorrichtung wenigstens einen Controller zum separaten Ansteuern wenigstens eines der LED-Stränge auf. Durch separates Ansteuern der LED-Stränge, insbesondere des dritten LED-Strangs, kann das Leuchtverhalten der Leuchtvorrichtung bzw. der oben beschriebene Glow-Dimm-Effekt aktiv beeinflusst werden.
Der Controller kann einen Feedback-Eingang zur Erfassung eines Feedbacksignals aufweisen und dazu ausgebildet sein, den dritten LED-Strang basierend auf dem Feedbacksignal von dem ersten LED-Strang bzw. von dem zweiten LED-Strang anzusteuern. Aufgrund des Feedbacksignals kann der dritte LED-Strang unter Berücksichtigung der Auslastung des ersten bzw. des zweiten LED-Strangs angesteuert werden, so dass das Leuchtverhalten der Leuchtvorrichtung bzw. der Glow-Dimm-Effekt genauer gesteuert werden kann.
Wenigstens einer der LED-Stränge kann wenigstens ein passives elektrisches Bauteil, insbesondere wenigstens einen elektrischen Widerstand bzw. Serienwiderstand, aufweisen. Durch das Dazuschalten passiver elektrischer Bauteile, insbesondre Widerstände bzw. Serienwiderstände, können Unterschiede in elektrischen Charakteristika der LED-Stränge, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Vorwärtsspannungen von unterschiedlichen LEDs, zum Teil kompensiert oder gar verstärkt werden, so dass das Leuchtverhalten bzw. Lichtcharakteristik der Leuchtvorrichtung gezielt beeinflusst wird.
In weiteren Ausführungsformen kann die Leuchtvorrichtung, insbesondere die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung, eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation aufweisen, über welche die Leuchtvorrichtung drahtlos gesteuert werden kann. Über die drahtlosen Kommunikationsschnittstelle kann die Leuchtvorrichtung beispielsweise mit einem Steuergerät bzw. Fernbedienung drahtlos gesteuert werden.
Nach einem zweiten Aspekt wird ein Beleuchtungssystem bereitgestellt. Das Beleuchtungssystem umfasst eine Leuchtvorrichtung nach dem ersten Aspekt sowie eine Schaltvorrichtung, insbesondere zur Inbetriebnahme bzw. zur Stromversorgung der Leuchtvorrichtung, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet, eine Betätigung einer Schaltvorrichtung zu erfassen und den Schalter basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung umzulegen. Somit kann zwischen den Betriebsmodi der Leuchtvorrichtung mit einem externen Schalter auf einfache Weise umgeschaltet werden.
Die Schaltvorrichtung kann als Dimmer, insbesondere als Phase-Cut-Dimmer, ausgebildet sein und die Steuerelektronik kann dazu ausgebildet sein, ein Betätigen des Dimmers, insbesondere einen Ein- bzw. Ausschaltvorgang und/oder einen Hoch- bzw. Herunterdimm-Vorgang zu erfassen und die LED-Stränge der Leuchtvorrichtung entsprechend anzusteuern.
Der Dimmer kann eine Kommunikationsschnittstelle zur drahtlosen Kommunikation aufweisen und dazu ausgebildet sein, durch ein Steuersignal bzw. mehrere Steuersignale von einem Steuergerät über die Kommunikationsschnittstelle angesteuert zu werden. Insbesondere kann die Steuereinheit eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle, insbesondere nach einem der Standardprotokolle, wie ZigBee ®, WiFi ® oder BLE ® aufweisen, so dass die Leuchtvorrichtung mit einem mit einem Standardprotokoll ferngesteuert werden kann. Insbesondere kann der Dimmer dazu ausgebildet sein, mit einer mobilen Applikation eines mobilen Steuergeräts, z.B. Smartphone oder Tablet, angesteuert zu werden. Die Applikation bzw. mobile Applikation kann insbesondere konfiguriert sein, an die Kommunikationsschnittstelle des Dimmers Kontrollsignale zu senden, welche den Dimmer dazu veranlassen, die Leuchtvorrichtung entsprechend anzusteuern. Somit kann mit einem mobilen Gerät die Leuchtvorrichtung auf einfache Weise angesteuert werden.
Die Leuchtvorrichtung kann als Leuchtmittel, Lampe oder Leuchte ausgebildet sein, so dass das Beleuchtungssystem je nach Bedarf in verschiedenen Konfigurationen implementiert werden kann.
Das Steuergerät bzw. die mobile Applikation kann so konfiguriert sein, dass das Steuersignal für die Dimmeransteuerung uhrzeitabhängig, datumsabhängig und/oder ortsabhängig ist, insbesondere dass beim Ansteuern des Dimmers ein HCL- bzw. HCL ähnlicher Betrieb der Leuchtvorrichtung erzielt wird, wobei die Helligkeit bzw. der Lichtstrom und die CCT des durch die Leuchtvorrichtung erzeugten Lichtes dem natürlichen Tagesverlauf, insbesondere basierend auf zirkadianem Rhythmus, folgt. Die zirkadianen Flux-CCT-Kurven können beispielsweise als Ort- und datumsabhängigen Kurven im Speicher des Steuergeräts hinterlegt sein bzw. von der Cloud abrufbar sein.
Das Beleuchtungssystem kann ferner eine Sensorik, beispielsweise eine in dem Steuergerät implementierte Sensorik, mit einem oder mehreren Lichtsensoren zur Ermittlung eines aktuellen Tageslichtniveaus bzw. der Menge des aktuell vorhandenen Tageslichts in der Umgebung umfassen, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert sein kann, das durch die Leuchtvorrichtung erzeugte Licht anhand des aktuellen Tageslichtniveaus anzusteuern. Durch die Anpassung des durch die Leuchtvorrichtung erzeugten Lichtes gemäß dem Tageslichtniveaus kann der Betrieb der Leuchtvorrichtung dahingehend optimiert werden, dass insgesamt, insbesondere durch das durch die Leuchtvorrichtung erzeugte Licht und das Tageslicht zusammen, eine angemessene Helligkeit erreicht wird. Auf diese Weise kann ein überflüssiger Energieverbrauch im Beleuchtungssystem vermieden werden.
Das Beleuchtungssystem kann ferner einen Bewegungssensor zum Feststellen einer Anwesenheit einer Person umfassen und die Sensorschnittstelle kann zum Empfangen von Bewegungssensordaten ausgebildet sein, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Leuchtvorrichtung anhand der Bewegungssensordaten anzusteuern. Somit kann der Betrieb der Leuchtvorrichtung davon abhängig gemacht werden, ob sich Personen in dem zu beleuchtenden Bereich befinden, wodurch insbesondere die Energieeffizienz des Beleuchtungssystems weiter erhöht werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.

1 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
3 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 zeigt Abhängigkeiten zwischen Lichtstrom und Farbtemperatur für eine Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
5 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einer Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der elektrische Schaltkreis der Leuchtvorrichtung 100 umfasst eine steuerbare LED-Lichtquelle mit einem ersten LED-Strang 1, mit einem zweiten LED-Strang 2 und mit einem dritten LED-Strang 3.
Die Leuchtvorrichtung 100 umfasst ferner eine Steuerelektronik mit einem LED-Treiber 4, einen Schalter 5 und eines Schaltersteuerung 6 bzw. Switch-Controller.
Der LED-Treiber 4 ist dazu ausgebildet, die LEDs in dem ersten LED-Strang 1, in dem zweiten LED-Strang 2 und in dem dritten LED-Strang 3 mit elektrischem Strom zu versorgen. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der LED-Treiber 4 als ein Dimmable-LED-Driver ausgebildet, welcher mit einem Dimmer, insbesondere mit einem sogenannten Phase-Cut-Dimmer, angesteuert werden kann. 1 zeigt zudem einen Dimmer 7, mit dem der LED-Treiber 4 elektrisch verbunden ist. Der Dimmer 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Phase-Cut-Dimmer ausgebildet, durch welchen der LED-Treiber 4 angesteuert werden kann, so dass das durch die Leuchtvorrichtung 100 erzeugte Licht mittels des Dimmers 7 hoch- bzw. heruntergedimmt werden kann.
Der erste LED-Strang 1, der zweite LED-Strang 2, und der dritte LED-Strang 4 können jeweils eine oder mehrere LEDs aufweisen. Die LED-Stränge 2, 3, 4 können insbesondere jeweils in Serie geschaltete LEDs, parallelgeschaltete LEDs, oder eine Kombination von in Serie geschalteten und parallelgeschalteten LEDs aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der erste LED-Strang 1 dazu ausgebildet ein weißes Licht mit einer ersten Farbtemperatur CCT1 von etwa 6000 K zu erzeugen. Der zweite LED-Strang 2 ist dazu ausgebildet, ein weißes Licht mit einer zweiten Farbtemperatur CCT2 von etwa 4000 K zu erzeugen. Der dritte LED-Strang ist dazu ausgebildet, ein weißes Licht mit einer dritten Farbtemperatur CCT3 von etwa 2000 K zu erzeugen.
Der Schalter 6 ist dazu ausgebildet, zwischen dem ersten LED-Strang 1 und dem zweiten LED-Strang 2 umzuschalten, so dass je nach Schalterposition bzw. Schalterstellung entweder der erste LED-Strang 1 oder der zweite LED-Strang 2 deaktiviert ist. Der Schalter 5 wird durch die Schaltersteuerung 6 gesteuert, der dazu ausgebildet ist, eine Betätigung des Dimmers 7 zu erfassen und den Schalter 5 umzulegen, falls die erfasste Betätigung des Dimmers 7 durch die Schaltersteuerung 6 als Befehl zum Umlegen des Schalters aufgefasst wird. Somit kann der erste LED-Strang 1 bzw. der zweite LED-Strang 2 durch den Benutzer je nach Bedarf aktiviert bzw. deaktiviert werden.
Die Schaltersteuerung 6 bzw. Switch-Controller ist eingangsseitig mit dem LED-Treiber 4 und ausgangsseitig mit dem Schalter 5 elektrisch verbunden. Die Schaltersteuerung 6 ist derart ausgebildet, dass eine Betätigung des Dimmers 7 durch die Schaltersteuerung 6 erfasst werden kann, um insbesondere sogenannte Fast-Klicks zu erkennen, wenn beispielsweise zwei oder mehrere Klicks innerhalb einer kurzen Zeit (z.B. 2 s) an dem Dimmer 7 erfolgten. Die erfassten Fast-Klicks können dann durch die Schaltersteuerung 6 als Befehl zum Umlegen des Schalters 5 interpretiert werden, woraufhin die Schaltersteuerung 6 den Schalter 5 so ansteuert, dass die Schaltposition des Schalters 5 umgeschaltet wird. Somit kann mit einem Fast-Klick zwischen dem ersten LED-Strang 1 und dem zweiten LED-Strang 2 umgeschaltet werden, um das Leuchtverhalten der Leuchtvorrichtung zu ändern.
Die Unterschiede, insbesondere intrinsische Unterschiede, in elektrischen Charakteristika, wie Impedanz Vorwärtsspannungen, etc. der einzelnen LED-Stränge 1, 2 und 3 bedingen, dass beim Dimmen der Leuchtvorrichtung 100 beispielsweise mittels eines Phase-Cut-Dimmers eine Art Glow-Dim-Effekt als eine systemintrinsische Eigenschaft bzw. als integrale Funktionalität des Schaltkreises auftritt, so dass beim Hochdimmen der Leuchtvorrichtung bzw. beim Erhöhen des Lichtstroms des erzeugten Lichtes auch die Farbtemperatur des erzeugten Lichtes sich erhöht.
Entsprechend reduziert sich die Farbtemperatur des erzeugten Lichtes, wenn die Leuchtvorrichtung heruntergedimmt wird.
2 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Der in 2 gezeigte elektrische Schaltkreis ist ähnlich zu dem elektrischen Schaltkreis der 1 ausgebildet und weist zusätzlich einen Controller 8 auf. Der Controller 8 ist in Serie zu den LEDs in dem dritten LED-Strand 3 geschaltet und dazu ausgebildet, den dritten LED-Strang 3 gesondert, insbesondere separat von den anderen LED-Strängen 1 und 2, zu steuern. Der Controller 8 weist einen Feedback-Eingang 9 zur Erfassung eines Feedbacksignals von dem ersten LED-Strang 1 bzw. von dem zweiten LED-Strang 2 auf. Der Controller 8 ist dazu ausgebildet, den dritten LED-Strang 3 unter Berücksichtigung des Feedbacksignals von den LED-Strängen 1 bzw. 2 so anzusteuern, um insbesondere eine vorbestimmte oder gewünschte Farbtemperatur des durch die Leuchtvorrichtung 100 erzeugten Gesamtlichts zu erzielen.
3 zeigt schematisch einen elektrischen Schaltkreis einer Leuchtvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Schaltkreis der 3 ist ähnlich zu dem in 2 gezeigten Schaltkreis ausgebildet und weist zusätzlich einen Serienwiderstand 10 auf, welcher in dem dritten LED-Strang 3 in Serie zu den LEDs in dem dritten LED-Strang 3 und dem Controller 8 geschaltet ist.
In anderen Ausführungsformen können in einem oder in mehreren LED-Strängen 1, 2, 3 ein oder mehrere Widerstände, insbesondere Serienwiderstände, und/oder andere passive elektronische Bauteile geschaltet werden. Durch die Serienwiderstände bzw. durch die anderen passiven elektrischen Bauteile Charakteristika von LED-Strängen, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Vorwärtsspannungen von unterschiedlichen LEDs, beeinflusst werden, so dass das Leuchtverhalten bzw. Lichtcharakteristik der Leuchtvorrichtung gezielt beeinflusst werden kann.
Beispielsweise kann der dritte LED-String 3, insbesondere bei einer gleichen Anzahl von LEDs, eine niedrigere Vorwärtsspannung als der erste LED-Strang 1 oder der zweite LED-Strang 2 aufweisen. Der dritte LED-Strang 3 könnte dann insbesondere bei niedrigen elektrischen Spannungen vom LED-Treiber 4 einen überproportional hohen Strom ziehen und entsprechend im Verhältnis zu den anderen beiden LED-Strängen 1 bzw. 2 stärker leuchten. Dies würde insbesondere beim Herunterdimmen bzw. bei niedrigen Dimm-Niveaus der Leuchtvorrichtung zur Unterdrückung des Leuchtens des ersten bzw. des zweiten LED-Strangs 1 bzw. 2 führen.
Durch das Umlegen des Schalters 5, insbesondere durch Betätigen bzw. Fast-Klicks des Dimmers, kann das Leuchtverhalten bzw. die Lichtcharakteristik der Leuchtvorrichtung 100 im Betrieb beeinflusst werden. Wird beispielsweise der Schalter 5 so umgelegt, dass der zweite LED-Strang 2 deaktiviert ist, so wird nur durch den ersten LED-Strang 1 und den dritten LED-Strang 3 zur Lichterzeugung beigetragen. Das resultierende Licht bzw. Weißlicht wird eine CCT in dem Bereich zwischen 2000 K und 6000 K aufweisen. Wird hingegen der Schalter 5 so umgelegt, dass der erste LED-Strang 1 deaktiviert ist, so wird nur durch den ersten LED-Strang 1 und den dritten LED-Strang 3 zur Lichterzeugung beigetragen. Das resultierende Licht wird dann eine CCT in dem Bereich zwischen 2000 K und 4000 K aufweisen. Im Vergleich zu der Konstellation, wenn der zweite LED-Strang 2deaktiviert ist, wird das Farbspektrum des resultierenden Lichts insgesamt zu dem „wärmeren“ Spektralbereich verschoben.
Die Leuchtvorrichtung 100 ermöglicht somit eine Klick-Dimm-Steuerung, wobei zwei unterschiedliche Farbtemperatur-Lichtstrom-Dimm- (CCT&Flux-Dim) Kurven realisiert werden. Je nachdem, welcher der beiden LED-Stränge 1 oder 2 aktiviert ist, können dabei unterschiedliche Dimm-To-Warm-Kurven erzielt werden. Bei Dimm-To-Warm-Kurven handelt es sich um Abhängigkeiten zwischen dem Lichtstrom und der Farbtemperatur, bei welcher das Herunterdimmen, d.h. die Abnahme des Lichtstroms zusammen mit der Abnahme der Farbtemperatur einhergeht. Dies verursacht u.a. den sogenannten Dimm-Glow-Effekt, so dass sich beim Herunterdimmen der Leuchtvorrichtung 100die Farbtemperatur des Lichts, ähnlich wie bei Glühbirnen, in die warmweiße Richtung verschiebt.
Das Umschalten zwischen den zwei Abhängigkeitskurven 20 und 30 kann dabei durch das Umschalten zwischen dem ersten LED-Strang und dem zweiten LED-Strang durch den Schalter 5 auf die oben beschriebene Weise erfolgen. Dabei erfasst der Controller 6 eine Betätigung, insbesondere aufeinanderfolgende ON/OFF-Ereignisse an dem Dimmer 7 und legt den Schalter 5 ggf. um.
4 zeigt Abhängigkeiten zwischen Lichtstrom und Farbtemperatur für eine Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel: Insbesondere werden in 4 zwei Abhängigkeitskurven 101 und 102 gezeigt. Die Abhängigkeitskurven 101 und 102 entsprechen zwei unterschiedlichen Betriebszuständen bzw. unterschiedlichen Schaltpositionen des Schalters 5. Solche oder ähnliche Kurven können insbesondere entstehen, wenn man eine Leuchtvorrichtungen 100 gemäß 1, 2 oder 3 hoch- bzw. herunterdimmt.
Die erste Abhängigkeitskurve 101 zeigt die Abhängigkeit zwischen Lichtstrom und der Farbtemperatur des von der Leuchtvorrichtung 100 erzeugten Lichtes in dem Betriebszustand, wenn der zweite LED-Strang 2 deaktiviert ist, so dass nur der erste LED-Strang 1 und der dritte LED-Strang 3 zur Lichterzeugung beitragen.
Die zweite Abhängigkeitskurve 102 zeigt die Abhängigkeit zwischen Lichtstrom und der Farbtemperatur des von der Leuchtvorrichtung 100 erzeugten Lichtes in dem Betriebszustand, wenn der erste LED-Strang 1 deaktiviert ist, und nur durch den zweiten LED-Strang 2 und den dritten LED-Strang 3 zur Lichterzeugung beigetragen wird.
Die beiden Abhängigkeitskurven 101 und 102 decken im Wesentlichen den gleichen Lichtstrombereich zwischen einem minimalen Lichtstrom bei etwa 50 Im und einem maximalen Lichtstrom bei etwa 800 Im ab, wobei sich die Farbtemperaturbereiche der beiden Kurven deutlich unterscheiden. Der Farbtemperaturbereich der Kurve 101 erstreckt sich bis zu einem Maximalwert von etwa 4800 K, während sich der Farbtemperaturbereich der Kurve 102 bis etwa 3800 K erstreckt. Der Minimalwert der Farbtemperatur liegt bei beiden Kurven bei etwa 2400 K. Charakteristisch für die beiden Kurven 101 und 102 ist der monotone Anstieg der Farbtemperatur bzw. CCT mit dem ansteigenden Lichtstrom. Insbesondere nimmt die Farbtemperatur beim Hochdimmen der Leuchtvorrichtung 100 zu, und nimmt die Farbtemperatur beim Herunterdimmen der Leuchtvorrichtung 100 ab. Dieses Leuchtverhalten der Leuchtvorrichtung 100 entspricht dem sogenannten Glow-Dim-Effekt, wenn beim Herunterdimmen einer Leuchtvorrichtung sich das Lichtspektrum, ähnlich wie bei Glühbirnen, zu einem „wärmeren“ Spektralbereich verschiebt.
Die Abhängigkeitskurve 101 ist im Vergleich zu der Abhängigkeitskurve 102 insgesamt zu höheren Farbtemperaturen verschoben, wobei die Farbtemperatur beim Hochdimmen bzw. mit dem Erhöhen des Lichtstroms steiler ansteigt. Dieses Leuchtverhalten der Leuchtvorrichtung 100 fördert Konzentration und Wachsamkeit bei Menschen und kann deshalb auch als aktiver Betriebsmodus bzw. „active mode“ bezeichnet werden.
Bei der Abhängigkeitskurve 102 steigt die Farbtemperatur mit dem wachsenden Lichtstrom langsamer, im Wesentlichen linear gleichmäßig, an. Der langsame Anstieg der Farbtemperatur mit dem Lichtstrom als auch der insgesamt niedrigerer Farbtemperaturbereich der Abhängigkeitskurve 102 sorgen für eine angenehmen entspannte und gemütliche Atmosphäre, weshalb dieser Betriebsmodus der Leuchtvorrichtung 100 auch als „relax mode“ bezeichnet werden kann.
5 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einer Leuchtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Beleuchtungssystem 200 umfasst eine Leuchtvorrichtung 100 gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Leuchtvorrichtung 100 in dem Ausführungsbeispiel der 5 als eine LED-Lampe dargestellt ist.
Das Beleuchtungssystem 200 umfasst einen Dimmer 7 mit einer Kommunikationsschnittstelle (nicht gezeigt) zur drahtlosen Steuerung des Dimmers 7. Die Kommunikationsschnittstelle kann als eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle zur Ansteuerung des Dimmers 7 mittels eines Standardprotokolls, wie ZigBee ®, WiFi ® oder BLE ® ausgebildet sein, so dass die Leuchtvorrichtung 100 über den Dimmer 7 mit einem Steuergerät ferngesteuert werden kann. Der Dimmer 7 ist mit den elektrischen Leitungen 201 und 202 mit der Leuchtvorrichtung 100 elektrisch verbunden. Der Dimmer 7 kann insbesondere als ein Smart-Phase-Cut-Dimmer ausgebildet sein und einen Controller (nicht gezeigt) umfassen, der dazu konfiguriert ist, die über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Signale zu verarbeiten und entsprechende Kontrollsignale über die Leitungen 201 und 202 an die Leuchtvorrichtung 100 zu senden. 5 zeigt auch ein Steuergerät 301 zur Fernsteuerung des Dimmers 7. Das Steuergerät 301 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Smartphones ausgebildet, der von einem Benutzer 302 (symbolisch dargestellt) über eine Smartphone-Applikation bedient werden kann.
Das Steuergerät 301 bzw. Smartphone-Applikation kann insbesondere eine Eingabe-Schnittstelle, insbesondere eine Touch-Screen-Eingabe-Schnittstelle, zum Empfangen von Benutzerbefehlen bereitstellen und konfiguriert sein, die Benutzer-Befehle über eine der standardisierte Kommunikationsschnittstelle an den ferngesteuerten Dimmer 7 zur Steuerung der Leuchtvorrichtung 50 zu senden. Die Eingabe der Benutzer-Befehle und die Ansteuerung des Dimmers 7 durch das Smartphone 301 wird in 5 durch die breiten Pfeile symbolisch dargestellt.
Der ferngesteuerte Dimmer 7 kann insbesondere ausgebildet sein, die Benutzer-Befehle von dem Steuergerät 301 über die Kommunikationsschnittstelle des Dimmers 7 in für die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung 100 verständliche Kontrollsignale umzuwandeln und diese über die elektrischen Leitungen 201 und 202 an die Leuchtvorrichtung 100 weiterzugeben. Die Kontrollsignale sollen insbesondere das gleiche bzw. kompatible Format haben, wie die Kontrollsignale eines konventionellen Phase-Cut-Dimmers, so dass die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung 100 diese als Betätigung eines konventionellen Dimmers interpretieren kann und die LED-Stränge 1, 2, 3 der Leuchtvorrichtung 100 entsprechend ansteuern. Wird beispielsweise durch den Benutzer der Befehl zum Umschalten zwischen zwei Betriebsmodi, beispielweise von „active“ zu „relax“ eingegeben, so kann dies über die Dimmer-Kommunikationsschnittstelle von dem Dimmer-Controller empfangen werden. Der Dimmer-Controller kann dann diese Befehle in elektrische Signale umwandeln, beispielweise durch Trennen und Wiederherstellen der elektrischen Verbindung mit der Leuchtvorrichtung 100 durch die Leitungen 201 und 202. Die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung 100 kann dieses Trennen und Wiederherstellen der elektrischen Verbindung als ein ON/OFF-Ereignis bzw. als ein Fast-Click auffassen und die Leuchtvorrichtung 100 durch das Umlegen des Schalters 5 von einem Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus versetzen. Das Steuergerät 301 bzw. die darin gespeicherte Applikation kann zudem zeitabhängige Kontrollsignale erzeugen, welche den Smart-Phase-Cut-Dimmer dazu veranlassen, Phasenabschnittswinkel zu ändern. Die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung 100 kann aufgrund der Änderung des Phasenabschnittswinkels die LED-Stränge 1, 2, 3 so ansteuern, dass die CCT und der Lichtstrom des erzeugten Lichtes auf einer der für die Leuchtvorrichtung 100 intrinsische CCT&Flux-Dim-Kurven liegen.
Das Steuergerät 301 bzw. die mobile Applikation kann konfiguriert sein, durch die Ansteuerung des ferngesteuerten Dimmers 7 das natürliche Tageslicht nachzuahmen bzw. eine HCL-Beleuchtung bereitzustellen. Dabei wird das Leuchten der Leuchtvorrichtung 100 in Abhängigkeit von der Tageszeit gedimmt. Die zeitliche Abhängigkeit des Leuchtverhaltens kann insbesondere zum Nachahmen des natürlichen Tageslichts (HCL-Kurve) im Speicher des Steuergeräts 301 bzw. des Smartphones und/oder des Dimmers 7 hinterlegt sein. Außerdem können weitere HCL-Kurven über die drahtlose Kommunikation des Steuergeräts 301 bzw. des Dimmers 7 von der Cloud heruntergeladen und im Speicher des Steuergeräts 301 bzw. des Dimmers 7 abgelegt werden. Auch HCL-Kurven für spezielle Zwecke, z.B. Entspannung oder zur Förderung der Arbeitskonzentration, verwendet werden.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: erster LED-Strang
2: zweiter LED-Strang
3: dritter LED-Strang
4: LED-Treiber
5: Schalter
6: Schaltersteuerung
7: Dimmer
8: Controller
9: Feedback-Eingang
10: Serienwiderstand
100: Leuchtvorrichtung
101: erste Abhängigkeitskurve zwischen Lichtstrom und Farbtemperatur
101: zweite Abhängigkeitskurve zwischen Lichtstrom und Farbtemperatur
200: Beleuchtungssystem
201: elektrische Leitung
202: elektrische Leitung
301: Steuergerät
302: Benutzer
CCT1: erste Farbtemperatur
CCT2: zweite Farbtemperatur
CCT3: dritte Farbtemperatur

Claims

Leuchtvorrichtung, umfassend: - eine LED-Lichtquelle, wobei die LED-Lichtquelle einen ersten LED-Strang (1) zur Erzeugung eines ersten Lichts mit einer ersten Farbtemperatur CCT1 und einen zweiten LED-Strang (2) zur Erzeugung eines zweiten Lichts mit einer von der ersten Farbtemperatur CCT1 unterschiedlichen zweiten Farbtemperatur CCT2 umfasst, und - eine Steuerelektronik mit einem steuerbaren LED-Treiber (4) zum Antreiben der LED-Lichtquelle, wobei die Steuerelektronik einen Schalter (5) zum Umschalten zwischen dem ersten LED-Strang (1) und dem zweiten LED-Strang (2) umfasst, so dass je nach Schalterstellung entweder der erste LED-Strang (1) oder der zweite LED-Strang (2) aktiviert ist, und wobei die Leuchtvorrichtung (100) einen dritten LED-Strang (3) zur Erzeugung eines dritten Lichts mit einer von der ersten Farbtemperatur (CCT1) und der zweiten Farbtemperatur CCT2 unterschiedlichen dritten Farbtemperatur CCT3 umfasst, und wobei der dritte LED-Strang (3) durch den LED-Treiber (4) unabhängig von der Schalterstellung antreibbar ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dritte LED-Strang (3) parallel zu dem ersten LED-Strang (1) bzw. zu zweiten LED-Strang (2) geschalteten ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet, eine Betätigung einer Schaltvorrichtung (7) zu erfassen und den Schalter (5) basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung (7) umzulegen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet ist, eine Betätigung einer als Lichtschalter und/oder als Dimmer ausgebildeten Schaltvorrichtung (7) zu erfassen und den Schalter (5) basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung (7) umzulegen.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der LED-Treiber (4) als ein dimmbarer LED-Treiber ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: 3500 K < CCT1 < 6500 K, insbesondere 5500 K < CCT1 < 6500 K, 2700 K < CCT2 < 5000 K, insbesondere 2700 K < CCT2 < 3700 K und 1500 K < CCT3 < 3000 K, insbesondere 1800 K < CCT3 < 2300 K.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (100) ferner wenigstens einen Controller (8) zum separaten Ansteuern wenigstens eines der drei LED-Stränge (1, 2, 3) umfasst.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Controller (8) einen Feedback-Eingang (9) zur Erfassung eines Feedbacksignals aufweist und dazu ausgebildet ist, den dritten LED-Strang (3) basierend auf einem Feedbacksignal von dem ersten LED-Strang (1) bzw. von dem zweiten LED-Strang (2) anzusteuern.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der LED-Stränge (1, 2, 3) wenigstens ein passives elektrisches Bauteil (10) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LED-Stränge (1, 2, 3) derart konfiguriert sind, dass der maximale Lichtstrom des durch den ersten LED-Strang (1) erzeugten Lichts bzw. der maximale Lichtstrom des durch den zweiten LED-Strang (2) erzeugten Lichts höher als der maximale Lichtstrom, des durch den dritten LED-Strang (3) erzeugten Lichts ist.
Beleuchtungssystem, umfassend: - eine Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - eine Schaltvorrichtung (7) zur Inbetriebnahme der Leichtvorrichtung, wobei die Steuerelektronik dazu ausgebildet, eine Betätigung der Schaltvorrichtung (7) der Leuchtvorrichtung (100) zu erfassen und den Schalter (5) basierend auf der erfassten Betätigung der Schaltvorrichtung (7) umzulegen.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, wobei die Schaltvorrichtung (7) als Dimmer ausgebildet ist, und wobei die Steuerelektronik der Leuchtvorrichtung (100) dazu ausgebildet ist, ein Betätigen des Dimmers zu erfassen und die LED-Stränge (1, 2, 3) der Leuchtvorrichtung (100) entsprechend anzusteuern.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 12, wobei der Dimmer eine Kommunikationsschnittstelle zur drahtlosen Kommunikation aufweist und dazu ausgebildet ist, durch ein Steuersignal von einem Steuergerät (301) über die Kommunikationsschnittstelle angesteuert zu werden.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, wobei der Dimmer als ein Smart-Phase-Cut-Dimmer ausgebildet ist, welcher mit einer mobilen Applikation eines mobilen Steuergeräts angesteuert werden kann.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Steuersignal für die Dimmeransteuerung uhrzeitabhängig, datumsabhängig und/oder ortsabhängig ist.