DE102021117478B3 - Individuelle PWM-Modulation für einen mehrkanaligen Leuchtmitteltreiber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtung (V), zum Ansteuern wenigstens eines Leuchtmittels (LED), umfassend einen Leuchtmitteltreiber (T) mit mindestens zwei Kanälen (ch), und eine Kontrolleinheit (CU), wobei jedem Kanal (ch) eine PWM-Modulationseinheit (PWM) zugeordnet ist, wobei jede der PWM-Modulationseinheiten (PWM) separat und individuell durch die Kontrolleinheit (CU) ansteuerbar ist, wobei jede der PWM-Modulationseinheiten (PWM) dazu eingerichtet ist genau eine Stromquelle (IQ) zu schalten, wobei jede der Stromquellen (IQ) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines mit einer PWM-Periode (tPWM) periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit (PWM) ein Leuchtmittel (LED) mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei das jeweilige PWM-Ausgangssignal einer jeden PWM-Modulationseinheit (PWM) einen PWM-Puls mit einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke aufweist, wobei eine Einschaltzeit (tE) mit der ansteigenden Flanke oder der abfallenden Flanke des PWM-Pulses korreliert, wobei die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal (CS) an die PWM-Modulationseinheiten (PWM) zu senden, um die jeweilige Einschaltzeit (tE) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen PWM-Pulse je PWM-Modulationseinheit (PWM) separat und individuell zueinander innerhalb einer PWM-Periode (tPWM) zeitlich zu verschieben, dass ein EMV-Signal und/oder ein Flimmern einer Leuchtmittel-Applikation, umfassend eine Mehrzahl des Leuchtmittels (LED), reduziert ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung eines EMV-Signals und/oder zur Reduzierung eines Flimmerns mindestens eines mit PWM-Signalen angesteuerten Leuchtmittels (LED) mittels der Vorrichtung (V).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Leuchtmittels, umfassend einen Leuchtmitteltreiber mit mindestens zwei Kanälen und eine Kontrolleinheit, wobei jedem Kanal eine PWM-Modulationseinheit zugeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist genau eine Stromquelle zu schalten, wobei jede der Stromquellen dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines mit einer PWM-Periode periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit ein Leuchtmittel mit elektrischer Energie zu versorgen. Jede der PWM-Modulationseinheiten ist separat und individuell durch die Kontrolleinheit ansteuerbar. Die Kontrolleinheit ist dazu eingerichtet ein Steuersignal an die PWM-Modulationseinheiten zu senden, um eine jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse zeitlich zu verschieben.
• Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung eines EMV-Signals und/oder zur Reduzierung eines Flimmerns von Leuchtmittel-Applikationen.
• Die LED hat die klassische Glühbirne in vielen relevanten Märkten großflächig als Leuchtmittel abgelöst.
  Aus dem Stand der Technik sind Leuchtmittel wie Leuchtdioden und Laser in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen bekannt, wobei PWM-gesteuerte Konstantstromquellen die Leuchtmittel ansteuern.
  Üblicherweise speist eine Konstantstromquelle einen elektrischen Strom in das Leuchtmittel ein, wobei der elektrische Strom konstruktiv oder mittels eines Regelwertsignals auf einen vorgegebenen Stromwert eingestellt ist.
  Das Leuchtmittel umfasst typischerweise eine LED oder einen LED-Strang, der eine oder mehrere in Serie geschaltete LEDs umfasst, oder eine Parallelschaltung mehrerer LED-Stränge. Eine Konstantstromquellensteuerung schaltet die Konstantstromquelle bevorzugt pulsförmig wiederholend mit einer PWM-Periode ein- und aus. Typischerweise steuert eine Kontrolleinheit die Konstantstromquellensteuerung. Bevorzugt ist die Konstantstromquellensteuerung Teil der jeweiligen PWM-Modulationseinheit, die die LED bzw. den LED-Strang mit elektrischer Energie versorgt. Wenn die Konstantstromquelle für eine PWM-Pulsdauer während einer PWM-Periode eingeschaltet ist, speist die Konstantstromquelle somit nur zu Ein-Zeiten für diese PWM-Pulsdauer diesen voreingestellten Strom in das Leuchtmittel ein. Für die übrige Aus-Zeit der PWM-Periode außerhalb der PWM-Pulsdauer speist daher typischerweise die Konstantstromquelle nur einen geringeren oder bevorzugt keinen Strom in das Leuchtmittel ein. Wenn die Konstantstromquelle während der PWM-Pulsdauer den voreingestellten elektrischen Strom in das Leuchtmittel einspeist, versorgt die Konstantstromquelle das Leuchtmittel während der PWM-Pulsdauer mit elektrischer Energie und veranlasst das Leuchtmittel somit zur Abgabe von Licht. Während der Aus-Zeit der PWM-Periode versorgt die Konstantstromquelle das Leuchtmittel mit weniger oder bevorzugt mit keiner elektrischen Energie und veranlasst das Leuchtmittel somit zur Abgabe von keinem Licht oder nur von einer geringen Lichtintensität. Bevorzugt ist das Leuchtmittel während der Aus-Zeit dunkel.
• Aktuelle Leuchtmitteltreiber verwenden PWM-Modulationseinheiten, die auf konfigurierbaren PWM-Takt-Modulationseinheiten und/oder Tastgrad-Zeitgebern (Duty-Cycle-Timern) basieren. Die PWM-Modulation der Energieversorgung der Leuchtmittel durch die besagte Konstantstromquelle weist im Sinne dieser Schrift PWM-Perioden auf, die jeweils den PWM-Pulsen zugeordnet sind. Jeder PWM-Puls weist eine ansteigende Flanke und eine abfallende Flanke auf, wobei die ansteigende Flanke einer Einschaltzeit und die abfallende Flanke einer Ausschaltzeit entspricht. Eine solche PWM-Periode eines PWM-Pulses beginnt im Sinne dieser Schrift zeitlich mit der ansteigenden Flanke des PWM-Pulses und endet mit der ansteigenden Flanke des unmittelbar nachfolgenden PWM-Pulses der PWM-Modulation.
• Üblicherweise umfasst ein Leuchtmitteltreiber eine Kontrolleinheit und eine Mehrzahl von PWM-Modulationseinheiten, wobei die Kontrolleinheit jede der PWM-Modulationseinheiten einzeln adressieren kann. Bei einem mehrkanaligen Leuchtmitteltreiber schaltet für jeden Kanal jeweils eine PWM-Modulationseinheit jeweils eine Stromquelle, welche das Leuchtmittel entsprechend eines PWM-Ausgangssignals der PWM-Modulationseinheit mit Energie versorgt.
• Bei derzeitigen bekannten mehrkanaligen LED-Treibern ist es üblich, dass alle adressierten PWM-Modulationseinheiten zeitgleich einen PWM-Puls ausgeben, oder dass die adressierten PWM-Modulationseinheiten die PWM-Pulse über die PWM-Periode in zeitlich äquidistanten Abständen verschoben aussenden.
  Geben alle adressierten PWM-Modulationseinheiten zeitgleich einen PWM-Puls aus, so sind die Einschaltzeiten für alle korrespondierenden Kanäle identisch. Haben alle PWM-Pulse eine identische PWM-Pulsdauer, sind zusätzlich auch die Ausschaltzeiten für alle korrespondierenden Kanäle identisch.
• Bei einer zeitlichen Verschiebung der PWM-Pulse zueinander um einen äquidistanten Zeitbetrag, unterscheiden sich die Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten der adressierten Kanäle zumindest zum Teil voneinander.
• Insbesondere veranlasst die Kontrolleinheit die PWM-Modulationseinheiten, die PWM-Pulse zueinander zu verschieben. Insbesondere teilt die Kontrolleinheit bei einer zeitlich zueinander äquidistanten Verschiebung der PWM-Pulse die zeitliche Länge der PWM-Periode, welche für alle Kanäle des LED-Treibers identisch ist, durch die Anzahl der Kanäle und verschiebt die PWM-Pulse zueinander um den resultierenden Zeitbetrag zueinander.
  Bei einem n-kanaligen LED-Treiber teilt die Kontrolleinheit somit die PWM-Periodendauer t_PWM durch die Anzahl der Kanäle n und verschiebt anschließend die Einschaltzeit für die Kanäle zueinander um einen Betrag von t_PWM/n. Diese Teilung durch n kann bevorzugt auch konstruktiv vorgegeben sein, ohne dass die Kontrolleinheit einen entsprechenden Verfahrensschritt eines Teilens durchführen muss. Für einen k-ten Kanal mit 0≤k≤n-1 ist die Einschaltzeit entsprechend um einen Betrag von k*(t_PWM/n) zu einer Startzeit t₀ der PWM-Periode verschoben.
• Für jede der durch die PWM-Modulationseinheiten angesteuerten Stromquellen und damit für jeden der korrespondierenden Kanäle fließt während einer PWM-Pulsdauer des korrespondierenden PWM-Pulses ein Einschaltstrom durch eine Versorgungsleitung der Stromquellen.
  Die Einschaltströme der einzelnen Kanäle summieren sich in der Versorgungsleitung auf.
• Bei einer zeitgleichen Ansteuerung der Stromquellen, bei der die PWM-Pulse aller adressierten PWM-Modulationseinheiten zeitlich vollständig überlappen, addieren sich die jeweiligen Einschaltströme zu einem aufsummierten pulsförmigen Einschaltstrom mit einer hohen Amplitude für die PWM-Pulsdauer, während über die restliche PWM-Periode kein Stromfluss in der Versorgungsleitung vorliegt. Dies führt zu einer sehr ungleichmäßigen Auslastung einer Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung.
• Die äquidistante zeitliche Verschiebung der PWM-Pulse über die PWM-Periode hat den Vorteil, dass der Einschaltstrom zur Energieversorgung der Leuchtmittel während der Ein-Zeit geringer ist. In dem speziellen Fall, dass die PWM-Pulse alle eine identische PWM-Pulsdauer aufweisen führt diese äquidistante zeitliche Verschiebung der PWM-Pulse über die PWM-Periode zu einer nahezu gleichmäßigen Verteilung des Stroms über die PWM-Periode. Weisen die PWM-Pulse zudem eine zumindest nahezu identische Amplitude auf, so ergibt sich über die PWM-Periode ein nahezu konstanter Strom in der Versorgungsleitung und somit eine optimale Auslastung der Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung.
• Eine zeitliche Verschiebung von PWM-Pulsen zur Reduzierung von EMI-Störsignalen wird bereits in den Druckschriften DE 10 2018 126 249 A1 , WO 2011/ 101 282 A1 , US 2013 / 0 082 613 A1 , DE 10 2013 223 710 A1 , DE 10 2008 060 042 A1 , US 9 717 123 B1 , US 9 433 048 B2 und DE 10 2019 107 135 B3 offenbart.
• Weisen die einzelnen PWM-Pulse entsprechend jeweiliger Tastverhältnisse der einzelnen Kanäle zumindest sich teilweise voneinander unterscheidende PWM-Pulsdauern und/oder Amplituden auf, so führt dies trotz einer äquidistanten zeitlichen Verschiebung der PWM-Pulse über die PWM-Periode zu einer nicht optimalen Auslastung der Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung. Leuchtmittel, insbesondere LED-Applikationen, die mit PWM-Signalen angesteuert werden, erzeugen somit in vielen Anwendungsbereichen ein EMV-Signal, das andere elektronische Vorrichtungen stören kann.
• Ein weiteres Problem stellt ein Flimmern von PWM-angesteuerten Leuchtkörpern, insbesondere LED-Leuchtkörpern, die mehrere Leuchtmittel umfassen, dar.
• In der Fachliteratur wird zwischen dem „Flimmern“, „Flackern“, „Flicker“, „Blinken“ und „Blitzen“ von Lichtquellen unterschieden.
  Unter Flackern wird eine unregelmäßige Leuchterscheinung verstanden, die sich örtlich und/oder zeitlich ändert. Das Flackern von Lampen kann seine Ursache entweder in einer unsteten Lichterzeugung (z. B. Flammen) oder einer unsteten Energiezufuhr haben. Ein ausgeprägtes Flackern zeigen alle Verbrennungslampen (Kerzen, Gaslampen), bei denen sich sowohl Flammengröße und Lichtstrom als auch Form und Lage der Flamme sporadisch ändern können. Flackern tritt aber auch bei Entladungslampen in Form des Einschaltflackerns und des Elektrodenflackerns auf. Im Unterschied zum Lichtflimmern ist das Flackern kein periodischer Vorgang.
  Blinken beschreibt ein niederfrequentes periodisches Licht in einer Größenordnung von 10Hz mit einem Tastverhältnis von mehr als ca. 25%. Es wird für einen bestimmten Zweck, meist als Signal, zielgerichtet und künstlich erzeugt, wie beispielsweise bei einem KFZ-Blinker.
  Als Blitzlicht bzw. Blitzen wird ein niederfrequentes periodisches Licht in einer Größenordnung von 10Hz oder aperiodisches Licht mit einem Tastverhältnis von deutlich weniger als 10% bezeichnet. Es kommt in der Natur vor, wie beispielsweise bei Gewitter, oder wird künstlich erzeugt (z.B. Blitzlicht für Fotografie, Stroboskoplicht in der Diskothek).
  Als Flicker werden elektrische (unregelmäßige) Netzspannungsänderungen in Stromnetzen bezeichnet, welche zu einer visuell wahrnehmbaren Schwankung der Leuchtdichte bei ungeregelten elektrischen Leuchtmitteln wie Leuchtstoff- und Glühlampen führen. Bei ausreichend elektronisch geregelten Leuchtmitteln, wie LED-Leuchtmitteln oder Kompaktleuchtstofflampen, ist Flicker aufgrund der Vorschaltelektronik oft nicht optisch wahrzunehmen.
  Im Gegensatz zum Flicker beschreibt der relativ neue Begriff „Lichtflimmern“ den periodischen Wechselanteil des real emittierten Lichts eines störungsfrei elektrisch betriebenen Leuchtmittels, der durch den Wechselanteil in der systembedingten elektrischen Versorgung (Netzfrequenz, Vorschaltelektronik) des Leuchtmittels verursacht wird. Dieser liegt größenordnungsmäßig über 35 Hz bis in den 100-kHz-Breich. Diese Eigenschaft ist also dem Leuchtmittel und dessen Ansteuerung, die Gegenstand der hier vorliegenden Offenlegung ist, zuzuschreiben und nicht dem Versorgungsnetz.
• Unter Lichtflimmern (engl. photometric flicker) - auch Temporal Light Artefact (TLA) oder Lichtmodulation genannt - versteht man dabei die schnelle Änderung (meist Luminanz) einer Leuchtquelle. Drei Effekte, die sich auch überlagern können, sind dabei zu unterscheiden:
1. a. Leuchtdichte-Flimmern, das durch wechselnde Helligkeitsgrade entsteht;
2. b. chromatisches Flimmern, das durch wechselnde, bzw. schwankende Lichtfarben verursacht wird; und
3. c. Stroboskop-Effekt („Disco-Licht“), der durch sequenzielle Lichtblitze entsteht.
• „Flimmern“ bezeichnet von einem statischen Beobachter in einer statischen Umgebung wahrgenommene visuelle Schwankungen aufgrund eines Lichtreizes, dessen Leuchtdichte oder Spektralverteilung zeitlich schwankt. Die Schwankungen können periodisch oder nicht periodisch sein und von der Lichtquelle selbst, der Stromquelle oder anderen Einflussfaktoren hervorgerufen werden.
• „Stroboskop-Effekt“ bezeichnet die Änderung der Bewegungswahrnehmung eines statischen Beobachters in einer nicht statischen Umgebung aufgrund eines Lichtreizes, dessen Leuchtdichte oder Spektralverteilung zeitlich schwankt. Die Schwankungen können periodisch oder nicht periodisch sein und von der Lichtquelle selbst, der Stromquelle oder anderen Einflussfaktoren hervorgerufen werden.
• In der Regel ist das chromatische Flimmern bei LED-Lampen und Leuchten zu vernachlässigen. LED-Leuchtmittel sind monochromatische Lichtquellen, d. h. sie senden Licht nur in eingeschränkten Wellenlängenbereichen aus, die primär durch die innere Struktur der LED-Halbleiter bestimmt werden. Bei LED-Leuchtmitteln können das Leuchtdichte-Flimmern und der Stroboskop-Effekt dadurch entstehen, dass typischerweise ein elektronischer Treiber die lichtemittierenden Dioden (LED) ansteuert, der meist als Konstantgleichstromquelle ausgelegt ist. Die Hersteller verwenden oft aus Kostengründen einfache Schaltungen. Parallel zum Gleichstrom ist am Treiberausgang auch ein Wechselstromanteil in Folge der typischerweise verwendeten PWM-Modulation des LED-Stromes vorhanden. Auch der Wechselstromanteil wird über die LED in eine Amplitudenmodulation des Lichts umgewandelt und überlagert das „saubere“ Amplitudengleichsignal des Lichts, das der Mensch bewusst wahrnimmt.
  Ursachen von Flimmern können zudem auch Kompatibilitätsprobleme mit Dimm- und Steuerschaltkreisen sein.
• Das Lichtflimmern von Lichtquellen hat weitreichende Auswirkungen auf einen Organismus. Das Sonnenlicht als natürliche Lichtquelle bietet ein flimmerfreies Licht. Im Laufe der Evolution mussten Lebewesen somit keine Maßnahmen zur Kompensation von Flimmern im Licht entwickeln. Das Lichtflimmern von künstlichen Lichtquellen belastet das Nervensystem von Lebewesen, sowohl von Menschen wie auch Nutztieren und setzt somit den menschlichen und tierischen Körper unter Stress. Das Lichtflimmern wird teilweise bewusst, meistens aber unbewusst wahrgenommen. Das heißt, dass das Lichtflimmern oft gar nicht aktiv vom Betrachter wahrgenommen wird, was aber nicht bedeutet, dass dieses Flimmern keine biologischen Auswirkungen hat. Tatsächlich hat ein Lichtflimmern zahlreiche negative Auswirkungen, die sich aber bei jedem Lebewesen unterschiedlich auswirken können. Es findet ein Anpassungsprozess statt, der das Gehirn und die Muskeln belastet. So kann das Lichtflimmern auf Organe, wie beispielsweise auf die Augen und das Gehirn Einfluss haben. Ebenso kann das Lichtflimmern aber auch auf Hormone, neurologische Abläufe, Koordination, Stoffwechsel, Glukoseverbrauch und kapillaren Blutfluss beeinflussen.
  Das menschliche Auge bemerkt nämlich trotzdem vor allem im peripheren Sehen die Schwankungen der Helligkeit unterbewusst. Diese peripheren Bereiche des Auges verfügen bevorzugt über sehr lichtempfindliche schnelle Schwarz/Weiß-Rezeptoren, um den Menschen vor plötzlichen Angriffen von Fressfeinden zu schützen. Ohne sich des Flimmerns bewusst zu sein, können bei entsprechend sensiblen Personen deshalb Symptome wie Kopfschmerzen, Müdigkeit, Erschöpfung, Migräne, Schlafstörungen, autistisches Verhalten, Konzentrationsprobleme und schlimmstenfalls sogar epileptische Anfälle auftreten, wenn sie dem flimmerndem LED-Licht solcher LED-Leuchtmittel ausgesetzt sind.
• Die Anforderungen bezüglich des Flimmeranteils von LED-Lampen und Leuchten sind typischerweise abhängig vom Einsatzgebiet.
  Während beispielsweise für Straßenbeleuchtungen eine geringe Anforderung bezüglich des Flimmeranteils der Beleuchtung vorliegen, ist insbesondere in Bereichen, wie beispielsweise Aufenthaltsorten von Kindern (z.B. Kindergärten, Schulen), Arbeitsplätzen (z.B. Büros), sowie bei Innenraumbeleuchtungen in Gebäuden darauf zu achten, dass LED-Lampen und Leuchten mit einem geringen Flimmeranteil eingesetzt werden.
• Ein Flimmern oder ein Stroboskop-Effekt von LED-Leuchten kann ebenso in Innenräumen von Fahrzeugen, insbesondere den Innenräumen von PKW, Bussen und den Fahrerzellen von LKW und dergleichen zu Problemen führen.
• In der Tierhaltung können die Auswirkungen durch Lichtflimmern deutlich extremer ausfallen. Hühner reagieren zum Beispiel viel empfindlicher als der Mensch auf einen erhöhten Flimmeranteil im Licht. Die ursächliche Wirkung auf eine verringerte Legeleistung und/oder ein geringeres Wachstum konnte wissenschaftlich nachgewiesen werden.
• Schon heute geben technische Regeln für Arbeitsstätten (ASR) gemäß der ASR A3.4 bezüglich des Lichtflimmerns Randbedingungen für die Beleuchtung vor. So ist vorgeschrieben, dass ein Flimmern oder eine Pulsation nicht zu Unfallgefahren (z. B. durch stroboskopischen Effekt) oder Ermüdung führen darf.
  Dies kann z.B. durch den Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten oder durch Drei-Phasen-Schaltung verhindert werden.
  Als Arbeitsplätze können dabei auch die Innenräume von Kraftfahrzeugen angesehen werden.
• Eine flimmerfreie Beleuchtung ist bei Tätigkeiten am Arbeitsplatz mit beweglichen Teilen besonders wichtig. Gemäß der DIN EN 12464-1 können Stroboskopeffekte bei Tätigkeiten am Arbeitsplatz gefährliche Situationen erzeugen, weil sie die Wahrnehmung rotierender oder sich hin und her bewegender Teile vollkommen verändern. Dementsprechend können solche Stroboskopeffekte die Arbeitssicherheit gefährden.
• Die Verordnung (EU) 2019/2020 der Kommission (ABI. der EU, L315/209) vom 1. Oktober 2019, die am 5. Dezember 2019 veröffentlicht wurde und im September 2021 in Kraft treten soll, beinhaltet erstmals spezifische Vorgaben und Grenzwerte für das Lichtflimmern von Leuchtmitteln mit dem Ziel die gesundheitlichen Folgen des LED-Flimmerns einzudämmen, will zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Schrift die EU eine neue EU-Ökodesign-Verordnung für Lichtquellen verabschieden, die im September 2021 in Kraft treten soll. Diese Verordnung beinhaltet erstmals spezifische Vorgaben und Grenzwerte für das Flackern von Leuchtmitteln.
  Die in dieser EU-Verordnung verwendete Messgröße für das Flimmern ist der genormte Parameter „Pst LM“, wobei „st“ für „Kurzzeit“ (short term) und „LM“ für „Licht-Flimmermessmethode“ (light flickermeter method) steht. Der Wert Pst LM=1 bedeutet, dass ein durchschnittlicher Beobachter das Flimmern mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% erkennt.
  Die in dieser EU-Verordnung verwendete Messgröße für den Stroboskop-Effekt ist die genormte Größe „SVM“ (stroboscopic visibility measure). SVM=1 ist die Sichtbarkeitsschwelle für einen durchschnittlichen Beobachter.
  Das PstLM-Messverfahren deckt einen Frequenzbereich bis 50Hz ab, während das SVM-Messverfahren einen Frequenzbereich von 80Hz bis 2 kHz abdeckt.
  Mit Ausnahme für Anwendungen im Freien, für Industrieanlagen und sonstige Anwendungen, in denen die Beleuchtungsnormen einen CRI<80 ermöglichen, gilt gemäß der EU-Verordnung 2019/2020 für LED-Lichtquellen ab September 2021 die Anforderung von Pst LM ≤ 1,0 bei Volllast bzgl. des Flimmerns und SVM ≤ 0,4 bei Volllast bzgl. des Stroboskop-Effekts. Diese Grenzwerte dürfen eine Prüftoleranz von 10% nicht übersteigen.
• Ebenso sieht die Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung (TierSchNutztV) eine Reduktion des Lichtflimmerns insofern vor, dass bei Geflügel in Ställen das für die tägliche Beleuchtungsintensität und Beleuchtungsdauer für die Deckung der ihrer Art entsprechenden Bedürfnisse verwendete künstliche Licht flackerfrei entsprechend dem tierartspezifischen Wahrnehmungsvermögen sein muss.
• Ein Dimmen von LED-Lampen und Leuchten verändert den Flimmeranteil typischerweise deutlich. Bei der Lichtstromsteuerung durch Pulsweitenmodulation (PWM) wechselt die Spannung mit der eine Ansteuerschaltung die LED-Leuchtmittel betreibt, zwischen zwei Werten. Dabei moduliert die Ansteuerschaltung typischerweise bei konstanter PWM-Frequenz den Tastgrad eines Rechteckpulses zur Einstellung der Helligkeit. Schon bei einem leichten Dimmen erzeugt das LED-Leuchtmittel in Folge dieser Ansteuerung somit einen hohen Flimmeranteil. Das führt schon bei einer leichten Reduktion der Luminanz zu ungünstigen Flickerwerten.
  Idealerweise sollte somit bei Arbeitsbeleuchtungen immer die Helligkeit auf den Maximalwert eingestellt werden. Optimal wäre aber eine Amplitudendimmung mit einer „sauberen“ wechselspannungsanteilsfreien Gleichspannung. Dann bleibt der sehr geringe Flimmeranteil auch bei verändertem Lichtstrom konstant. In der Praxis würden solche reinen steuerbaren Gleichstromquellen aber große und teure Energiespeicher erfordern.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach eine Lösung für einen verbesserten mehrkanaligen Leuchtmittel-Treiber, sowie ein Verfahren bereitzustellen, mittels dem ein EMV-Signal und/oder ein Flimmern der angesteuerten Leuchtmittelapplikation reduziert wird, wobei die Lösung kostengünstig sein und keine großen technischen Änderungen eines standardmäßigen Leuchtmittel-Treibers bedeuten soll.
• Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung, sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
  Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, sowie den Figuren zu entnehmen.
• Die vorgeschlagene Lösung sieht eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Leuchtmittels vor, welche Vorrichtung einen Leuchtmitteltreiber mit mindestens zwei Kanälen und eine Kontrolleinheit umfasst, wobei jedem Kanal eine PWM-Modulationseinheit zugeordnet ist.
• Insbesondere ist jede der PWM-Modulationseinheiten separat und individuell durch die Kontrolleinheit ansteuerbar.
  Insbesondere ist jede der PWM-Modulationseinheiten dazu eingerichtet genau eine Stromquelle zu schalten.
  Insbesondere ist jede der Stromquellen dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines mit einer PWM-Periode periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit ein Leuchtmittel mit elektrischer Energie zu versorgen.
  Insbesondere durchströmt ein durch die zugehörige Stromquelle generierter elektrischer Leuchtmittelstrom das Leuchtmittel.
  Insbesondere liegt zusätzlich oder alternativ an dem Leuchtmittel eine durch die zugehörige Stromquelle angelegte elektrische Leuchtmittelspannung gegenüber einer Versorgungsleitung der Stromquellen an.
  Insbesondere weist das jeweilige PWM-Ausgangssignal einer jeden PWM-Modulationseinheit einen PWM-Puls mit einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke auf.
  Insbesondere korreliert eine Einschaltzeit mit der ansteigenden Flanke oder der abfallenden Flanke des PWM-Pulses.
  Insbesondere entspricht die PWM-Periode einer Zeitspanne von der ansteigenden Flanke des PWM-Pulses bis zu der ansteigenden Flanke des unmittelbar nachfolgenden PWM-Pulses. Insbesondere beginnt die PWM-Periode zeitlich mit der ansteigenden Flanke des PWM-Pulses und endet mit der ansteigenden Flanke des unmittelbar nachfolgenden PWM-Pulses.
  Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, ein Steuersignal an die PWM-Modulationseinheiten zu senden, um die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass ein EMV-Signal und/oder ein Flimmern einer Leuchtmittel-Applikation, umfassend eine Mehrzahl des Leuchtmittels, reduziert ist, indem ein resultierender Summenstrom der Leuchtmittelströme und/oder eine Gesamtspannung der Leuchtmittelspannungen in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber einem Bezugspotential über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert entspricht.
  Zusätzlich oder alternativ ist die Vorrichtung dazu eingerichtet von den PWM-Modulationseinheiten ausgegebene PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass ein EMV-Signal und/oder ein Flimmern einer Leuchtmittel-Applikation, umfassend eine Mehrzahl des Leuchtmittels, reduziert ist, indem ein Effektivwert eines Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential über die PWM-Periode reduziert ist.
• Insbesondere entspricht der resultierende Summenstrom und/oder die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert, wenn eine relative Abweichung einer Amplitude eines Wechselsignals des resultierenden Summenstroms und/oder einer Gesamtspannung in der Versorgungsleitung gegenüber dem Bezugspotenzial über die PWM-Periode bezüglich einem zugehörigen Gleichsignal kleiner oder gleich 50%, 30% oder 10% entspricht.
• Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet mittels des Steuersignals eine erste Einschaltzeit einer ersten PWM-Modulationseinheit zeitlich relativ zu einer zweiten Einschaltzeit einer zweiten PWM-Modulationseinheit individuell zu verschieben.
  Durch diese Verschiebung der Einschaltzeiten wird das Spektrum des zeitlichen Modulationsverlaufs der durch die Leuchtmittel als Gesamtheit abgestrahlten Gesamtlichtamplitude verändert, sodass der Wechselanteil der abgestrahlten Lichtamplitude verringert wird. Dies verringert die EMV-Abstrahlung der Leuchtmittel-Applikation, die die Leuchtmittel umfasst, als Ganzes. Zudem verringert dies das Flimmern der Leuchtmittel-Applikation, welche die Leuchtmittel umfasst.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet den PWM-Puls des PWM-Ausgangssignals für mindestens einen der Kanäle in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen zu unterteilen. Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet mittels des Steuersignals die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen Teil-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode zeitlich zu verschieben.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal entsprechend für jeden Kanal vorbestimmter Einzelwerte für einen Strom und/oder eine Spannung für jede der Stromquellen an die PWM-Modulationseinheiten zu senden.
  Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal um die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der resultierende Summenstrom und/oder die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert entspricht.
  Zusätzlich oder alternativ sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal um die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms der Leuchtmittelströme und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotenzial über die PWM-Periode reduziert ist.
  Insbesondere ist zumindest teilweise jeweils ein Einzelwert der vorbestimmten Einzelwerte jeweils einem der mindestens zwei Kanäle zugewiesen.
  Insbesondere entsprechen die vorbestimmten Einzelwerte jeweils zumindest teilweise einem vorgegebenen Wert für den Leuchtmittelstrom und/oder für die Leuchtmittelspannung für die zugehörige Stromquelle.
• Insbesondere entsprechen die für jeden Kanal vorbestimmten Einzelwerte jeweils einem vorgegebenen Leuchtmittelstrom und/oder einer vorgegebenen Leuchtmittelspannung mit der die jeweilige Stromquelle für eine vorgegebene Zeitspanne das jeweils zugehörige Leuchtmittel mit Energie versorgt.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens ein Messgerät.
  In einer Ausgestaltung ist das mindestens eine Messgerät dazu eingerichtet einen Messwert zu erfassen. Insbesondere ist der Messwert ein Messwert für den resultierenden Summenstrom. Insbesondere ist der Messwert ein Messwert für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential.
• In einer Ausgestaltung weist mindestens einer der Kanäle das Messgerät auf.
• In einer Ausgestaltung weist jeder der Kanäle jeweils ein Messgerät auf.
  Insbesondere ist jedem der Kanäle des mehrkanaligen Leuchtmitteltreibers jeweils ein Messgerät zugeordnet.
  Insbesondere ist jedes Messgerät dazu eingerichtet jeweils einen Einzelstrom-Messwert für einen jeweiligen Leuchtmittelstrom der jeweilig zugehörigen Stromquelle zu messen.
  Insbesondere ist jedes der jeweils einem Kanal zugeordneten Messgeräte dazu eingerichtet jeweils einen Einzelstrom-Messwert für einen Leuchtmittelstrom der dem entsprechenden Kanal zugehörigen Stromquelle zu messen.
  Insbesondere ist jedes Messgerät dazu eingerichtet jeweils einen Einzelspannung-Messwert für eine jeweilige Leuchtmittelspannung zu messen, welche Leuchtmittelspannung an dem jeweiligen Leuchtmittel gegenüber der Versorgungsleitung der Stromquellen anliegt.
  Insbesondere ist jedes der jeweils einem Kanal zugeordneten Messgeräte dazu eingerichtet jeweils einen Einzelspannungs-Messwert für eine Leuchtmittelspannung der dem entsprechenden Kanal zugehörigen Stromquelle zu messen.
  Insbesondere entspricht die Summe der Einzelstrom-Messwerte aller Kanäle dem Messwert für den resultierenden Summenstrom.
  Insbesondere entspricht die Summe der Einzelspannung-Messwerte aller Kanäle dem Messwert für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal in Abhängigkeit des Messwerts zu senden.
• Insbesondere ist der Messwert der Messwert für den resultierenden Summenstrom.
  Insbesondere ist der Messwert der Messwert für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential.
  Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet mittels der Einzelstrom-Messwerte den Messwert für den resultierenden Summenstrom zu ermitteln.
  Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet die Einzelstrom-Messwerte der Messgeräte aller Kanäle aufzusummieren.
  Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet mittels der Einzelspannungs-Messwerte die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen zu ermitteln.
  Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet die Einzelspannung-Messwerte der Messgeräte aller Kanäle aufzusummieren.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Wechselsignalanteil des zeitlichen Verlaufs des Messwerts (MW) zu senden. Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal in Abhängigkeit eines Wechselsignals des Messwerts zu senden.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal zu senden, wenn eine Abweichung des Messwerts von einem vorbestimmten und/oder berechneten Mittelwert einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet.
  Insbesondere entspricht der Mittelwert, dem Mittelwert dem von dem Messgerät gemessenen Messwert gemittelt über die PWM-Periode. Insbesondere berechnet die Kontrolleinheit den Mittelwert.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal zu senden, wenn eine Abweichung eines Gleichsignalanteils des Messwerts von einem vorgegebenen Komparationswert größer als ein vorgegebener zweiter Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen Komparator. Insbesondere ist der Komparator dazu eingerichtet den Messwert mit dem Mittelwert und/oder den Gleichsignalanteil des Messwerts mit dem Komparationswert zu vergleichen.
  Insbesondere ist der Komparator dazu eingerichtet ein Komparator-Signal an die Kontrolleinheit zu senden, wenn die Abweichung des Messwerts von dem Mittelwert den ersten Schwellwert überschreitet.
• Insbesondere ist der Komparator dazu eingerichtet ein Komparator-Signal an die Kontrolleinheit zu senden, wenn die Abweichung des Gleichsignalanteils des Messwerts von dem Komparationswert größer als der zweite Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet in Abhängigkeit des von dem Komparator gesendeten Komparator-Signals das Steuersignal zu senden.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal entsprechend einer manuellen Eingabe zu senden.
  In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal entsprechend einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung zu senden.
  Insbesondere erfolgt das Senden des Steuersignals entsprechend einer manuellen Eingabe oder einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung, wenn die Pulsdauern und Amplituden der einzelnen PWM-Pulse bzw. Teil-Pulse für jeden Kanal bekannt sind.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen integrierten Schaltkreis.
  Insbesondere ist der integrierte Schaltkreis dazu eingerichtet die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse zumindest teilweise automatisch separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der resultierende Summenstrom und/oder die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung, insbesondere der Messwert, über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert entspricht.
  Insbesondere ist der integrierte Schaltkreis dazu eingerichtet die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse zumindest teilweise automatisch separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms der Leuchtmittelströme und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotenzial über die PWM-Periode reduziert ist.
  Insbesondere ist der integrierte Schaltkreis dazu eingerichtet, die zweite Einschaltzeit für die zweite PWM-Modulationseinheit zu der ersten Einschaltzeit für die erste PWM-Modulationseinheit automatisch derart zeitlich zu verschieben, dass der Messwert über die PWM-Periode einen nahezu konstanten Wert entspricht.
• In einer Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet das Steuersignal in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines neuronalen Netzwerkmodells zu senden.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet unter Verwendung eines Merkmalsvektorsignals das neuronale Netzwerkmodell auszuführen.
  Bevorzugt ist das Merkmalsvektorsignal eine zeitliche Abfolge bevorzugt mehrerer Merkmalsvektoren.
  Insbesondere ist das Merkmalsvektorsignal durch einen zeitlichen Verlauf des Messwerts bestimmt. Bevorzugt hängen die Merkmalsvektoren des Merkmalsvektorsignals also bevorzugt u.a. von dem zeitlichen Verlauf des Messwerts ab. Die Kontrolleinheit (CU) kann für die Bildung des Merkmalsvektorsignals darüber hinaus auch weitere Daten zur Bildung des Merkmalsvektorsignals heranziehen. Beispielsweise kann es sich bei den weiteren Daten um Daten wie die Messdaten eines EMV-Sensors oder die Signale einer übergeordneten Steuereinrichtung handeln. Ebenso kann es sich bei den weiteren Daten um die Messdaten eines Lumineszenz-Messers handeln.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet die Einschaltzeit des PWM-Pulses des PWM-Ausgangssignals mindestens einer der PWM-Modulationseinheiten innerhalb der PWM-Periode in Abhängigkeit des Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells zu bestimmen. Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet die Einschaltzeit des PWM-Pulses des PWM-Ausgangssignals der PWM-Modulationseinheiten für jeden Kanal innerhalb der PWM-Periode in Abhängigkeit des Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells zu bestimmen und einzustellen. Insbesondere ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet die erste Einschaltzeit der ersten PWM-Modulationseinheit zu der zweiten Einschaltzeit er zweiten PWM-Modulationseinheit in Abhängigkeit des Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells einzustellen.
• Weiter sieht die vorgeschlagene Lösung ein Verfahren zur Reduzierung eines EMV-Signals und/oder zur Reduzierung eines Flimmerns mindestens eines mit PWM-Signalen angesteuerten Leuchtmittels (LED) mittels einer oben beschriebenen Vorrichtung.
  Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen Leuchtmitteltreiber mit mindestens zwei Kanälen und eine Kontrolleinheit.
  Insbesondere ist jedem Kanal eine PWM-Modulationseinheit zugeordnet.
  Insbesondere steuert die Kontrolleinheit jede der PWM-Modulationseinheiten separat und individuell an.
• Insbesondere schaltet jede PWM-Modulationseinheit genau eine Stromquelle.
  Insbesondere versorgt jede der Stromquellen in Abhängigkeit eines mit der PWM-Periode periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit jeweils eines des mindestens einen Leuchtmittels mit elektrischer Energie.
  Insbesondere durchströmt ein durch die zugehörige Stromquelle generierter elektrischer Leuchtmittelstrom das Leuchtmittel.
  Insbesondere liegt an dem Leuchtmittel eine durch die zugehörige Stromquelle angelegte elektrische Leuchtmittelspannung gegenüber der Versorgungsleitung der Stromquellen an.
  Insbesondere weist das jeweilige PWM-Ausgangssignal jeder der PWM-Modulationseinheiten einen PWM-Puls mit einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke auf.
  Insbesondere korreliert eine Einschaltzeit mit der ansteigenden Flanke oder der abfallenden Flanke des PWM-Pulses.
  Insbesondere entspricht die PWM-Periode einer Zeitspanne zwischen den ansteigenden/abfallenden Flanken zweier aufeinanderfolgender PWM-Pulse.
  Insbesondere sendet die Kontrolleinheit ein Steuersignal an die PWM-Modulationseinheit mindestens einer der Kanäle.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse derart, dass ein aus den Leuchtmittelströmen resultierender Summenstrom und/oder eine sich aus den Leuchtmittelspannungen ergebende Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen auf einen nahezu konstanten Wert eingestellt wird.
  Insbesondere entspricht der resultierende Summenstrom und/oder die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert, wenn eine relative Abweichung einer Amplitude eines Wechselsignals des resultierenden Summenstroms und/oder einer Gesamtspannung in der Versorgungsleitung gegenüber dem Bezugspotenzial über die PWM-Periode bezüglich einem zugehörigen Gleichsignal kleiner oder gleich 50%, 30% oder 10% entspricht.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse derart, dass ein Effektivwert eines Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber einem Bezugspotential derart eingestellt wird, dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils über eine PWM-Periode reduziert ist.
• In einer Ausgestaltung unterteilt die Kontrolleinheit den PWM-Puls des PWM-Ausgangssignals für mindestens einen der Kanäle in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen Teil-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal entsprechend vorbestimmter Einzelwerte an die PWM-Modulationseinheiten, um die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der resultierende Summenstrom und/oder die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung über die PWM-Periode einem nahezu konstanten Wert entspricht.
  In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal entsprechend vorbestimmter Einzelwerte an die PWM-Modulationseinheiten, um die jeweilige Einschaltzeit der von der Kontrolleinheit adressierten PWM-Modulationseinheiten ausgegebenen PWM-Pulse separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode derart zeitlich zu verschieben, dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms der Leuchtmittelströme und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotenzial über die PWM-Periode reduziert ist.
  Insbesondere ist zumindest teilweise jeweils ein Einzelwert der vorbestimmten Einzelwerte jeweils einem der mindestens zwei Kanäle zugewiesen.
  Insbesondere entsprechen die vorbestimmten Einzelwerte jeweils zumindest teilweise einem vorgegebenen Wert für einen Leuchtmittelstrom und/oder für eine Leuchtmittelspannung für die zugehörige Stromquelle.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens ein Messgerät.
  Insbesondere erfasst das mindestens eine Messgerät einen Messwert. Insbesondere ist der Messwert ein Messwert für den resultierenden Summenstrom. Insbesondere ist der Messwert ein Messwert für die Gesamtspannung in einer Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential.
• Insbesondere weist jeder Kanal des Leuchtmitteltreibers jeweils eines des mindestens einen Messgeräts auf, wobei jedes dieser Messgeräte jeweils einen Einzelstrom-Messwert für einen Leuchtmittelstrom und/oder einen Einzelspannung-Messwert für eine Leuchtmittelspannung der zugehörigen Stromquelle misst.
  Insbesondere entspricht die Summe der Einzelstrom-Messwerte aller Kanäle dem Messwert für den resultierenden Summenstrom.
  Insbesondere entspricht die Summe der Einzelspannung-Messwerte aller Kanäle dem Messwert für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal in Abhängigkeit des Messwerts. Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal in Abhängigkeit des Messwerts für den resultierenden Summenstrom.
  Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal in Abhängigkeit des Messwerts für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber dem Bezugspotential. Insbesondere erfasst die Kontrolleinheit den von dem Messgerät gemessenen Messwert. Insbesondere ermittelt die Kontrolleinheit mittels der Einzelstrom-Messwerte den Messwert für den resultierenden Summenstrom.
  Insbesondere ermittelt die Kontrolleinheit mittels der Einzelspannung-Messwerte den Messwert für die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung.
  Insbesondere bildet die Kontrolleinheit die Summe aller Einzelstrom-Messwerte und/oder Einzelspannung-Messwerte, zur Berechnung des Messwerts.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Wechselsignalanteil des zeitlichen Verlaufs des Messwerts, insbesondere in Abhängigkeit eines Wechselsignals des Messwerts.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal, wenn eine Abweichung des Messwerts von einem vorbestimmten und/oder berechneten Mittelwert einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal, wenn eine Abweichung eines Gleichsignalanteils des Messwerts von einem vorgegebenen Komparationswert größer als ein vorgegebener zweiter Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen Komparator. Insbesondere vergleicht der Komparator den Messwert mit dem Mittelwert. Insbesondere vergleicht der Komparator den Gleichsignalanteil des Messwerts mit dem Komparationswert.
  Insbesondere sendet der Komparator ein Komparator-Signal an die Kontrolleinheit, wenn die Abweichung des Messwerts von dem Mittelwert den ersten Schwellwert überschreitet. Insbesondere sendet der Komparator das Komparator-Signal an die Kontrolleinheit, wenn die Abweichung des Gleichsignalanteils des Messwerts von dem Komparationswert größer als der zweite Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal in Abhängigkeit des von dem Komparator gesendeten Komparator-Signals.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Mehrzahl von Filter.
  Insbesondere filtert ein erster Filter ein Gleichsignal aus dem Messwert heraus. Insbesondere lässt der erste Filter ein Wechselsignal des Messwerts passieren. Insbesondere dient das Wechselsignal als Eingangssignal für einen zweiten Filter.
  Insbesondere wandelt der zweite Filter das Wechselsignal in ein Gleichrichter-Ausgangssignal um. Insbesondere dient das Gleichrichter-Ausgangssignal als Eingangssignal für einen dritten Filter. Insbesondere gibt der dritte Filter den Gleichsignalanteil des Gleichrichter-Ausgangssignals aus. Insbesondere vergleicht der Komparator den Gleichsignalanteil mit dem vorgegebenen Komparationswert.
  Insbesondere sendet der Komparator das Komparator-Signal an eine innere Kontrolleinheit der Kontrolleinheit, wenn eine Differenz zwischen dem Gleichsignalanteil zu dem Komparationswert größer ist als der zweite Schwellwert.
  Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal, wenn die innere Kontrolleinheit das Komparator-Signal empfängt.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal entsprechend einer manuellen Eingabe.
  In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal entsprechend einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung.
• In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen integrierten Schaltkreis. Insbesondere stellt der integrierte Schaltkreis die Einschaltzeit für jeden Kanal automatisch ein.
• Insbesondere berechnet die Kontrolleinheit mittels des zeitlichen Verlaufs Messwerts den Mittelwert für den Messwert über die PWM-Periodendauer.
  Insbesondere vergleicht der Komparator den Messwert mit dem Mittelwert.
  Insbesondere sendet der Komparator das Komparator-Signal an die Kontrolleinheit, wenn die Abweichung des Messwerts von dem Mittelwert größer als der vorgegebene erste Schwellwert ist. Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal an die PWM-Modulationseinheiten, wenn die Kontrolleinheit das Komparator-Signal empfängt.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die Einschaltzeiten der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle separat und individuell zeitlich zueinander.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit die Einschaltzeiten solange zeitlich zueinander, bis die Abweichung des Messwerts von dem Mittelwert kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung stellt der Integrierte Schaltkreis der Vorrichtung die Einschaltzeit für jeden Kanal automatisch ein, wobei die Kontrolleinheit den Komparationswert berechnet. Insbesondere entspricht der Komparationswert einem Mittelwert für den Gleichsignalanteil.
  Insbesondere vergleicht der Komparator den Gleichsignalanteil mit dem Komparationswert. Insbesondere sendet der Komparator das Komparator-Signal an die innere Kontrolleinheit, wenn die Abweichung des Gleichsignalanteils von dem Komparationswert größer der vorgegebene zweite Schwellwert ist.
  Insbesondere sendet die Kontrolleinheit das Steuersignal, wenn die innere Kontrolleinheit das Komparator-Signal empfängt.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit mittels des Steuersignals die Einschaltzeiten der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle separat und individuell zeitlich zueinander.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit die Einschaltzeiten solange zeitlich zueinander, bis die Abweichung des Gleichsignalanteils von dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
• In einer Ausgestaltung stellt ein neuronales Netzwerkmodell die Einschaltzeiten für die jeweiligen PWM-Modulationseinheiten ein.
  Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit die Einschaltzeiten für die jeweiligen PWM-Modulationseinheiten in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells zeitlich zueinander.
• In einer weiteren Ausgestaltung dient ein zeitlicher Verlauf des Messwerts als Eingangssignal für eine Merkmalsvektorextraktion.
  Insbesondere liefert die Merkmalsvektorextraktion ein Merkmalsvektorsignal. Das Merkmalsvektorsignal umfasst bevorzugt eine zeitliche Abfolge von Merkmalsvektoren. Ein Merkmalsvektor umfasst bevorzugt ein n-Tupel von Daten und Datenwerten. Ein Merkmalsvektor im Sinne dieser Schrift fasst bevorzugt die parametrisierbaren Eigenschaften eines zeitlichen Musters im zeitlichen Verlauf des Messwerts in vektorieller Weise zusammen. Verschiedene, für das Muster charakteristische Merkmale bilden die verschiedenen Dimensionen dieses Vektors. Die Gesamtheit der möglichen Merkmalsvektoren ist der Merkmalsraum des zeitlichen Verlaufs des Messwerts. Dieses Merkmalsvektorsignal mit seinen Merkmalsvektoren ermöglicht die automatische Klassifikation des erfassten zeitlichen Verlaufs des Messwerts, da das Merkmalsvektorsignal die zu klassifizierenden Eigenschaften des zeitlichen Verlaufs des Messwerts stark reduziert. Bevorzugt erfasst ein Konstrukteur einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung einen beispielhaften Datensatz für beispielhafte, exemplarische Merkmalsvektorsignale bzw. exemplarische zeitliche Verläufe des Messwerts. Der besagte Konstrukteur der vorschlagsgemäßen Vorrichtung führt zum Zeitpunkt der Konstruktion typischerweise eine Clusteranalyse durch, um die Merkmalsextraktion und die Struktur des von der Kontrolleinrichtung ausgeführten neuronalen Netzwerksmodells konstruktiv zu verbessern. Insbesondere umfasst das Eingangssignal für das neuronale Netzwerkmodell bevorzugt das Merkmalsvektorsignal mit seinen Merkmalsvektoren oder entspricht diesem.
  Insbesondere führt die Kontrolleinheit u.a. das neuronale Netzwerkmodell zur Auswertung des Merkmalsvektorsignals aus, um bevorzugt u.a. in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen und/oder Ausgangswerten des neuronalen Netzwerkmodells die PWM-Ansteuereinheiten zu steuern. Das
  neuronale Netzwerkmodell, das die Kontrolleinheit beispielsweise ausführen kann, liefert bevorzugt ein oder mehrere Ausgangswerte und/oder Ausgangssignale. Diese Schrift bezeichnet im Folgenden diese ein oder mehrere Ausgangswerte und/oder Ausgangssignale vereinfachend als Ausgangssignal des neuronalen Netzwerkmodells.
• In einer weiteren Ausgestaltung bestimmt die Kontrolleinheit die Einschaltzeit des PWM-Pulses des PWM-Ausgangssignals mindestens einer der PWM-Modulationseinheiten innerhalb einer PWM-Periode in Abhängigkeit des Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells.
• Die Verwendung der Erfindung erzielt eine gleichmäßige Strombelastung der Spannungsversorgung der Stromquellen zur Energieversorgung der Leuchtmittel, ohne dass eine kostentreibende Änderung des Aufbaus des Leuchtmitteltreibers notwendig ist.
  Der Vorschlag ermöglicht auf diese Weise eine effiziente Auslegung der Spannungsversorgung. Auf diese Weise vermeidet die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens EMV-Probleme durch hohe Einschaltströme. Zusätzlich oder alternativ reduziert die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Flimmern einer Leuchtmittel-Applikation, welche eine Mehrzahl der Leuchtmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst.
  Der Vorschlag senkt des Weiteren durch die gleichmäßige Strombelastung den auftretenden Spitzenstrom. Dadurch kann ein Konstrukteur die Spannungsversorgung insgesamt kleiner auslegen.
• Im Gegensatz zu dem Stand der Technik, in dem die PWM-Modulationseinheiten nur am Anfang einer jeweiligen PWM-Periode einen hohen Anlaufstrom verhindern können, ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich den Strom über die komplette PWM-Periode gleichmäßig zu halten und somit störende EMV-Signale und/oder ein Flimmern zu reduzieren.
  Die Spannungsversorgung kann so kleiner und weniger robust gegenüber Stromschwankungen ausgelegt werden. Die Spannungsversorgung wird durch die Verwendung des Vorschlags effizienter. Weiter ermöglicht die Erfindung Maßnahmen gegen elektromagnetische Abstrahlung zu verringern. Auf diese Weise ergeben sich Vorrichtungen mit mehrkanaligen Leuchtmitteltreibern, die weniger EMV-Störsignale erzeugen. Weiter führt das erfindungsgemäße Verfahren dazu, dass das Flimmern einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angesteuerten Leuchtmittel-Applikation reduziert wird und es somit nicht zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen für Menschen und Tieren kommt. Zusätzlich sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen kosteneffizienter aufgebaut.
• Bevorzugt steuert die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Mehrzahl von Leuchtmitteln, insbesondere eine Mehrzahl von LEDs, an.
  Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ansteuerung anderer elektronischer Bauteile ist denkbar und möglich.
  Ein Leuchtmittel kann auch ein anderer elektrischer Verbraucher sein.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Funktionen der Erfindung sind in Zusammenhang mit den in den Figuren gezeigten Beispielen erklärt.
• Hierbei zeigt:
• 1 resultierender Summenstrom bei zeitgleichem Ein- und Ausschalten aller Kanäle;
• 2 resultierender Summenstrom bei über die PWM-Periode zeitlich äquidistant zueinander verschobenen PWM-Pulse identischer PWM-Pulsdauer;
• 3 resultierender Summenstrom bei zeitlich äquidistant zueinander verschobenen PWM-Pulsen unterschiedlicher PWM-Pulsdauer;
• 4 Anteil der Leuchtmittelströme der jeweiligen Kanäle an dem resultierenden Summenstrom für zwei PWM-Perioden, bei gleichzeitigem Einschalten aller Kanäle;
• 5 Anteil der Leuchtmittelströme der jeweiligen Kanäle an dem resultierenden Summenstrom für zwei PWM-Perioden, bei zeitlich äquidistant zueinander verschobenen Einschaltzeiten der Kanäle;
• 6 Anteil der Leuchtmittelströme der jeweiligen Kanäle an dem resultierenden Summenstrom für zwei PWM-Perioden, bei zeitlich individuell zueinander verschobenen Einschaltzeiten der Kanäle gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;
• 7 schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
• 8 schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Ein mehrkanaliger Leuchtmittel-Treiber umfasst eine Mehrzahl von PWM-Modulationseinheiten, wobei jede PWM-Modulationseinheit entsprechend ihres periodischen PWM-Ausgangssignals jeweils eine Stromquelle schaltet. Die jeweilige PWM-Modulationseinheit schaltet die jeweilig zugehörige Stromquelle mit einer ansteigenden Flanke des ausgegebenen PWM-Pulses ein und mit einer abfallenden Flanke des PWM-Pulses aus, sodass die Stromquellen über die PWM-Pulsdauer eingeschaltet sind.
  Jede Stromquelle ist jeweils einem Kanal zugeordnet.
  Während einer Ein-Zeit, welcher der jeweiligen PWM-Pulsdauer entspricht, versorgt die zugehörige Stromquelle mindestens ein Leuchtmittel entsprechend des PWM-Ausgangssignals mit Energie.
• Diese Schrift bezeichnet im folgenden Text den Strom, der zur Energieversorgung des mindestens einen Leuchtmittels während der Ein-Zeit über den jeweiligen Kanal fließt, als Leuchtmittelstrom des jeweiligen Kanals.
• Durch eine Versorgungsleitung der Stromquellen fließt während der Ein-Zeiten für die jeweiligen Kanäle ein resultierender Summenstrom, wobei der resultierende Summenstrom in der Versorgungsleitung der Summe der Leuchtmittelströme für die Kanäle entspricht.
• 1 bis 3 zeigen die mit den PWM-Ausgangssignalen korrelierenden Leuchtmittelströme für die jeweiligen Kanäle ch und den daraus resultierenden Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung an einem Beispiel eines 16-kanaligen Leuchtmittel-Treibers gemäß dem Stand der Technik.
  Die zeitliche Länge der PWM-Periode t_PWM ist für alle PWM-Modulationseinheiten identisch.
• In der in 1 gezeigten Konfiguration gibt der Leuchtmittel-Treiber über alle 16 Kanäle ch0-ch15 zeitgleich einen jeweiligen Leuchtmittelstrom über eine identische Zeitspanne mit einer identischen Amplitude aus, wobei die jeweiligen Leuchtmittelströme mit dem entsprechenden PWM-Ausgangssignal korrelieren.
  In dieser Konfiguration sind also die PWM-Pulsdauern, die PWM-Pulsamplituden, sowie die Einschaltzeiten t_E und Ausschaltzeiten t_A für alle 16 Kanäle ch identisch. Die Kanäle ch0-ch15 haben somit eine gemeinsame Einschaltzeit t_E und eine gemeinsame Ausschaltzeit t_A, und somit eine gemeinsame Ein-Zeit.
• Weiter zeigt 1 den aus den Leuchtmittelströmen der Kanäle ch0-ch15 resultierenden Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung.
  Aufgrund der gemeinsamen Einschaltzeit t_E und der gemeinsamen Ausschaltzeit t_A ergibt sich in der Versorgungsleitung ein resultierender Summenstrom i(t) während der gemeinsamen Ein-Zeit. Während der restlichen Dauer der PWM-Periode fließt kein Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung.
  Dies führt zu einer sehr ungleichmäßigen Auslastung einer Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung. Diese ungleichmäßige Auslastung kann zu EMV-Störsignalen führen. Ebenso kann diese ungleichmäßige Auslastung zu einem starken Flimmern der von den PWM-Modulationseinheiten angesteuerten Leuchtmittel führen.
• Während in 1 die 16 Kanäle ch0-ch15 eine gemeinsame Einschaltzeit t_E und eine gemeinsame Ausschaltzeit t_A haben, sind die PWM-Pulse der PWM-Modulationseinheiten, und damit die damit korrelierenden Leuchtmittelströme, der einzelnen Kanäle ch in 2 zeitlich zueinander verschoben. Dabei sind die Einschaltzeiten t_E für die Kanäle ch jeweils um 1/16-tel der PWM-Periodendauer t_PWM zueinander verschoben.
  Für die einzelnen Kanäle ch1-ch15 ergibt sich für den beispielhaften 16-kanaligen Leuchtmittel-Treiber jeweils eine Einschaltzeit t_E von $${\text{t}}_0+\text{k}*\left({\text{t}}_{\text{PWM}}/16\right),$$

  

  mit 0≤k≤15,
  wobei t₀ einer Startzeit der PWM-Periode t_PWM entspricht.
• Aufgrund der äquidistanten zeitlichen Verschiebung der Einschaltzeiten t_E für alle Kanäle ch0-ch15 über die PWM-Periodendauer t_PWM ergibt sich ein nahezu zeitlich konstanter resultierender Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung.
  Dies führt zu einer gleichmäßigen Auslastung einer Versorgungsspannung in der Versorgungsleistung. Jedoch ist dieser Anwendungsfall sehr speziell.
• In der Regel unterschieden sich die einzelnen PWM-Pulsdauern, sowie die Amplituden der PWM-Pulse der jeweiligen Kanäle voneinander.
• In dem in 3 gezeigten Beispiel unterscheiden sich die PWM-Pulsdauern der Kanäle ch0-ch15 voneinander wie folgt:
• Der Leuchtmitteltreiber gibt im Beispiel der 3 über die Kanäle ch0 und ch1 kein PWM-Ausgangssignal aus.
• Für die Kanäle ch2, ch3 und ch13 beträgt die PWM-Pulsdauer 4/16 der PWM-Periodendauer t_PWM.
• Für die Kanäle ch4, ch5 und ch12 beträgt die PWM-Pulsdauer 3/16 der PWM-Periodendauer t_PWM.
• Für die Kanäle ch6, ch11 und ch15 beträgt die PWM-Pulsdauer 2/16 der PWM-Periodendauer t_PWM.
• Für den Kanal ch14 beträgt die PWM-Pulsdauer 1/16 der PWM-Periodendauer t_PWM.
• Für die Kanäle ch7, ch8, ch9 und ch10 entspricht die PWM-Pulsdauer der PWM-Periodendauer t_PWM.
• Die Einschaltzeiten t_E sind dabei äquivalent zu dem in 2 gezeigten Beispiel für jeden Kanal ch um 1/16-tel der PWM-Periodendauer t_PWM voneinander verschoben.
  Trotz der zeitlich äquidistanten Verschiebung der Einschaltzeiten t_E über die PWM-Periodendauer t_PWM führen die Unterschiede in der PWM-Pulsdauern und den jeweils damit korrelierenden Leuchtmittelströmen der jeweiligen Kanäle ch zu großen Schwankungen des resultierenden Summenstroms i(t) in der Versorgungsleitung und somit zu einer nicht optimalen Auslastung einer Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung. Dies führt zu störenden EMV-Signalen und/oder einem gesundheitsbeeinträchtigen Flimmern der durch die PWM-Modulationseinheiten angesteuerten Leuchtmittel.
• 4-6 zeigen den in der Versorgungsleitung resultierenden Summenstrom i(t) für zwei PWM-Perioden t_PWM, wobei für jeden Zeitpunkt der jeweilige Anteil der jeweiligen Leuchtmittelströme der jeweiligen Kanäle ch dargestellt ist.
  In den in den Figuren 4-6 dargestellten Beispielen weisen die PWM-Ausgangssignale der jeweiligen Kanäle ch zumindest teilweise sich voneinander unterscheidende PWM-Pulsdauern und zumindest teilweise sich voneinander unterscheidende Amplituden auf.
  Entsprechend der jeweils zugehörigen PWM-Ausgangssignale unterscheiden sich auf gleiche Weise die jeweiligen Leuchtmittelströme für die jeweiligen Kanäle ch.
  Die PWM-Pulsdauern und Amplituden der jeweiligen Kanäle ch0-ch15 sind in den in den 4-6 dargestellten Beispielen jeweils identisch.
• In dem in 4 dargestellten Beispiel haben alle Kanäle ch0-ch15 eine gemeinsame Einschaltzeit t_E. Auf diese Weise ergibt sich durch die Aufsummierung der jeweiligen Leuchtmittelströme der einzelnen Kanäle ein resultierender Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung, welcher sehr ungleichmäßig über die PWM-Periodendauer t_PWM verteilt ist. So nimmt der resultierende Summenstrom i(t) stufenweise über die PWM-Periodendauer t_PWM ab, wobei in dem dargestellten Beispiel für ein Viertel der PWM-Periodendauer t_PWM (Bereich von 12/16 bis 15/16 der PWM-Periodendauer t_PWM) der resultierende Summenstrom i(t) gleich Null ist, sodass für diese Zeitspanne kein Strom in der Versorgungsleitung fließt.
• 5 zeigt die in 4 dargestellten aufsummierten Leuchtmittelströme für die jeweiligen Kanäle ch0-ch15, wobei in 5 die Einschaltzeiten für die 16 Kanäle ch0-ch15 zeitlich äquidistant, also um je 1/16 der PWM-Periodendauer t_PWM, zueinander verschoben sind.
  Auf diese Weise fließt zu jedem Zeitpunkt der PWM-Periodendauer t_PWM ein resultierender Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung der Stromquellen.
• Aufgrund der sich zumindest teilweise voneinander unterscheidenden PWM-Pulsdauern und Amplituden der jeweiligen Leuchtmittelströme für die jeweiligen Kanäle, ergibt sich jedoch weiterhin ein sehr ungleichmäßiger Stromfluss des resultierenden Summenstroms i(t) in der Versorgungsleitung, was zu störenden EMV-Signalen und/oder einem gesundheitsbeeinträchtigenden Flimmern der Leuchtmittel führen kann.
• 6 zeigt ebenfalls die in 4 dargestellten aufsummierten Leuchtmittelströme für die jeweiligen Kanäle ch0-ch15, wobei in 6 die Einschaltzeiten für die 16 Kanäle ch0-ch15 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren derart zeitlich zueinander verschoben sind, dass sich ein nahezu gleichmäßig über die PWM-Periodendauer t_PWM resultierender Summenstrom i(t) ergibt.
  Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Mittelwert, insbesondere der arithmetische Mittelwert, für den resultierenden Summenstrom i(t) über die PWM-Periodendauer t_PWM berechnet. Insbesondere berechnet die erfindungsgemäße Vorrichtung den Mittelwert für den resultierenden Summenstrom i(t).
  Insbesondere gibt eine manuelle Eingabe den Mittelwert für den resultierenden Summenstrom i(t) vor.
  Insbesondere gibt eine Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung den Mittelwert für den resultierenden Summenstrom i(t) vor.
  Anschließend verschiebt eine Kontrolleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einschaltzeiten der einzelnen Kanäle ch derart zeitlich zueinander, dass eine Abweichung des aus den Leuchtmittelströmen der jeweiligen Kanäle ch resultierenden Summenstroms i(t) von dem berechneten Mittelwert kleiner oder gleich einem vorgegebenen ersten Schwellwert ist.
  Auf diese Weise teilt die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren den resultierenden Summenstrom i(t) in der Versorgungsleitung auf einem nahezu gleichbleibenden Wert über die PWM-Periodendauer t_PWM auf.
• Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Einstellung einer Gesamtspannung in der Versorgungsleitung der Stromquellen gegenüber einem Bezugspotenzial ist auf äquivalente Weise möglich. Die Gesamtspannung in der Versorgungsleitung ergibt sich dabei aus den an den jeweiligen Leuchtmitteln durch die jeweils zugehörige Stromquelle angelegten Leuchtmittelspannungen.
• 7 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung V.
  Die Vorrichtung V umfasst eine Kontrolleinheit CU, sowie einen mehrkanaligen Leuchtmitteltreiber T. Jedem Kanal ch des mehrkanaligen Leuchtmitteltreibers T ist jeweils genau eine separat konfigurierbare PWM-Modulationseinheit PWM zugeordnet, welche mit genau einer Stromquelle IQ verbunden ist. Jede der Stromquellen IQ versorgt genau je ein Leuchtmittel LED mit elektrischer Energie.
  Bei einem solchen, genau einen Leuchtmittel LED im Sinne der 7 kann es sich um ein einzelnes Leuchtmittel, wie z.B. eine einzelne LED, oder um eine Serienschaltung mehrerer Leuchtmittel oder um eine Parallelschaltung derselben handeln.
• Die Kontrolleinheit CU kann jede PWM-Modulationseinheit PWM einzeln adressieren. Adressiert die Kontrolleinheit CU die PWM-Modulationseinheit PWM, so erzeugt die PWM-Modulationseinheit PWM ein PWM-Ausgangssignal. Das PWM-Ausgangssignal weist typischerweise PWM-Perioden auf, die jeweils PWM-Pulsen der zugehörigen PWM-Modulationseinheit PWM zugeordnet sind.
  Ein PWM-Puls weist im Sinne dieser Schrift jeweils typischerweise eine ansteigende Flanke und eine abfallende Flanke auf. Diese Betrachtung im Sinne dieser Schrift vernachlässigt ggf. vorhandene Abweichungen des realen Pulses.
  Eine PWM-Periode eines PWM-Pulses beginnt im Sinne dieser Schrift zeitlich mit der ansteigenden Flanke des PWM-Pulses und endet mit der ansteigenden Flanke des unmittelbar nachfolgenden PWM-Pulses der PWM-Modulation.
  Das PWM-Ausgangssignal schaltet die mit der entsprechenden PWM-Modulationseinheit PWM verbundenen Stromquelle IQ. Die Stromquelle IQ versorgt entsprechend dem PWM-Ausgangssignal das zugehörige Leuchtmittel LED mit elektrischer Energie. Die Versorgung der Leuchtmittel LED mit elektrischer Energie ist somit in Abhängigkeit von dem PWM-Ausgangssignal PWM-moduliert.
  Ein Spannungswandler, beispielsweise ein Schalt-Regler SR oder ein Linearregler oder dergleichen, reduziert einen Spannungsabfall über die Stromquellen IQ. Der Spannungswandler kann ein Abwärtswandler oder ein Aufwärtswandler oder ein Mehrquadrantenwandler etc. sein. An dieser Stelle verweise die hier vorgelegte Schrift auf die umfangreiche Literatur zu Spannungswandlern und der Leistungselektronik.
  Der Spannungswandler dient zum Schutz vor einer Überlastung der Stromquellen IQ0 bis IQn-1 infolge einer zu großen Stromquellenbetriebsspannung, die zu einer ungewollten Temperaturerhöhung der Stromquellentransistoren der Stromquellen IQ0 bis IQn-1 führt.
• Ein Messgerät M ermittelt einen Messwert MW für den resultierenden Summenstrom i(t) und/oder für eine Gesamtspannung V_Ges des Potenzials der Versorgungsleitung VL der Stromquellen IQ gegenüber einem Bezugspotenzial GND.
  Das Messgerät M kann sich außerhalb der Kontrolleinheit CU befinden oder Teil der Kontrolleinheit CU sein.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung V ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass die Kontrolleinheit CU für jeden Kanal ch eine individuelle zeitliche Verschiebung, auch Phasenverschiebung genannt, für die Einschaltzeit der jeweiligen PWM-Pulse frei und unabhängig voneinander einstellen kann. Insbesondere erfolgt die Phasenverschiebung der PWM-Pulse für die einzelnen Kanäle ch in Abhängigkeit ihrer PWM-Pulsdauer und/oder Amplitude.
  Insbesondere erfolgt die Phasenverschiebung der PWM-Pulse für die einzelnen Kanäle ch in Abhängigkeit der jeweiligen Leuchtmittelströme der Kanäle ch.
• Mittels des von dem Messgerät M erfassten Messwerts MW wird ein Mittelwert MMW für den Messwert MW über die PWM-Periodendauer berechnet.
  Insbesondere berechnet die Kontrolleinheit CU den Mittelwert MMW für den Messwert MW über die PWM-Periodendauer.
  Überschreitet die Abweichung des Messwerts MW von dem Mittelwert MMW den vorgegebenen ersten Schwellwert, sendet die Kontrolleinheit CU ein Steuersignal CS an die adressierten Kanäle ch. Mittels des Steuersignals CS verschiebt die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeiten der von den jeweiligen PWM-Modulationseinheiten PWM ausgegebenen PWM-Pulse zeitlich zueinander.
• In einer Ausgestaltung sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS entsprechend einer manuellen Eingabe oder entsprechend einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung. Insbesondere sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS entsprechend einer manuellen Eingabe oder entsprechend einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung, wenn die PWM-Pulsdauern und die Amplituden der PWM-Pulse jedes Kanals ch und somit die entsprechenden Leuchtmittelströme des jeweiligen Kanals ch bekannt sind.
  Insbesondere stellt die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeit für jeden Kanal ch individuell frei und unabhängig voneinander ein, sodass die Abweichung des Messwerts MW von dem Mittelwert MMW kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist.
• Somit stellt sich für den Messwert MW ein nahezu konstanter Wert über die PWM-Periodendauer ein.
• Eine Ansteuerung in Folge einer manuellen Eingabe oder einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung weist den Vorteil eines geringen Implementierungsaufwands auf. Jedoch ist diese Methode aufgrund der manuellen Eingabe nur bedingt effektiv.
• In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die individuelle Phasenverschiebung der PWM-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM mittels eines integrierten Schaltkreises IC, wie in 7 dargestellt.
  Hierbei erfolgt die Phasenverschiebung der PWM-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM automatisiert.
• Insbesondere verschiebt die Kontrolleinheit CU die PWM-Pulse unter Benutzung des Messwerts MW als Eingangswert zueinander in der Phase bezogen auf den gemeinsamen zeitlichen Beginn der gemeinsamen PWM-Periode, indem die Kontrolleinheit CU ein entsprechendes Steuersignal CS an die jeweiligen PWM-Modulationseinheiten PWM sendet.
  Um dies sicherstellen zu können synchronisiert somit die Kontrolleinheit CU jede der dieser Kontrolleinheit CU zugeordneten PWM-Modulationseinheiten PWM in einem festen Phasenverhältnis zu dem Beginn einer PWM-Periode, die die Kontrolleinheit CU bevorzugt für die Ansteuerung der PWM-Modulationseinheiten PWM benutzt.
• Insbesondere berechnet die Kontrolleinheit CU mittels des von dem Messgerät M gemessenen Messwerts MW den Mittelwert MMW für den Messwert MW über die PWM-Periodendauer.
  Ein Komparator K vergleicht den Messwert MW mit dem Mittelwert MMW. Ist die Abweichung des Messwerts MW zu dem Mittelwert MMW größer als der vorgegebene erste Schwellwert, so sendet der Komparator ein Komparator-Signal KS an die Kontrolleinheit CU.
  Empfängt die Kontrolleinheit CU das Komparator-Signal KS, sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS an die PWM-Modulationseinheiten PWM. Mittels des Steuersignals CS verschiebt die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeiten der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle ch zeitlich zueinander.
  Die Vorrichtung V führt dieses Verfahren solange iterativ durch, bis die Abweichung des Messwerts MW zu dem Mittelwert MMW kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist. Die Kontrolleinheit CU prüft dabei bevorzugt zu diesem Zweck, ob die Abweichung des Messwerts MW zu dem Mittelwert MMW kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist.
• Der Komparator K kann sich außerhalb der Kontrolleinheit CU befinden oder Teil der Kontrolleinheit CU sein.
• In einer besonderen Realisierung der in 7 dargestellten Vorrichtung V umfasst die Vorrichtung V eine Mehrzahl von Filtern F, wie in 8 dargestellt.
  In dem in 8 dargestellten Beispiel umfasst die Kontrolleinheit CU eine innere Kontrolleinheit CU', die die Kontrolleinheit CU aus 7 ersetzt.
  Die Filter F und der Komparator K können außerhalb der Kontrolleinheit CU angeordnet sein, oder, wie in 8 dargestellt, Teil der Kontrolleinheit CU sein.
• Insbesondere filtert ein erster Filter F1 ein Gleichsignal aus dem Messwert MW heraus, und lässt ein Wechselsignal WS des Messwerts MW passieren. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Filter F1 um einen Hochpass- oder Bandpassfilter, der das Gleichsignal eines Messwertsignals des Messwerts MW sperrt.
  Insbesondere speist der erste Filter F1 das Wechselsignal WS direkt oder indirekt über ggf. weitere Signalverarbeitungseinheiten, in einen zweiten Filter F2 ein. Insbesondere ist der zweite Filter F2 bevorzugt ein Gleichrichter. Insbesondere entspricht ein von dem zweiten Filter F2 ausgegebenes Gleichrichter-Ausgangssignal GA einem Eingangssignal für einen dritten Filter F3.
  Insbesondere ist der dritte Filter F3 ein Tiefpass-Filter. Insbesondere entspricht das Ausgangssignal des dritten Filters F3 einem Gleichsignalanteil GSA des Gleichrichter-Ausgangssignals GA. Dieser Gleichsignalanteil GSA entspricht in diesem Beispiel dem Effektivwert des Wechselsignals WS des Messwertsignals des zeitlichen Verlaufs des Messwerts MW.
  Insbesondere vergleicht der Komparator K den Gleichsignalanteil GSA mit einem Komparationswert, welcher einem von der Kontrolleinheit CU berechneten Mittelwert für den Gleichsignalanteil GSA entspricht. Ist eine Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil GSA und dem Komparationswert größer als ein vorgegebener zweiter Schwellwert, so sendet der Komparator K das Komparator-Signal KS an die innere Kontrolleinheit CU'. Empfängt die innere Kontrolleinheit CU' das Komparator-Signal KS, so sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS.
  Mittels des Steuersignals CS verschiebt die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeiten der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle ch zeitlich zueinander.
• Der integrierte Schaltkreis IC führt dieses Verfahren durch, bis die Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil GSA und dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
• Insbesondere ist die Kontrolleinheit CU ein Busmaster.
• In dem in 8 dargestellten Beispiel sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS über Schnittstellen S an eine Mehrzahl Bus-Slaves BS. Jeder der Bus-Slaves BS umfasst mindestens eine der PWM-Modulationseinheiten PWM und mindestens eine der Stromquellen IQ, wobei jede der mindestens einen PWM-Modulationseinheiten PWM genau eine der Stromquellen IQ ansteuert, und jede der Stromquellen IQ ein Leuchtmittel LED entsprechend des PWM-Ausgangssignals der entsprechenden PWM-Modulationseinheit PWM mit Energie versorgt.
• In dem in 8 dargestellten Beispiel ist die Kontrolleinheit CU im integrierten Schaltkreis IC integriert. Im Fall, dass die Kontrolleinheit CU ein Busmaster ist, kann die Kontrolleinheit CU außerhalb des integrierten Schaltkreises IC angeordnet sein.
• Weiter sind in dem in 8 dargestellten Beispiel die Stromquellen IQ gegen Masse geschaltet. Eine Ausführung, in der die Stromquellen IQ gegen eine Vorspannung geschaltet sind, ist aber ebenso denkbar.
• In einer weiteren Ausgestaltung stellt ein neuronales Netzwerkmodell die zeitliche Verschiebung der Einschaltzeiten für die PWM-Pulse ein.
  Insbesondere entspricht ein zeitlicher Verlauf des durch das Messgerät M erfassten Messwert MW eines Summenstroms i(t) und/oder einer Gesamtspannung V_Ges auf der Versorgungsleitung VL einem Eingangssignal für eine Merkmalsvektorextraktion. Die Merkmalsvektorextraktion liefert ein Merkmalsvektorsignal, wobei ein Eingangssignal für das neuronale Netzwerkmodell das Merkmalsvektorsignal umfasst. Insbesondere entspricht das Merkmalsvektorsignal dem Eingangssignal für das neuronale Netzwerkmodell.
  Die Kontrolleinheit CU umfasst bevorzugt einen Prozessor, der das neuronale Netzwerkmodell ausführt.
  Der Prozessor speist das Merkmalvektorsignal der Merkmalsvektorextraktion in das neuronale Netzwerkmodell ein und führt das neuronalen Netzwerkmodell aus.
• Erkennt das neuronale Netzwerkmodell eine unzureichende Qualität in der Verteilung des resultierenden Summenstroms i(t) oder der resultierenden Gesamtspannung V_Ges in der Versorgungsleitung VL, so erzeugt das neuronale Netzwerkmodell eine Signalisierung, die dem Komparator-Signal KS in seiner Wirkung entspricht. Die Kontrolleinheit CU kann daraufhin die Einschaltzeiten der PWM-Pulse durch die PWM-Modulationseinheiten PWM innerhalb der PWM-Perioden ändern.
  Insbesondere bestimmt somit die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeiten der PWM-Pulse durch die PWM-Modulationseinheiten PWM innerhalb der PWM-Perioden in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells.
  Somit sendet die Kontrolleinheit CU das Steuersignal CS in Abhängigkeit des Ausgangsignals des neuronalen Netzwerkmodells.
  Erkennt das neuronale Netzwerkmodell eine unzureichende Qualität in der Verteilung eines resultierenden Summenstroms i(t) oder der resultierenden Gesamtspannung V_Ges in der Versorgungsleitung VL und erzeugt das neuronale Netzwerkmodell eine Signalisierung, die dem Komparator-Signal KS in seiner Wirkung entspricht, verschiebt die Kontrolleinheit CU daraufhin die Einschaltzeiten der PWM-Pulse der PWM-Modulationseinheiten PWM in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des neuronalen Netzwerkmodells innerhalb der PWM-Periode.
  Bei Signalen im Sinne dieser Schrift kann es sich auch um Variablen eines Programms eines Prozessors handeln.
• Eine unzureichende Qualität in der Verteilung des resultierenden Summenstroms i(t) oder der resultierenden Gesamtspannung V_Ges in der Versorgungsleitung VL zeigt sich insbesondere dadurch, dass das Spektrum des Wechselsignalanteils des zeitlichen Verlaufs des Messwertsignals aus den Messwerten MW in bestimmten Frequenzbereichen eine Amplitude aufweist, die oberhalb einer erlaubten Maximalamplitude liegt und/oder dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils des zeitlichen Verlaufs des Messwertsignals aus den Messwerten MW oberhalb einer erlaubten Maximalamplitude liegt.
• Bevorzugt basiert das Merkmalsvektorsignal, das der Prozessor der Kontrolleinheit CU typischerweise zum Speisen des neuronalen Netzwerkmodells verwendet, auf dem Spektrum und/oder dem Effektivwert des besagten Wechselsignalanteils.
• Die individuelle Phasenverschiebung der PWM-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM mittels eines integrierten Schaltkreises IC, weißt eine höhere Effektivität auf, als eine Phasenverschiebung, welche durch ein manuelles Eingabesignal erfolgt.
  Jedoch ist der Implementierungsaufwand für eine automatisierte Ausgestaltung mittels eines integrierten Schaltkreises IC höher.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, teilt die Kontrolleinheit CU jeden der PWM-Pulse für jeden Kanal ch in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen auf.
  Insbesondere teilt die Kontrolleinheit CU bevorzugt in dieser Ausgestaltung die einzelnen PWM-Pulse für jeden Kanal in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen einer vorzugsweise identischen Teil-Pulsdauer auf. Entspricht beispielsweise die PWM-Pulsdauer eines PWM-Pulses eines Kanals 30% der PWM-Periodendauer, so kann die Kontrolleinheit CU diesen PWM-Puls beispielsweise in zehn Teil-Pulse einer Pulsdauer von 3% der PWM-Periodendauer aufteilen.
• Bezogen auf das in den Figuren 4-6 dargestellten Beispiel kann die Kontrolleinheit CU beispielsweise die PWM-Pulse für jeden Kanal ch derart aufteilen, dass jeder Teil-Puls eine Teil-Pulsdauer von 1/16tel der PWM-Periodendauer t_PWM aufweist.
• Statt die Einschaltzeiten für die PWM-Pulse der einzelnen Kanäle ch zeitlich zueinander zu verschieben, ist es durch die Aufteilung der PWM-Pulse in Teil-Pulse möglich die Einschaltzeiten der jeweiligen Teil-Pulse für jeden Kanal ch separat und individuell zeitlich zu verschieben.
• Statt einer Aufteilung der PWM-Pulse in Teilpulse identischer Teil-Pulsdauern ist es ebenso möglich die einzelnen PWM-Pulse für jeden Kanal in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen mit einer sich zumindest teilweise unterscheidenden Teil-Pulsdauer aufzuteilen.
• Die individuelle Phasenverschiebung der Teil-Pulse der PWM-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM mittels eines integrierten Schaltkreises IC, weißt hohe Effektivität auf. Jedoch führt eine entsprechende automatisierte Ausgestaltung mittels des integrierten Schaltkreises IC zu einem hohen Implementierungsaufwand.
• Die Verschiebung der Einschaltzeiten verschiebt die PWM-Pulse bzw. die einzelnen Teil-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM der einzelnen Kanäle ch derart zueinander in der Phase, dass die Abweichung des Messwerts MW zu dem Mittelwert MMW kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist oder die Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil GSA und dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
  Bevorzugt verschiebt demnach die Kontrolleinheit CU die Einschaltzeiten der PWM-Pulse bzw. der einzelnen Teil-Pulse der adressierten PWM-Modulationseinheiten PWM der einzelnen Kanäle ch zueinander in der Phase. Insbesondere überprüft dabei die Kontrolleinheit CU oder eine übergeordnete Einheit, die die Kontrolleinheit CU steuert, dass die Abweichung des Messwerts MW zu dem Mittelwert MMW kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist. Insbesondere kann die Kontrolleinheit CU oder eine übergeordnete Einheit, die die Kontrolleinheit CU steuert, auch überprüfen, dass die Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil GSA und dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
• Somit erfolgt eine individuelle, nicht zwangsweise zeitlich äquidistante, Verschiebung der PWM-Pulse bzw. der Teil-Pulse über die PWM-Periodendauer.
  Auf diese Weise ergibt sich ein nahezu konstanter Wert für den Messwert MW, insbesondere für den resultierenden Summenstrom i(t) und oder für die Gesamtspannung V_Ges, über die PWM-Periodendauer, sodass die Eingriffe der Kontrolleinheit eine optimale Auslastung einer Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung VL für eine individuelle Ansteuerung der Leuchtmittel LED erzielen.
  Auf diese Weise können störende EMV-Signale vermieden werden und/oder ein Flimmern der mittels der PWM-Modulationseinheiten angesteuerten Leuchtmittel erheblich reduziert werden.
• Bezugszeichenliste

ch

Kanal des LED-Treibers

tE

Einschaltzeit

tA

Ausschaltzeit

tPWM

PWM-Periodendauer

t0

Startzeit der PWM-Periode

V

Vorrichtung

T

Treiber

PWM

PWM-Modulationseinheit

IQ

Stromquelle

LED

Leuchtmittel

VL

Versorgungsleitung

SR

Schalt-Regler

M

Messgerät

MW

Messwert

i(t)

resultierender Summenstrom in der Versorgungsleitung VL

GND

Bezugspotential

VGes

Gesamtspannung gegenüber dem Bezugspotential GND in der Versorgungsleitung

VLMMW

Mittelwert für den Messwert MW über die PWM-Periodendauer t_PWM

IC

Integrierter Schaltkreis

CU

Kontrolleinheit

CU'

innere Kontrolleinheit

CS

Steuersignal

K

Komparator

KS

Komparator-Signal

F

Filter

F1

erster Filter

F2

zweiter Filter

F3

dritter Filter

WS

Wechselsignal

GA

Gleichrichter-Ausgangssignal

GSA

Gleichsignalanteil

S

Schnittstelle

BS

Bus-Slave

Claims (23)

1. Vorrichtung (V) zum Ansteuern wenigstens eines Leuchtmittels (LED), umfassend - einen Leuchtmitteltreiber (T) mit einer Vielzahl von Kanälen (ch), - eine Kontrolleinheit (CU), und - ein Messgerät (M), wobei jedem Kanal (ch) eine PWM-Modulationseinheit (PWM) zugeordnet ist und wobei jede der PWM-Modulationseinheiten (PWM) separat und individuell durch die Kontrolleinheit (CU) ansteuerbar ist, und wobei jede der PWM-Modulationseinheiten (PWM) dazu eingerichtet ist genau eine Stromquelle (IQ) zu schalten und wobei jede der Stromquellen (IQ) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines mit einer PWM-Periode (t_PWM) periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit (PWM) ein Leuchtmittel (LED) mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei ein durch die zugehörige Stromquelle (IQ) generierter elektrischer Leuchtmittelstrom das Leuchtmittel (LED) durchströmt, und/oder wobei an dem Leuchtmittel (LED) eine durch die zugehörige Stromquelle (IQ) angelegte elektrische Leuchtmittelspannung gegenüber einer Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) anliegt, und wobei das jeweilige PWM-Ausgangssignal einer jeden PWM-Modulationseinheit (PWM) einen PWM-Puls mit einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke aufweist und wobei eine Einschaltzeit (t_E) mit der ansteigenden Flanke oder der abfallenden Flanke des PWM-Pulses korreliert und wobei die PWM-Periode (t_PWM) einer Zeitspanne von der ansteigenden Flanke des PWM-Pulses bis zu der ansteigenden Flanke des unmittelbar nachfolgenden PWM-Pulses entspricht und das wenigstens eine Messgerät (M) dazu eingerichtet ist einen Messwert (MW) zu erfassen, wobei der Messwert (MW) ein Messwert für einen resultierenden Summenstrom (i(t)) der Leuchtmittelströme ist, und/oder der Messwert (MW) ein Messwert für eine Gesamtspannung (V_Ges) der Leuchtmittelspannungen in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) gegenüber einem Bezugspotenzial (GND) über die PWM-Periode (t_PWM) ist, und wobei die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal (CS) an die PWM-Modulationseinheiten (PWM) zu senden, um die jeweilige Einschaltzeit (t_E) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen PWM-Pulse je PWM-Modulationseinheit (PWM) separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) derart zeitlich zu verschieben, dass ein EMV-Signal und/oder ein Flimmern einer Leuchtmittel-Applikation, umfassend eine Mehrzahl des Leuchtmittels (LED), reduziert ist, indem der resultierender Summenstrom (i(t)) und/oder die Gesamtspannung (V_Ges) einem nahezu konstanten Wert entspricht und/oder ein Effektivwert eines Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms (i(t)) der Leuchtmittelströme und/oder der Gesamtspannung der Leuchtmittelspannungen in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) gegenüber dem Bezugspotenzial (GND) über die PWM-Periode (t_PWM) reduziert ist, und wobei die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit des Messwerts (MW) zu senden, und wobei die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (CS) zu senden, wenn eine Abweichung des Messwerts (MW) von einem vorbestimmten und/oder berechneten Mittelwert (MMW) einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, oder wenn eine Abweichung eines Gleichsignalanteils (GSA) des Messwerts (MW) von einem vorgegebenen Komparationswert größer als ein vorgegebener zweiter Schwellwert ist, wobei die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist dieses Verfahren so lange durchzuführen, bis die Abweichung des Messwerts (MW) zu dem Mittelwert (MMW) kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist oder bis die Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil (GSA) und dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
2. Vorrichtung (V) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist den PWM-Puls des PWM-Ausgangssignals für mindestens einen der Kanäle (ch) in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen zu unterteilen, und mittels des Steuersignals (CS) die jeweilige Einschaltzeit (t_E) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen Teil-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) zeitlich zu verschieben.
3. Vorrichtung (V) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kanäle (ch) das Messgerät (M) aufweist, insbesondere jeder der Kanäle (ch) jeweils das Messgerät (M) aufweist, wobei jedes Messgerät (M) dazu eingerichtet ist jeweils - einen Einzelstrom-Messwert für einen jeweiligen Leuchtmittelstrom der jeweilig zugehörigen Stromquelle (IQ) zu messen, und/oder - einen Einzelspannung-Messwert für eine jeweilige Leuchtmittelspannung zu messen, welche Leuchtmittelspannung an dem jeweiligen Leuchtmittel (LED) gegenüber der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) anliegt wobei die Summe der Einzelstrom-Messwerte aller Kanäle (ch) dem Messwert für den resultierenden Summenstrom (i(t)) entspricht und wobei die Summe der Einzelspannung-Messwerte aller Kanäle (ch) dem Messwert (VMW) für die Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL) entspricht.
4. Vorrichtung (V) gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit von dem Wechselsignalanteil des zeitlichen Verlaufs des Messwerts (MW), insbesondere in Form eines Wechselsignals (WS) des Messwerts (MW), zu senden.
5. Vorrichtung (V) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen Komparator (K) umfasst, wobei der Komparator (K) dazu eingerichtet ist, den Messwert (MW) mit dem Mittelwert (MMW) und/oder den Gleichsignalanteil (GSA) des Messwerts (MW) mit dem Komparationswert zu vergleichen, und ein Komparator-Signal (KS) an die Kontrolleinheit (CU) zu senden, wenn die Abweichung des Messwerts (MW) von dem Mittelwert (MMW) den ersten Schwellwert überschreitet, oder wenn die Abweichung des Gleichsignalanteils (GSA) des Messwerts (MW) von dem Komparationswert größer als der zweite Schwellwert ist.
6. Vorrichtung (V) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des von dem Komparator (K) gesendeten Komparator-Signals (KS) das Steuersignal (CS) zu senden.
7. Vorrichtung (V) gemäß einem der Ansprüche 1, oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (CS) entsprechend einer manuellen Eingabe oder einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung zu senden.
8. Vorrichtung (V) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen integrierten Schaltkreis (IC) umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis (IC) dazu eingerichtet ist, die jeweilige Einschaltzeit (t_E) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen PWM-Pulse zumindest zeitweise automatisch separat und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) derart zeitlich zu verschieben, dass - der resultierende Summenstrom (i(t)) und/oder die Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL), insbesondere der Messwert (MW), über die PWM-Periode (t_PWM) einem nahezu konstanten Wert entspricht und/oder; - dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms (i(t)) der Leuchtmittelströme und/oder der Gesamtspannung in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) gegenüber dem Bezugspotenzial (GND) über die PWM-Periode (t_PWM) reduziert ist.
9. Vorrichtung (V) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines neuronalen Netzwerkmodells zu senden.
10. Vorrichtung (V) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist unter Verwendung eines Merkmalsvektorsignals das neuronale Netzwerkmodell auszuführen, wobei das Merkmalsvektorsignal durch den zeitlichen Verlauf des Messwerts (MW) bestimmt ist.
11. Vorrichtung (V) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) dazu eingerichtet ist, die Einschaltzeit (t_E) des PWM-Pulses des PWM-Ausgangssignals mindestens einer der PWM-Modulationseinheiten (PWM) innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) in Abhängigkeit des Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells zu bestimmen.
12. Verfahren zur Reduzierung eines EMV-Signals und/oder zur Reduzierung eines Flimmerns mindestens eines mit PWM-Signalen angesteuerten Leuchtmittels (LED) mittels einer Vorrichtung (V) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen Leuchtmitteltreiber (T) mit einer Vielzahl von Kanälen (ch), ein Messgerät (M) und eine Kontrolleinheit (CU) umfasst, wobei jedem Kanal (ch) eine PWM-Modulationseinheit (PWM) zugeordnet ist, wobei die Kontrolleinheit (CU) jede der PWM-Modulationseinheiten (PWM) separat und individuell ansteuert, und wobei jede PWM-Modulationseinheit (PWM) genau eine Stromquelle (IQ) schaltet, wobei jede der Stromquellen (IQ) in Abhängigkeit eines mit der PWM-Periode (t_PWM) periodischen PWM-Ausgangssignals der ihr zugeordneten PWM-Modulationseinheit (PWM) jeweils eines des mindestens einen Leuchtmittels (LED) mit elektrischer Energie versorgt, wobei ein durch die zugehörige Stromquelle (IQ) generierter elektrischer Leuchtmittelstrom das Leuchtmittel (LED) durchströmt, und/oder wobei an dem Leuchtmittel (LED) eine durch die zugehörige Stromquelle (IQ) angelegte elektrische Leuchtmittelspannung gegenüber einer Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) anliegt, und das jeweilige PWM-Ausgangssignal jeder der PWM-Modulationseinheiten (PWM) einen PWM-Puls mit einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke aufweist, wobei eine Einschaltzeit (t_E) mit der ansteigenden Flanke oder der abfallenden Flanke des PWM-Pulses korreliert, wobei die PWM-Periode (t_PWM) einer Zeitspanne zwischen den ansteigenden/abfallenden Flanken zweier aufeinanderfolgender PWM-Pulse entspricht, wobei das wenigstens eine Messgerät (M) einen Messwert (MW) erfasst, wobei - der Messwert (MW) ein Messwert für einen ein aus den Leuchtmittelströmen resultierender Summenstrom (i(t)) ist, und/oder - der Messwert (MW) ein Messwert für eine sich aus den Leuchtmittelspannungen ergebende Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) gegenüber dem Bezugspotenzial (GND) ist, wobei mindestens einer der Kanäle (ch) das Messgerät (M) aufweist, insbesondere jeder der Kanäle (ch) jeweils das Messgerät (M) aufweist, wobei jedes Messgerät (M) jeweils - einen Einzelstrom-Messwert für einen jeweiligen Leuchtmittelstrom der jeweilig zugehörigen Stromquelle (IQ) misst, und/oder - einen Einzelspannung-Messwert für eine jeweilige Leuchtmittelspannung misst, welche an dem jeweiligen Leuchtmittel (LED) gegenüber der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) anliegt, wobei die Summe der Einzelstrom-Messwerte aller Kanäle (ch) dem Messwert für den resultierenden Summenstrom (i(t)) entspricht und wobei die Summe der Einzelspannung-Messwerte aller Kanäle (ch) dem Messwert (MW) für die Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL) entspricht, wobei die Kontrolleinheit (CU) ein Steuersignal (CS) an die PWM-Modulationseinheit (PWM) mindestens einer der Kanäle (ch) sendet, wobei die Kontrolleinheit (CU) mittels des Steuersignals (CS) die jeweilige Einschaltzeit (t_E) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen PWM-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) verschiebt, dass der resultierende Summenstrom (i(t)) und/oder die Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) auf einen nahezu konstanten Wert eingestellt wird, und/oder ein Effektivwert eines Wechselsignalanteils des resultierenden Summenstroms (i(t)) und/oder der Gesamtspannung (V_Ges) in der Versorgungsleitung (VL) der Stromquellen (IQ) gegenüber einem Bezugspotenzial (GND) derart eingestellt wird, dass der Effektivwert des Wechselsignalanteils über eine PWM-Periode (t_PWM) reduziert ist, wobei die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit des Messwerts (MW) sendet, wobei die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) sendet, wenn eine Abweichung des Messwerts (MW) von einem vorbestimmten und/oder berechneten Mittelwert (MMW) einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, oder wenn eine Abweichung eines Gleichsignalanteils (GSA) des Messwerts (MW) von einem vorgegebenen Komparationswert größer als ein vorgegebener zweiter Schwellwert ist, und wobei die Kontrolleinheit (CU) dieses Verfahren so lange durchführt, bis die Abweichung des Messwerts (MW) zu dem Mittelwert (MMW) kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist oder bis die Abweichung zwischen dem Gleichsignalanteil (GSA) und dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) den PWM-Puls des PWM-Ausgangssignals für mindestens einen der Kanäle (ch) in eine Mehrzahl von Teil-Pulsen unterteilt und die Kontrolleinheit (CU) mittels des Steuersignals (CS) die jeweilige Einschaltzeit (t_E) der von der Kontrolleinheit (CU) adressierten PWM-Modulationseinheiten (PWM) ausgegebenen Teil-Pulse einzeln und individuell zueinander innerhalb der PWM-Periode (t_PWM) verschiebt.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit von dem Wechselsignalanteil des zeitlichen Verlaufs des Messwerts (MW), insbesondere in Form eines Wechselsignals (WS), des Messwerts (MW) sendet.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen Komparator (K) umfasst, wobei der Komparator (K) den Messwert (MW) mit dem Mittelwert (MMW) vergleicht und/oder der Komparator (K) den Gleichsignalanteil (GSA) des Messwerts (MW) mit dem Komparationswert vergleicht, und wobei der Komparator (K) ein Komparator-Signal (KS) an die Kontrolleinheit (CU) sendet, wenn - die Abweichung des Messwerts (MW) von dem Mittelwert (MMW) den ersten Schwellwert überschreitet, oder - die Abweichung des Gleichsignalanteils (GSA) des Messwerts (MW) von dem Komparationswert größer als der zweite Schwellwert ist.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) in Abhängigkeit des von dem Komparator (K) gesendeten Komparator-Signals (KS) sendet.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) eine Mehrzahl von Filter (F) umfasst, wobei ein erster Filter (F1) ein Gleichsignal aus dem Messwert (MW) herausfiltert und ein Wechselsignal (WS) des Messwerts (MW) passieren lässt, wobei das Wechselsignal (WS) als Eingangssignal für einen zweiten Filter (F2) dient; der zweite Filter (F2) das Wechselsignal (WS) in ein Gleichrichter-Ausgangssignal (GA) umwandelt, wobei das Gleichrichter-Ausgangssignal (GA) als Eingangssignal für einen dritten Filter (F3) dient; der dritte Filter (F3) den Gleichsignalanteil (GSA) des Gleichrichter-Ausgangssignals (GA) ausgibt; der Komparator (K) den Gleichsignalanteil (GSA) mit dem vorgegebenen Komparationswert vergleicht; der Komparator (K) das Komparator-Signal (KS) an eine innere Kontrolleinheit (CU') der Kontrolleinheit (CU) sendet, wenn eine Differenz zwischen dem Gleichsignalanteil (GSA) zu dem Komparationswert größer ist als der zweite Schwellwert; und wenn die innere Kontrolleinheit (CU') das Komparator-Signal (KS) empfängt, die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) sendet.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12, oder 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) entsprechend einer manuellen Eingabe oder einer Signalisierung einer übergeordneten Steuervorrichtung sendet.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen integrierten Schaltkreis (IC) umfasst, wobei der integrierte Schaltkreis (IC) die Einschaltzeit (t_E) für jeden Kanal (ch) automatisch einstellt, wobei die Kontrolleinheit (CU) mittels des zeitlichen Verlaufs des Messwerts (MW)über die PWM-Periodendauer (t_PWM) den Mittelwert (MMW) für den Messwert (MW) über die PWM-Periodendauer (t_PWM) berechnet; der Komparator (K) den Messwert (MW) mit dem Mittelwert (MMW) vergleicht; der Komparator (K) das Komparator-Signal (KS) an die Kontrolleinheit (CU) sendet, wenn die Abweichung des Messwerts (MW) von dem Mittelwert (MMW) größer als der vorgegebene erste Schwellwert ist; die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) an die PWM-Modulationseinheiten (PWM) sendet, wenn die Kontrolleinheit (CU) das Komparator-Signal (KS) empfängt; die Kontrolleinheit (CU) mittels des Steuersignals (CS) die Einschaltzeiten (t_E) der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle (ch) separat und individuell zueinander zeitlich verschiebt, wobei die Kontrolleinheit (CU) die Einschaltzeiten (t_E) solange zueinander zeitlich verschiebt, bis die Abweichung des Messwerts (MW) von dem Mittelwert (MMW) kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (IC) der Vorrichtung (V) die Einschaltzeit (t_E) für jeden Kanal (ch) automatisch einstellt, wobei die Kontrolleinheit (CU) den Komparationswert berechnet, wobei der Komparationswert einem Mittelwert für den Gleichsignalanteil (GSA) entspricht; der Komparator (K) den Gleichsignalanteil (GSA) mit dem Komparationswert vergleicht; der Komparator (K) das Komparator-Signal (KS) an die innere Kontrolleinheit (CU') sendet, wenn die Abweichung des Gleichsignalanteils (GSA) von dem Komparationswert größer der vorgegebene zweite Schwellwert ist; die Kontrolleinheit (CU) das Steuersignal (CS) sendet, wenn die innere Kontrolleinheit (CU') das Komparator-Signal (KS) empfängt; die Kontrolleinheit (CU) mittels des Steuersignals (CS) die Einschaltzeiten (t_E) der PWM-Pulse für die jeweiligen Kanäle (ch) separat und individuell zueinander zeitlich verschiebt, wobei die Kontrolleinheit (CU) die Einschaltzeiten (t_E) solange zueinander zeitlich verschiebt, bis die Abweichung des Gleichsignalanteils (GSA) von dem Komparationswert kleiner oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuronales Netzwerkmodell die Verschiebung der Einschaltzeiten (t_E) für die jeweiligen PWM-Modulationseinheiten (PWM) einstellt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf des Messwerts (MW) als Eingangssignal für eine Merkmalsvektorextraktion dient; die Merkmalsvektorextraktion ein Merkmalsvektorsignal liefert, wobei ein Eingangssignal für das neuronale Netzwerkmodell das Merkmalsvektorsignal umfasst, oder das Merkmalsvektorsignal dem Eingangssignal für das neuronale Netzwerkmodell entspricht; und die Kontrolleinheit (CU) das neuronale Netzwerkmodell ausführt.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (CU) die Einschaltzeit (t_E) des PWM-Pulses des PWM-Ausgangssignals mindestens einer der PWM-Modulationseinheiten (PWM) innerhalb einer PWM-Periode in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des neuronalen Netzwerkmodells bestimmt.

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