DE112015002545B4

DE112015002545B4 - Digital gesteuerter treiber für leuchten

Info

Publication number: DE112015002545B4
Application number: DE112015002545.6T
Authority: DE
Inventors: Daniel J. Pope; Andrew Dummer; James McBryde; Heidi Loepp; P. Joseph Desena jun.; Priyanka Medida
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Cree Lighting USA LLC
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: DE112015002545T5; DE112015006797B9; DE112015006797B4; WO2015183810A1

Abstract

Leuchte (10), umfassend:- wenigstens zwei LED-Ketten (S1; S2; S3), wobei jede Kette (S1; S2; S3) der wenigstens zwei LED-Ketten Licht bei einem anderen Farbpunkt emittiert;- ein Treibermodul (30), konfiguriert zum:- Speichern (68) eines Strommodells für jede Kette (S1; S2; S3), wobei jedes Strommodell effektiv Strom als eine Funktion der korrelierten Farbtemperatur (CCT) über einem CCT-Bereich definiert;- Bestimmen einer gewünschten CCT;- Erzeugen eines Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um weißes Licht mit einem Farbpunkt innerhalb einer Sieben-Schritt-MacAdam-Ellipse einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT zu bilden;- Auswählen eines Referenzsteuersignals (R1; R2; R3) für jeden der Ströme auf Grundlage der gewünschten CCT;- Empfangen eines Abstimmungsversatz für jedes Strommodell und Einstellen jedes Strommodell auf Grundlage eines entsprechenden Abstimmungsversatzes, wobei der Abstimmungsversatz ein Multiplizierer ist, der auf jedes Referenzsteuersignal (R1; R2; R3) angewendet wird, um jedes Referenzsteuersignal (R1; R2; R3) einzustellen, so dass eine CCT des Lichtausgangs der Leuchte (10) der gewünschten CCT entspricht; und- Empfangen einer neuen CCT; und- Erzeugen eines neuen Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der neuen CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der neuen CCT fällt.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Leuchten und Steuerungen dafür und insbesondere die Steuerung der Farbtemperatur von Leuchten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
US 2012/242242 A1 beschreibt eine Leuchte mit zwei LED-Ketten, einem Treibermodul zur Erzeugung eines Stroms auf Grundlage einer gewünschten CCT, wobei die Farben der LED-Ketten sich mischen um weißes Licht zu erzeugen.
US 2013/221857 A1 beschreibt eine Leuchte mit mehreren LED-Ketten, wobei die Ströme der LED-Ketten so gesteuert werden, dass die Farbtemperatur des resultierenden Lichts einer vorgegeneben Farbtemperatur in einem CIE-Diagramm entspricht.
US 2012/223657 A1 beschreibt ein Verfahren um ein Model für die Farbtemperatur einer LED-Lampe zu entwickeln, und damit die Ströme von LED-Ketten derart anzusteuern, dass Licht mit einer vorgegeben CCT entsteht.
In den vergangenen Jahren hat sich ein Trend dahingehend entwickelt, Glühlampen mit Leuchten zu ersetzen, die effizientere Beleuchtungstechnologien verwenden, sowie relativ effiziente Fluoreszenzleuchten mit Beleuchtungstechnologien zu ersetzen, die ein angenehmeres natürliches Licht erzeugen. Eine derartige Technologie, die sehr vielversprechend ist, verwendet Leuchtdioden (LEDs). Im Vergleich mit Glühlampen sind LED-gestützte Leuchten sehr viel effizienter hinsichtlich der Umwandlung der elektrischen Energie in Licht, halten länger und können auch Licht erzeugen, welches sehr natürlich ist. Im Vergleich mit einer Fluoreszenzbeleuchtung sind LED-gestützte Leuchten auch sehr effizient, sind aber auch in der Lage, Licht zu erzeugen, welches viel natürlicher ist; sie sind in der Lage, Farben genau wiederzugeben bzw. hervorzubringen. Infolgedessen ersetzen Leuchten, die LED-Technologien verwenden, gerade Glühlampen und Fluoreszenzlampen im privaten Bereich, im kommerziellen Bereich und in Industrieanwendungen.
Im Gegensatz zu Glühlampen, die so funktionieren, dass ein Draht einem gewünschten Strom ausgesetzt wird, benötigen LED-gestützte Leuchten eine Elektronik, um ein oder mehrere LEDs anzusteuern. Die Elektronik umfasst allgemein eine Stromversorgung und eine spezielle Steuerschaltung, um in einzigartiger Weise konfigurierte Signale bereitzustellen, die benötigt werden, um die ein oder mehreren LEDs in einer gewünschten Weise anzusteuern. Die Anwesenheit der Steuerschaltung fügt einen potentiell signifikanten Intelligenzgrad zu den Leuchten hinzu, der ausgenutzt werden kann, um verschiedene Typen einer Beleuchtungssteuerung anzuwenden. Eine derartige Beleuchtungssteuerung kann auf verschiedene Umgebungsbedingungen gestützt sein, wie beispielsweise auf das Umgebungslicht, die Belegung, die Temperatur und dergleichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 24 zur Verfügung.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leuchte, die in der Lage ist, weißes Licht über einen erweiterten Bereich von korrelierten Farbtemperaturen bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst die Leuchte ein Treibermodul und eine Anzahl von LED-Ketten. Jede der LED-Ketten emittiert Licht bei einem anderen Farbpunkt. Das Treibermodul kann konfiguriert sein, zum:

- Speichern eines Strommodells für jede Kette, wobei jedes Strommodell effizient Strom als eine Funktion der CCT über einen CCT-Bereich definiert;
- Bestimmen einer gewünschten CCT; und
- Erzeugen eines Stroms für jede Kette auf Grundlage der gewünschten CCT unter Verwendung des entsprechenden Strommodells.

An sich mischt sich das Licht von jeder Kette, um weißes Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der auf eine Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT fällt.
Durchschnittsfachleute auf diesem technischen Gebiet werden den Umfang der Offenbarung erkennen und zusätzliche Aspekte davon beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen realisieren.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebaut sind und einen Teil davon bilden, illustrieren mehrere Aspekte der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Troffer-gestützten Leuchte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
2 eine Querschnittsansicht der Leuchte der 1;
3 eine Querschnittsansicht der Leuchte aus 1, wobei dargestellt ist, wie Licht von den LEDs der Leuchte austritt und durch Linsen reflektiert wird;
4 ein Treibermodul und ein Kommunikationsmodul, integriert innerhalb eines Elektronikgehäuses der Leuchte der 1;
5 ein Treibermodul, welches in einem Elektronikgehäuse der Leuchte der 1 vorgesehen ist, und ein Kommunikationsmodul in einem zugehörigen Gehäuse, welches mit dem Äußeren des Elektronikgehäuses gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
6A bzw. 6B ein Kommunikationsmodul gemäß einer Ausführungsform, bevor und nachdem es an dem Gehäuse der Leuchte angebracht ist;
7 ein Sensormodul, das in einer Wärmesenke einer Leuchte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung installiert ist;
8A ein Sensormodul gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
8B eine Explosionsansicht des Sensormoduls der 8A;
9A ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
10 ein Blockdiagramm eines Kommunikationsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
11 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften LED gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung;
12 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften LED gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung;
13 ein CIE 1976-Chromatizitätsdiagramm, welches den Farbpunkt für drei unterschiedliche LEDs und eine Schwarzkörper-Ortskurve darstellt;
14 ein Treibermodul und eines LED-Felds gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
15 eine funktionelle schematische Darstellung des Treibermoduls der 14;
16 ein Flussdiagramm, das die Funktionalität des Treibermoduls gemäß einer Ausführungsform darstellt;
17 eine grafische Darstellung, die individuelle LED-Ströme gegenüber der CCT für einen gesamten Lichtausgang einer Ausführungsform;
18 einen Wandcontroller zum Steuern von ein oder mehreren Leuchten gemäß einer ersten Ausführungsform;
19 einen Wandcontroller zum Steuern gemäß einer zweiten Ausführungsform;
20 einen Wandcontroller zum Steuern von ein oder mehreren Leuchten gemäß einer dritten Ausführungsform;
21 einen Wandcontroller zum Steuern von ein oder mehreren Leuchten gemäß einer vierten Ausführungsform;
22 einen Wandcontroller zum Steuern von ein oder mehreren Leuchten gemäß einer fünften Ausführungsform;
23 eine schematische Darstellung für einen Wandcontroller gemäß einer Ausführungsform;
24 und 25 unterschiedliche isometrische Ansichten eines Einstellwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform; und
26 ein Blockdiagramm der Elektronik für ein Einstellwerkzeug gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehend aufgeführten Ausführungsformen stellen die notwendige Information bereit, um Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet in die Lage zu versetzen, die Offenbarung in der Praxis umzusetzen, und sie zeigen die bevorzugte Vorgehensweise zur praktischen Umsetzung der Offenbarung. Auf ein Lesen der folgenden Beschreibung im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen hin werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet die Konzepte der Offenbarung verstehen und werden Anwendungen von diesen Konzepten, die hier nicht besonders adressiert werden, erkennen. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Konzepte und Anwendungen in den Umfang der Offenbarung und der beiliegenden Ansprüche fallen.
Es sei darauf hingewiesen, dass relative Begriffe wie „vorne“, „vorwärts“, „hinten“, „unterhalb“, „oberhalb“, „oben“, „unten“, „horizontal“ oder „vertikal“ hier verwendet werden können, um eine Beziehung von einem Element, einer Schicht oder einem Bereich zu einem anderen Element, einer anderen Schicht oder einem anderen Bereich zu beschreiben, sowie diese in den Figuren dargestellt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass nicht angedacht ist, dass diese Begriffe unterschiedliche Orientierungen der Einrichtung zusätzlich zu den in den Figuren dargestellten Orientierungen umfassen.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Leuchte, die in der Lage ist, weißes Licht über einen erweiterten Bereich von korrelierten Farbtemperaturen bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst die Leuchte ein Treibermodul und eine Anzahl von LED-Ketten. Jede der LED-Ketten emittiert Licht bei einem anderen Farbpunkt. Das Treibermodul kann korreliert sein zum:

- Speichern eines Strommodells durch jede Kette, wobei jedes Strommodell effizient einen Strom als eine Funktion der CCT über einem CCT-Bereich definiert;
- Bestimmen einer gewünschten CCT; und
- Erzeugen eines Stroms für jede Kette auf Grundlage der gewünschten CCT unter Verwendung des entsprechenden Strommodells.

An sich mischt sich das Licht von jeder Kette, um weißes Licht mit einem Farbpunkt entlang einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT selbst zu bilden.
Bevor auf die vorliegende Offenbarung näher eingegangen wird, wird ein Überblick über eine beispielhafte Leuchte bereitgestellt. Während die Konzepte der vorliegenden Offenbarung in irgendeinem Typ von Beleuchtungssystem verwendet werden können, beschreibt die unmittelbar folgende Beschreibung diese Konzepte im Hinblick auf eine Leuchte vom Troffer-Typ, wie beispielsweise die in den 1-3 dargestellte Leuchte 10. Diese besondere Leuchte ist im Wesentlichen ähnlich zu der CR- und CS-Serie der Troffer-Typ-Leuchten, die von der Cree, Inc. aus Durham, NC, hergestellt werden.
Während die offenbarte Leuchte 10 eine Konfiguration mit einer indirekten Beleuchtung verwendet, bei der Licht anfänglich von einer Lichtquelle nach oben emittiert wird und dann nach unten reflektiert wird, können auch Konfigurationen mit einer direkten Beleuchtung die Konzepte der vorliegenden Offenbarung vorteilhaft nutzen. Zusätzlich zu den Troffer-Typ-Leuchten können die Konzepte der vorliegenden Erfindung auch in Konfigurationen mit einer ausgenommenen bzw. ausgesparten Beleuchtung verwendet werden, in Beleuchtungskonfigurationen, die an einer Wand angebracht sind, in Beleuchtungskonfigurationen im Freien, und dergleichen. Es wird auf die gleichzeitig anhängige U.S. Patenanmeldung 13/589,899, die am 20. August 2013 eingereicht wurde, 13/649,531, die am 11. Oktober 2012 eingereicht wurde, und 13/606,713 , die am 7. September 2012 eingereicht wurde, im Namen des gleichen Anmelders hingewiesen, wobei die Inhalte davon hier durch Bezugnahme insgesamt Teil der vorliegenden Anmeldung sind. Ferner kann die Funktionalität und die Steuertechniken, die nachstehend beschrieben werden, verwendet werden, um unterschiedliche Typen von Leuchten zu steuern, sowie unterschiedliche Gruppen der gleichen oder unterschiedlichen Typen von Leuchten gleichzeitig.
Im Allgemeinen sind Troffer-Typ-Leuchten, wie beispielsweise die Leuchte 10, dafür ausgelegt, um an, auf oder von einer Decke angebracht zu werden. Bei den meisten Anwendungen werden die Troffer-Typ-Leuchten in einer (nicht gezeigten) abgehängten Decke einer kommerziellen, einer erziehungsmäßigen oder behördenbezogenen Einrichtung angebracht. Wie in den 1-3 gezeigt, umfasst die Leuchte 10 einen quadratischen oder rechteckigen äußeren Rahmen 12. In dem zentralen Abschnitt der Leuchte 10 sind zwei rechteckförmige Linsen 14 angeordnet, die allgemein transparent, durchlässig oder lichtundurchlässig sind. Reflektoren 16 erstrecken sich von dem äußeren Rahmen 12 zu den äußeren Kanten der Linsen 14. Die Linsen 14 erstrecken sich effektiv zwischen den innersten Abschnitten der Reflektoren 16 zu einer längsgestreckten Wärmesenke 18, die dazu dient, die zwei inneren Kanten der Linsen 14 zu verbinden.
Bezugnehmend nun insbesondere auf 2 und 3, stellt die Rückseite der Wärmesenke 18 eine Anbringungsstruktur bzw. einen Aufbringungsaufbau für ein LED-Feld 20 (ein LED-Array) bereit, das ein oder mehrere Reihen von einzelnen LEDs, die auf einem geeigneten Substrat angebracht sind, umfasst. Die LEDs sind so orientiert, dass sie Licht hauptsächlich nach oben in Richtung auf eine konkave Abdeckung 22 hin emittieren. Der Raum bzw. das Volumen, das von der Abdeckung 22, den Linsen 40 und der Rückseite der Wärmesenke 18 abgegrenzt wird, stellt eine Mischkammer 24 bereit. Somit wird Licht von den LEDs des LED-Felds 20 in Richtung auf die Abdeckung 22 austreten und wird durch die jeweiligen Linsen 14, wie in 3 dargestellt, nach unten reflektiert. Insbesondere werden nicht alle Lichtstrahlen, die von den LEDs emittiert werden, direkt weg von dem Boden der Abdeckung 22 und zurück durch eine bestimmte Linse 14 mit einer einzelnen Reflexion reflektiert werden. Zahlreiche Lichtstrahlen werden innerhalb der Mischkammer 24 umherspringen und sich effektiv mit anderen Lichtstrahlen mischen, so dass ein gewünschtes gleichförmiges Licht durch die jeweiligen Linsen 14 emittiert wird.
Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden erkennen, dass der Typ von Linsen 14, der Typ der LEDs, die Form der Abdeckung 22 und irgendeine Beschichtung auf der Bodenseite der Abdeckung 22, zusammen mit anderen Variablen, die Quantität und die Qualität des von der Leuchte 10 ausgesendeten Lichts beeinflussen werden. Wie nachstehend mit mehr Einzelheiten diskutiert, kann das LED-Feld 20 LEDs mit verschiedenen Farben umfassen, wobei das von den verschiedenen LEDs emittierte Licht sich zusammenmischt, um weißes Licht mit einer gewünschten Farbtemperatur und Farbqualität auf Grundlage der Entwurfsparameter für die bestimmte Ausführungsform zu bilden.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, können die länglichen Rippen der Wärmesenke 18 von dem Boden der Leuchte 10 sichtbar sein. Eine Anordnung der LEDs des LED-Felds 20 in einem thermischen Kontakt entlang der oberen Seite der Wärmesenke 18 ermöglicht, dass irgendeine von den LEDs erzeugte Wärme effektiv an die länglichen Rippen auf der Bodenseite der Wärmesenke 18 für eine Ableitung in den Raum hinein, in dem die Leuchte 10 angebracht ist, transferiert wird. Wiederum ist die besondere Konfiguration der Leuchte 10, die in den 1-3 dargestellt sind, lediglich eine der im Grunde genommen unbegrenzten Konfiguration für Leuchten, in denen die Konzepte der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2 und 3, ist gezeigt, dass ein Elektronikgehäuse 26 an einem Ende der Leuchte 10 angebracht ist und verwendet wird, um die gesamte Elektronik oder einen Teil davon, die zur Energieversorgung und Steuerung des LED-Felds 20 verwendet wird, unterzubringen. Diese Elektronik ist mit dem LED-Feld 20 über geeignete Kabelverbindungen 28 verbunden. Unter Bezugnahme auf 4 kann die in dem Elektronikgehäuse 26 vorgesehene Elektronik in ein Treibermodul 30 und ein Kommunikationsmodul 32 aufgeteilt werden.
Grob betrachtet, ist das Treibermodul 30 mit dem LED-Feld 20 über die Kabelverbindung 28 verbunden und steuert direkt die LEDs des LED-Felds 20 auf Grundlage von Steuerinformation, die von dem Kommunikationsmodul 32 bereitgestellt wird, an. In einer Ausführungsform stellt das Treibermodul 30 die primäre Intelligenz für die Leuchte 10 bereit und ist in der Lage, die LEDs des LED-Felds 20 in einer gewünschten Weise anzusteuern. Das Treibermodul 30 kann auf einem einzelnen integrierten Modul vorgesehen sein oder kann in zwei oder mehrere Untermodule aufgeteilt sein, in Abhängigkeit von dem Wunsch des Designers.
Wenn das Treibermodul die primäre Intelligenz für die Leuchte 10 bereitstellt, dann wirkt das Kommunikationsmodul 32 als eine intelligente Kommunikationsschnittstelle, die Kommunikationen zwischen dem Treibermodul 30 und anderen Leuchten 10, einem (nicht gezeigten) Fernsteuersystem oder einem tragbaren, in der Hand gehaltenen Einstellwerkzeug 36 erlaubt, welches ebenfalls konfiguriert sein kann, um mit einem Fernsteuersystem in einer drahtgestützten oder drahtlosen Weise zu kommunizieren.
Alternativ kann das Treibermodul 30 vorwiegend konfiguriert sein, um die LEDs des LED-Felds 20 auf Grundlage von Befehlen von dem Kommunikationsmodul 32 anzusteuern. In einer derartigen Ausführungsform ist die primäre Intelligenz der Leuchte 10 in dem Kommunikationsmodul 32 vorgesehen, welches effektiv ein Gesamtsteuermodul mit einer drahtgestützten oder drahtlosen Kommunikationsmöglichkeit für die Leuchte 10 wird. Die Leuchte 10 kann Sensordaten, Befehle und irgendwelche andere Daten mit anderen Leuchten 10 in dem Beleuchtungsnetzwerk oder mit entfernten Einheiten gemeinsam verwenden. Im Grunde genommen erleichtert das Kommunikationsmodul 32 die gemeinsame Verwendung der Intelligenz und der Daten unter den Leuchten 10 und anderen Einheiten.
In der Ausführungsform der 4 kann das Kommunikationsmodul 32 auf einer getrennten gedruckten Schaltungsplatine (PCB) zu dem Treibermodul 30 implementiert sein. Die jeweiligen PCBs des Treibermoduls 30 und des Kommunikationsmoduls 32 können konfiguriert sein, um zu ermöglichen, dass der Verbinder des Kommunikationsmoduls 32 in den Verbinder des Treibermoduls 30 eingesteckt werden kann, wobei das Kommunikationsmodul 32 an dem Treibermodul 30 mechanisch angebracht oder befestigt wird, sobald der Verbinder des Kommunikationsmoduls 32 in den zusammenpassenden Verbinder des Treibermoduls 30 eingesteckt wird.
In anderen Ausführungsformen kann ein Kabel verwendet werden, um die jeweiligen Verbinder des Treibermoduls 30 und des Kommunikationsmoduls 32 zu verbinden; andere Anbringungsmechanismen bzw. Befestigungsmechanismen können verwendet werden, um das Kommunikationsmodul 32 mit dem Treibermodul 30 physikalisch zu koppeln, oder das Treibermodul 30 und das Kommunikationsmodul 32 können getrennt an der Innenseite des Elektronikgehäuses 26 befestigt werden. In derartigen Ausführungsformen ist der Innenraum des Elektronikgehäuses 26 geeignet bemessen, um sowohl das Treibermodul 30 als auch das Kommunikationsmodul 32 aufzunehmen. In einigen Fällen stellt das Elektronikgehäuse 26 eine sichere Umfassung für sowohl das Treibermodul 30 als auch das Kommunikationsmodul 32 bereit.
Mit der Ausführungsform der 4 bedingt eine Hinzufügung oder Ersetzung des Kommunikationsmoduls 32 die Erreichung eines Zugangs zu dem Innenraum des Elektronikgehäuses 26. Wenn dies unerwünscht ist, kann das Treibermodul 30 alleine in dem Elektronikgehäuse 26 vorgesehen sein. Das Kommunikationsmodul 32 kann außerhalb des Elektronikgehäuses 26 in einer freigelegten Weise oder innerhalb eines Zusatzgehäuses 34, welches direkt oder indirekt mit der Außenseite des Elektronikgehäuses 26 gekoppelt sein kann, wie in 5 gezeigt, angebracht sein. Das Zusatzgehäuse 34 kann mit dem Elektronikgehäuse 26 verschraubt sein. Das Zusatzgehäuse 34 kann mit dem Elektronikgehäuse unter Verwendung von Schnappmontage- oder Haken-und-Schnapp-Mechanismen alternativ verbunden sein. Das Zusatzgehäuse 34 kann allein oder wenn es mit der äußeren Oberfläche des Elektronikgehäuses 26 gekoppelt ist, eine hochsichere Einschließung bzw. Umfassung bereitstellen.
In Ausführungsformen, bei denen das Elektronikgehäuse 26 und das Zusatzgehäuse 34 innerhalb einer Umfassung mit hoher Qualität angebracht werden, muss das Zusatzgehäuse 34 nicht notwendigerweise von hoher Qualität sein. Ferner kann das Kommunikationsmodul 32 direkt an der Außenseite des Elektronikgehäuses 26 angebracht sein, ohne irgendeine Notwendigkeit für ein Zusatzgehäuse 34, und zwar in Abhängigkeit von der Art der Elektronik, die in dem Kommunikationsmodul 32 vorgesehen ist, wie und wo die Leuchte 10 angebracht werden wird, und dergleichen.
Die letztere Ausführungsform, bei der das Kommunikationsmodul 32 außerhalb des Elektronikgehäuses 26 angebracht ist, kann sich als nützlich erweisen, wenn das Kommunikationsmodul 32 eine drahtlose Kommunikation mit den anderen Leuchten 10, dem Fernsteuersystem oder einer anderen Netzwerk- oder Hilfseinrichtung ermöglicht. Im Grunde genommen kann das Treibermodul 30 in einem Hochqualitäts-Elektronikgehäuse 26 vorgesehen sein, welches für drahtlose Kommunikationen nicht leitend sein kann. Das Kommunikationsmodul 32 kann außerhalb des Elektronikgehäuses 26 selbst oder innerhalb des Zusatzgehäuses 34, welches für drahtlose Kommunikationen mehr leitend ist, angebracht sein. Ein Kabel kann zwischen dem Treibermodul 30 und dem Kommunikationsmodul 32 in Übereinstimmung mit einer definierten Kommunikationsschnittstelle vorgesehen sein. Als eine Alternative, die nachstehend mit näheren Einzelheiten beschrieben wird, kann das Treibermodul 30 mit einem ersten Verbinder ausgerüstet sein, auf den durch die Wand des Elektronikgehäuses 26 zugegriffen werden kann. Das Kommunikationsmodul 32 kann einen zweiten Verbinder aufweisen, der mit dem ersten Verbinder zusammenpasst, um Kommunikationen zwischen dem Treibermodul 30 und dem Kommunikationsmodul 32 zu ermöglichen.
Die Ausführungsformen, die eine Anbringung des Kommunikationsmoduls 32 außerhalb des Elektronikgehäuses 26 verwenden, können etwas kostengünstiger sein, können aber eine signifikante Flexibilität bereitstellen dahingehend, dass dem Kommunikationsmodul 32 oder anderen Zusatzeinrichtungen ermöglicht wird, zu der Leuchte 10 hinzugefügt, gewartet oder ersetzt zu werden. Das Zusatzgehäuse 34 für das Kommunikationsmodul 32 kann aus einem qualitativ hochstehenden Plastik oder Metall gebildet sein oder kann konfiguriert sein, um einfach an dem Elektronikgehäuse 26 durch Schnappverbindungen, Schrauben, Bolzen oder dergleichen angebracht zu sein und außerdem das Kommunikationsmodul 32 aufzunehmen. Das Kommunikationsmodul 32 kann an der Innenseite des Zusatzgehäuses 34 über Schnappmontagen, Schrauben, Twistlocks und dergleichen angebracht sein. Die Verkabelung und Verbinder, die zur Verbindung des Kommunikationsmoduls 32 mit dem Treibermodul 30 verwendet werden, können irgendeine verfügbare Form annehmen, wie beispielsweise ein 5/6 (cat 5/6) Kabel mit RJ45-Verbindern der Standardkategorie, Kantenkartenverbinder, Verbinderpaare mit einer blinden Zusammenpassung, Terminalblöcke und individuelle Drähte und dergleichen. Die Bereitstellung eines extern angebrachten Kommunikationsmoduls 32 relativ zu dem Elektronikgehäuse 26, das das Treibermodul 30 umfasst, ermöglicht eine einfache Feldinstallation von unterschiedlichen Typen von Kommunikationsmodulen 32 oder Modulen mit einer anderen Funktionalität für ein gegebenes Treibermodul 30.
Wie in 5 dargestellt, ist das Kommunikationsmodul 32 innerhalb des Zusatzgehäuses 34 angebracht. Das Zusatzgehäuse 34 ist an dem Elektronikgehäuse 26 mit Bolzen angebracht. An sich wird das Kommunikationsmodul 32 über die dargestellten Bolzen leicht angebracht und entfernt. Somit wird, in Abhängigkeit von dem Typ des Kopfs für die Bolzen, ein Schraubenzieher, eine Ratsche oder ein Schraubenschlüssel benötigt, um das Kommunikationsmodul 32 über das Zusatzgehäuse 34 abzulösen oder zu entfernen.
Als Alternative kann das Kommunikationsmodul 32 wie in den 6A und 6B gezeigt konfiguriert sein. In dieser Konfiguration kann das Kommunikationsmodul 32 an dem Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 in einer sicheren Weise angebracht sein und kann danach von dem Elektronikgehäuse 26 ohne die Notwendigkeit von Bolzen gelöst werden, und zwar unter Verwendung von verfügbaren Einschnappverbindern, wie in der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/868,021 illustriert ist, die voranstehend durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung geworden ist. Insbesondere umfasst die Rückseite des Kommunikationsmodulgehäuses einen Stift- (oder Buchsen-)-Einschnappverbinder (nicht gezeigt), der konfiguriert ist, um sicher und lösbar in einen komplementären Buchsen- (oder Stift-)-Einschnappverbinder 38 auf dem Elektronikgehäuse 26 einzugreifen.
6A illustriert das Kommunikationsmodul 32, bevor es an dem Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 angebracht wird, oder unmittelbar nachdem es von diesem gelöst worden ist. Eine Oberfläche des Elektronikgehäuses 26 der Leuchte 10 umfasst den Schnapp-Verriegelungsverbinder 38, der einen elektrischen Buchsenverbinder umfasst, der von Öffnungen flankiert wird, die sich in das Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 hinein erstrecken. Die Öffnungen entsprechen der Größe und der Anordnung nach den Verriegelungselementen (nicht gezeigt) auf der Rückseite des Kommunikationsmoduls 32. Ferner führt der elektrische Buchsenverbinder zu einer PCB (gedruckten Schaltungsplatine) der Elektronik für das Treibermodul 30 oder ist damit gekoppelt. In diesem Beispiel wird der elektrische Stiftverbinder des Kommunikationsmoduls 32 konfiguriert, um in den elektrischen Buchsenverbinder, der in dem Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 angebracht ist, einzugreifen.
Wenn das Kommunikationsmodul 32 auf dem Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 an der Stelle eingeschnappt wird, wie in 6B gezeigt, dann wird der elektrische Stiftverbinder des Kommunikationsmoduls 32 in den elektrischen Buchsenverbinder des Treibermoduls 30 eingreifen, wenn die Befestigungselemente des Kommunikationsmoduls 32 in die jeweiligen Öffnungen der Verriegelungsschnittstellen in dem Elektronikgehäuse 26 eingreifen. An diesem Punkt wird das Kommunikationsmodul 32 ortsmäßig in das Elektronikgehäuse 26 der Leuchte 10 eingeschnappt und die jeweiligen Stift- und Buchsenverbinder des Kommunikationsmoduls 32 und des Treibermoduls 30 stehen vollständig in Eingriff.
Unter Bezugnahme auf 7 ist der Boden einer Ausführungsform der Leuchte 10 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Sensormodul 40 so gezeigt, dass es in eine freigelegte Seite der Wärmesenke 18 an einem Ende der Wärmesenke 18 integriert ist. Das Sensormodul 40 kann ein oder mehrere Sensoren umfassen, wie Belegungssensoren S_o, Umgebungslichtsensoren S_A, Temperatursensoren, Schallsensoren (Mikrofone), Bildsensoren (Standbild oder Video) und dergleichen. Wenn mehrere Sensoren vorgesehen sind, können sie verwendet werden, um die gleichen oder unterschiedliche Umgebungsbedingungen zu erfassen. Wenn mehrere Sensoren verwendet werden, um die gleichen Umgebungsbedingungen zu erfassen, können unterschiedliche Typen von Sensoren verwendet werden.
Wie dargestellt, umfasst das Sensormodul einen Belegungssensor 42 und einen Umgebungslichtsensor, der intern zu dem Belegungssensor 42 ist und in 7 nicht sichtbar ist. Der Umgebungslichtsensor ist mit einem Lichtrohr 44 assoziiert, das verwendet wird, um Licht an den internen Umgebungslichtsensor zu führen. Das Sensormodul 40 kann in das Ende der Wärmesenke 18 gleiten und von einer Endkappe 46 an der Stelle gehalten werden. Die Endkappe 46 kann an der Wärmesenke 18 unter Verwendung von zwei Schrauben 48 angebracht werden. Für den Zweck dieser Beschreibung ist der Begriff „Schraube“ breit definiert, um irgendein externes mit einem Gewinde versehenes Befestigungsglied, einschließlich traditioneller Schrauben, abzudecken, die mit einer Mutter oder mit Ansatzbefestigungselementen und Schrauben, die mit Muttern oder anderen angezapften Befestigungen in einem Gewindeeingriff stehen können, nicht in einem Gewindeeingriff stehen können. 8A und 8B illustrieren eine Ausführungsform des Sensormoduls 80, welches in 7 eingeführt wurde. Hauptsächlich wird auf die Explosionsansicht der 8B Bezug genommen. Das Sensormodul 40 umfasst ein oberes Gehäuse 50 und ein unteres Gehäuse 52, die konfiguriert sind, um durch einen Schnappmontageverbinder oder einen anderen Anbringungsmechanismus, wie beispielsweise Schrauben, aneinander angebracht zu werden. Eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB) 54 ist innerhalb des Sensormoduls 40 angebracht und die verschiedenen Sensoren sind an der PCB 54 angebracht oder wenigstens damit verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Umgebungslichtsensor 56 und ein Belegungssensor 42 an der gedruckten Schaltungsplatine angebracht. Der Umgebungslichtsensor 56 ist derart positioniert, dass er direkt unterhalb des Lichtrohrs 44 ausgerichtet ist, wenn das Lichtrohr 44 in einen Lichtrohr-Aufnehmer 64 eingefügt wird. Der Belegungssensor 42 ist zu einer Sensoröffnung 58 an dem oberen Gehäuse 50 ausgerichtet. Das bauchige Ende des Belegungssensors 42 ragt in die Belegungssensoröffnung 58 hinein und teilweise durch diesen Sensor, wenn das Sensormodul 40 zusammengebaut wird, wie in 8A gezeigt. Die PCB 54 umfasst einen Verbinder, eine Verkabelung oder einen Verdrahtungskabelbaum (nicht gezeigt), der direkt oder indirekt mit dem Treibermodul 30 oder dem Kommunikationsmodul 32 verbunden ist.
Das Sensormodul 40 kann auch gegenüberliegende Anbringungsansätze 60 umfassen, die verwendet werden, um zu einer Anbringung des Sensormoduls 40 an der Wärmesenke 18 beizutragen. In dieser Ausführungsform laufen die äußeren Kanten der Anbringungsansätze 60 aus, um bauchige Kanten 62 zu bilden.
Bezugnehmend nun auf 9 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer Leuchte 10 gemäß einer Ausführungsform vorgesehen. Es sei für die Zwecke der Diskussion angenommen, dass das Treibermodul 30, das Kommunikationsmodul 32 und das LED-Feld 20 ultimativ verbunden sind, um die Kernelektronik der Leuchte 10 zu bilden, und dass das Kommunikationsmodul 32 konfiguriert ist, um bidirektional mit anderen Leuchten 10, dem Einstellwerkzeug 36 oder einer anderen Steuereinheit über drahtgestützte oder drahtlose Techniken bidirektional zu kommunizieren. In dieser Ausführungsform werden eine Standardkommunikations-Schnittstelle und ein erstes oder standardmäßiges Protokoll zwischen dem Treibermodul 30 und dem Kommunikationsmodul 32 verwendet. Dieses Standardprotokoll ermöglicht verschiedenen Treibermodulen 30 mit unterschiedlichen Kommunikationsmodulen 32 zu kommunizieren und von diesen gesteuert zu werden, unter der Annahme, dass sowohl das Treibermodul 30 als auch das Kommunikationsmodul 32 in Übereinstimmung mit dem Standardprotokoll arbeiten, das von der Standardkommunikations-Schnittstelle verwendet wird. Der Begriff „Standardprotokoll“ wird definiert, um irgendeinen Typ von bekanntem oder zukünftig entwickeltem, eigentümlichen oder industriestandardmäßigem Protokoll zu bedeuten.
In der dargestellten Ausführungsform sind das Treibermodul 30 und das Kommunikationsmodul 32 über Kommunikations- und Energiebusse, die getrennt sein können oder miteinander integriert sein können, gekoppelt. Der Kommunikationsbus erlaubt dem Kommunikationsmodul 32, Information von dem Treibermodul 30 zu empfangen, sowie das Treibermodul 30 zu steuern. Ein beispielhafter Kommunikationsbus ist der altbekannte inter-integrierte Schaltungs-(I²C)-Bus, der ein serieller Bus ist und typischerweise mit einer Zweidraht-Schnittstelle, die sowohl Daten- als auch Taktleitungen verwendet, implementiert ist. Andere verfügbare Busse umfassen: einen seriellen Peripherieschnittstellen-(SPI)-Bus, einen 1-Draht seriellen Bus (1-Wire serial bus) der Dallas Semiconductor Corporation, einen universellen seriellen Bus (USB), RS-232, UNI/O^® der Microchip Technology Incorporated, und dergleichen.
In dieser Ausführungsform ist das Treibermodul 30 konfiguriert, um von dem Umgebungslichtsensor S_A und dem Belegungssensor S_O Daten zu sammeln und die LEDs des LED-Felds 20 anzusteuern. Die Daten, die von dem Umgebungslichtsensor S_A und dem Belegungssensor S_O gesammelt werden, sowie irgendwelchen anderen Betriebsparameter des Treibermoduls 30 können mit dem Kommunikationsmodul 32 gemeinsam verwendet werden. An sich kann das Kommunikationsmodul 32 Daten über die Konfiguration oder den Betrieb des Treibermoduls 30 eine Information, die dem Treibermodul 30 durch das LED-Feld 20, den Umgebungslichtsensor S_A und dem Belegungssensor S_O zur Verfügung gestellt wird, sammeln. Die gesammelten Daten können von dem Kommunikationsmodul 32 verwendet werden, um zu steuern, wie das Treibermodul 30 arbeitet, sie können mit anderen Leuchten 10 oder Steuereinheiten geteilt werden, oder können verarbeitet werden, um Befehle zu erzeugen, die an andere Leuchten 10 gesendet werden. Insbesondere kann das Sensormodul 40 anstelle davon mit dem Kommunikationsbus oder direkt mit dem Treibermodul 30 gekoppelt sein, so dass Sensorinformation von dem Sensormodul 40 an dem Treibermodul 30 oder dem Kommunikationsmodul 32 über den Kommunikationsbus bereitgestellt werden kann.
Das Kommunikationsmodul 32 kann auch insgesamt oder teilweise von einer entfernten Steuereinheit, wie beispielsweise dem Einstellwerkzeug 36 oder einer anderen Leuchte 10 gesteuert werden. Im Allgemeinen wird das Kommunikationsmodul 32 Sensordaten und Befehle, die von den anderen Leuchten 10 oder Fernsteuereinheiten bereitgestellt werden, verarbeiten und dann über dem Kommunikationsbus an dem Treibermodul 30 Befehle bereitzustellen. Als alternative Vorgehensweise lässt sich dies so betrachten, dass das Kommunikationsmodul 32 die gemeinsame Verwendung der Systeminformation, einschließlich einer Belegungserfassung, einer Umgebungslichterfassung, einer Abdunkelungsschalter-Einstellung, etc. erlaubt und diese Information an dem Treibermodul 30 bereitstellt, das dann seine eigene interne Logik verwendet, um zu bestimmen, welche Aktion (welche Aktionen) vorgenommen werden muss (müssen). Das Treibermodul 30 wird durch Steuern des Ansteuerstroms oder von Ansteuerspannungen, die an dem LED-Feld 20 bereitgestellt werden, wie geeignet reagieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Treibermodul 30 genug Elektronik, um ein Wechselstrom-(AC)-Eingangssignal (AC IN) zu verarbeiten und ein geeignetes gleichgerichtetes oder Gleichstrom-(DC)-Signal bereitzustellen, welches zur Energieversorgung des Kommunikationsmoduls 32 und möglicherweise des LED-Felds 20 ausreichend ist. An sich benötigt das Kommunikationsmodul 32 keinerlei getrennte AC-zu-DC-Umwandlungsschaltungen, um die darin angeordnete Elektronik mit Strom zu versorgen, und kann einfach DC-Energie von dem Treibermodul 30 über den Energieversorgungsbus empfangen. In ähnlicher Weise kann das Sensormodul 40 Energie direkt von dem Treibermodul 30 oder über den Energieversorgungsbus, der von dem Treibermodul 30 oder einer anderen Quelle mit Energie versorgt wird, empfangen. Das Sensormodul 40 kann auch mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) unabhängig von dem Treiber und den Kommunikationsmodulen 30, 32 gekoppelt sein.
In einer Ausführungsform ist ein Aspekt der Standardkommunikations-Schnittstelle die Definition eines standardmäßigen Energieversorgungssystems. Zum Beispiel kann der Energieversorgungsbus auf einen niedrigen Spannungspegel eingestellt werden, wie beispielsweise 5 Volt, 12 Volt, 24 Volt oder dergleichen. Das Treibermodul 30 ist konfiguriert, um das AC-Eingangssignal zu verarbeiten, um den definierten niedrigen Spannungspegel bereitzustellen und diese Spannung über dem Energieversorgungsbus bereitzustellen, so dass das Kommunikationsmodul 32 oder Zusatzeinrichtungen wie das Sensormodul 40 im Hinblick auf den gewünschten niedrigen Spannungspegel, der über den Energieversorgungsbus von dem Treibermodul 30 bereitgestellt wird, ohne Berücksichtigung einer Verbindung mit oder einer Verarbeitung von einem AC-Signal zu einem DC-Energiesignal zur Stromversorgung der Elektronik des Kommunikationsmoduls 32 oder des Sensormoduls 40 ausgelegt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 10 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Kommunikationsmoduls 32 dargestellt. Das Kommunikationsmodul 32 umfasst eine Steuerschaltung 66 und einen zugehörigen Speicher 68, der die benötigten Softwarebefehle und Daten enthält, um einen Betrieb wie hier beschrieben zu ermöglichen. Die Steuerschaltung 66 kann zu einer Kommunikationsschnittstelle gehören, die mit dem Treibermodul 30 direkt oder indirekt über den Kommunikationsbus gekoppelt werden soll. Die Steuerschaltung 66 kann mit einem drahtgestützten Kommunikations-Port 72, einem drahtlosen Kommunikations-Port 74 oder mit beiden assoziiert sein, um drahtgestützte oder drahtlose Kommunikation mit anderen Leuchten 10, dem Einstellungswerkzeug 36 und entfernten Steuereinheiten (Fernsteuereinheiten) zu ermöglichen. Der drahtgestützte Kommunikations-Port 72 kann einen universellen seriellen Bus (Universal Serial Bus; USB), Ethernet oder andere Schnittstellen unterstützen.
Die Merkmale bzw. Möglichkeiten des Kommunikationsmoduls 32 können sich zwischen einzelnen Ausführungsformen stark unterscheiden. Zum Beispiel kann das Kommunikationsmodul 32 als eine einfache Brücke zwischen dem Treibermodul 30 und den anderen Leuchten 10 oder Fernsteuereinheiten wirken. In einer derartigen Ausführungsform wird die Steuerschaltung 66 vorwiegend Daten und Befehle, die von den anderen Leuchten 10 oder Fernsteuereinheiten empfangen werden, an das Treibermodul 30 übergeben, und umgekehrt. Die Steuerschaltung 66 kann die Befehle je nach Notwendigkeit auf Grundlage der Protokolle, die gerade verwendet werden, übersetzen, um Kommunikation zwischen dem Treibermodul 30 und dem Kommunikationsmodul 32 sowie zwischen dem Kommunikationsmodul 32 und den Fernsteuereinheiten zu ermöglichen.
In anderen Ausführungsformen spielt die Steuerschaltung 66 eine wichtige Rolle bei der Koordination der Intelligenz und der gemeinsamen Verwendung von Daten zwischen den Leuchten 10 sowie bei der Bereitstellung einer signifikanten, wenn nicht sogar vollständigen, Steuerung des Treibermoduls 30. Während das Kommunikationsmodul in der Lage sein kann, das Treibermodul 30 selbst zu steuern, kann die Steuerschaltung 66 auch konfiguriert sein, um Daten und Befehle von den anderen Leuchten 10 oder Fernsteuereinheiten zu empfangen und diese Information zur Steuerung des Treibermoduls 30 zu verwenden. Das Kommunikationsmodul 32 kann auch Befehle an andere Leuchten 10 und Fernsteuereinheiten auf Grundlage der Sensordaten von dem zugehörigen Treibermodul 30 sowie der Sensordaten und Befehle, die von den anderen Leuchten 10 und Fernsteuereinheiten empfangen werden, bereitstellen.
Energie für die Steuerschaltung 66, den Speicher 68, die Kommunikationsschnittstelle 70 und die drahtgestützten und/oder drahtlosen Kommunikations-Ports 72 und 74 kann über den Energieversorgungsbus über den Energieversorgungs-Port bereitgestellt werden. Wie voranstehend angegeben, kann der Energieversorgungsbus seine Energie von dem Treibermodul 30, das das DC-Energiesignal erzeugt, empfangen. An sich muss das Kommunikationsmodul 32 nicht mit AC-Energie verbunden sein und kann einen Gleichrichter und eine Umwandlungsschaltung möglicherweise nicht enthalten. Der Energie-Port und der Kommunikations-Port können getrennt sein oder können mit der standardmäßigen Kommunikationsschnittstelle integriert sein. Der Energie-Port und der Kommunikations-Port sind zur Übersichtlichkeit getrennt dargestellt. In einer Ausführungsform ist der Kommunikationsbus ein 2-Draht serieller Bus, wobei der Verbinder oder eine Verkabelungskonfiguration derart konfiguriert sein kann, dass der Kommunikationsbus und der Energie-(Versorgungs)-Bus unter Verwendung von vier Drähten: Daten, Takt, Energie und Masse, bereitgestellt werden. In alternativen Ausführungsformen wird eine interne Energieversorgung 76, die mit AC-Energie assoziiert ist, oder eine Batterie verwendet, um die Stromversorgung bereitzustellen.
Das Kommunikationsmodul 32 kann einen Status-Indikator aufweisen, wie beispielsweise eine LED 78, um den Betriebszustand des Kommunikationsmoduls anzuzeigen. Ferner kann eine Benutzerschnittstelle 80 bereitgestellt sein, um einem Benutzer zu ermöglichen, manuell mit dem Kommunikationsmodul 32 in Wechselwirkung zu treten. Die Benutzerschnittstelle 80 kann einen Eingabemechanismus, einen Ausgabemechanismus oder beide umfassen. Der Eingabemechanismus kann ein oder mehrere Knöpfe, Tasten, Tastaturen, Berührungsbildschirme oder dergleichen umfassen. Der Ausgabemechanismus kann ein oder mehrere LEDs, eine Anzeige oder dergleichen umfassen. Für den Zweck dieser Anmeldung ist ein Knopf definiert, um Schalter, einen gesamten Umschalter oder einen Teil davon, eine Drehwählscheibe, eine Schiebetaste oder irgendeinen anderen mechanischen Eingabemechanismus zu umfassen.
Eine Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform des LED-Felds 20, des Treibermoduls 30 und des Kommunikationsmoduls 32 folgt nun. Wie angegeben, umfasst das LED-Feld 20 eine Vielzahl von LEDs, wie beispielsweise die LEDs 82, die in 11 und 12 dargestellt sind. Unter Bezugnahme auf 11 ist ein einzelner LED-Chip 84 auf einem reflektierenden Deckel (Kappe) 86 unter Verwendung von Lötmittel oder einem leitenden Epoxid angebracht, so dass Ohm'sche Kontakte für die Kathode (oder Anode) des LED-Chips 84 elektrisch mit dem Boden der leitenden Kappe 86 verbunden sind. Die reflektierende Kappe 86 ist mit einer ersten Zuleitung 88 der LED 82 entweder gekoppelt oder damit integral ausgebildet. Ein oder mehrere Bondungsdrähte 90 verbinden Ohm'sche Kontakte für die Anode (oder Kathode) des LED-Chips 84 mit einer zweiten Zuleitung 92.
Die reflektierende Kappe 86 kann mit einem Verkapselungsmaterial 94 gefüllt sein, welches den LED-Chip 84 verkapselt. Das Verkapselungsmaterial 94 kann klar sein oder ein Wellenlängen-Konversionsmaterial enthalten, wie beispielsweise Phosphor, wie nachstehend noch mit näheren Einzelheiten beschrieben wird. Der gesamte Aufbau ist in einem klaren Schutzharz 96 verkapselt, welches in der Form einer Linse ausgeformt sein kann, um das von dem LED-Chip 84 emittierte Licht zu steuern.
Ein alternatives Paket für eine LED 82 ist in 12 dargestellt, wobei der LED-Chip 84 auf einem Substrat 98 angebracht ist. Insbesondere sind die Ohm'schen Kontakte für die Anode (oder Kathode) des LED-Chips 84 direkt mit den ersten Kontaktanschlussflecken 100 auf der Oberfläche des Substrats 98 angebracht. Die Ohm'schen Kontakte für die Kathode (oder Anode) des LED-Chips 84 sind mit zweiten Kontaktanschlussflecken 102 verbunden, die ebenfalls auf der Oberfläche des Substrats 98 sind, und zwar unter Verwendung von Bondungsdrähten 104. Der LED-Chip 84 liegt in einem Hohlraum eines Reflektoraufbaus 105, der aus einem reflektierenden Material gebildet ist und zur Reflexion von Licht, das von dem LED-Chip 84 ausgesendet wird, durch die von dem Reflektoraufbau 105 gebildete Öffnung dient. Der Hohlraum, der von dem Reflektoraufbau 105 gebildet wird, kann mit einem Verkapselungsmaterial 94 gefüllt werden, welches den LED-Chip 84 verkapselt. Das Verkapselungsmaterial 94 kann klar sein oder ein Wellenlängen-Konversionsmaterial enthalten, wie beispielsweise Phosphor.
In jeder der in 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen geht das Licht, das von dem LED-Chip 84 emittiert wird, dann, wenn das Verkapselungsmaterial 94 klar ist, durch das Verkapselungsmaterial 94 und das Schutzharz 96 ohne irgendeine wesentliche Verschiebung in der Farbe. An sich ist das von dem LED-Chip 84 emittierte Licht effektiv das von der LED 82 emittierte Licht. Wenn das Verkapselungsmaterial 94 ein Wellenlängen-Konversionsmaterial enthält, kann im Wesentlichen das gesamte Licht oder ein Teil des Lichts, das von dem LED-Chip 84 in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert wird, von dem Wellenlängen-Konversionsmaterial absorbiert werden, welches im Ansprechen darauf Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich emittieren wird. Die Konzentration und der Typ des Wellenlängen-Konversionsmaterials wird vorgeben, wieviel von dem Licht, das von dem LED-Chip 84 emittiert wird, von dem Wellenlängen-Konversionsmaterial absorbiert wird, genauso wie das Ausmaß der Wellenlängenumwandlung. Bei Ausführungsformen, bei denen ein gewisser Teil des Lichts, das von dem LED-Chip 84 emittiert wird, durch das Wellenlängen-Konversionsmaterial geht, ohne absorbiert zu werden, wird sich das Licht beim Durchgang durch das Wellenlängen-Konversionsmaterial mit dem Licht mischen, das von dem Wellenlängen-Konversionsmaterial emittiert wird. Wenn ein Wellenlängen-Konversionsmaterial verwendet wird, dann wird somit das Licht, das von der LED 82 emittiert wird, in der Farbe von dem tatsächlichen Licht, das von dem LED-Chip 84 emittiert wird, verschoben.
Zum Beispiel kann das LED-Feld 20 eine Gruppe von BSY- oder BSG-LEDs 82 sowie eine Gruppe von roten LEDs 82 umfassen. Die BSY-LEDs 82 umfassen einen LED-Chip 84, der bläuliches Licht emittiert, und das Wellenlängen-Konversionsmaterial ist gelber Phosphor, der das blaue Licht absorbiert und gelbliches Licht emittiert. Sogar wenn ein gewisser Teil des blauen Lichts durch den Phosphor tritt, ist die sich ergebende Mischung des Lichts, das von der gesamten BSY-LED 82 emittiert wird, ein gelbliches Licht. Das gelbliche Licht, welches von der BSY-LED 82 emittiert wird, weist einen Farbpunkt auf, der über der Schwarzkörper-Ortskurve (BBL) auf dem 1976 CIE-Chromatizitätsdiagramm fällt, wobei die BBL den verschiedenen Farbtemperaturen von weißem Licht entspricht.
In ähnlicher Weise umfassen die BSG-LEDs 82 einen LED-Chip 84, der bläuliches Licht emittiert; jedoch ist das Wellenlängen-Konversionsmaterial ein grünlicher Phosphor, welcher das blaue Licht absorbiert und grünliches Licht emittiert. Sogar wenn ein gewisser Teil des bläulichen Lichts durch den Phosphor geht, ist die sich ergebende Mischung des Lichts, das von der gesamten BSG-LED 82 emittiert wird, grünliches Licht. Das von der BSG-LED 82 emittierte Licht weist einen Farbpunkt auf, der auf die BBL auf dem 1976 CIE Chromatizitätsdiagramm fällt, wobei das BBL den verschiedenen Farbtemperaturen von weißem Licht entspricht.
Die roten LEDs 82 emittieren allgemein rötliches Licht bei einem Farbpunkt auf der gegenüberliegenden Seite des BBL als das gelbliche oder grünliche Licht der BSY- oder BSG-LEDs 82. An sich kann sich das rötliche Licht von den roten LEDs 82 mit dem gelblichen oder grünlichen Licht, das von den BSY- oder BSG-LEDs 82 emittiert wird, mischen, um weißes Licht zu erzeugen, welches eine gewünschte Farbtemperatur aufweist und in eine gewünschte Nähe der BBL fällt. Im Endeffekt zieht das rötliche Licht von den roten LEDs 82 das gelbliche oder grünliche Licht von den BSY- oder BSG-LEDs 82 auf einen gewünschten Farbpunkt auf und/oder in der Nähe der BBL. Es sei darauf hingewiesen, dass die roten LEDs 82 LED-Chips 84 aufweisen können, die in natürlicher Weise rötliches Licht emittieren, wobei kein Wellenlängen-Konversionsmaterial verwendet wird. Alternativ können die LED-Chips 84 mit einem Wellenlängen-Konversionsmaterial assoziiert sein, wobei das sich ergebende Licht, das von dem Wellenlängen-Konversionsmaterial emittiert wird, und irgendwelches Licht, welches von den LED-Chips 84 emittiert wird, ohne von dem Wellenlängen-Konversionsmaterial absorbiert zu werden, mischt, um das gewünschte rötliche Licht zu bilden.
Der blaue LED-Chip 84, der verwendet wird, um entweder die BSY- oder BSG-LEDs 82 zu bilden, kann aus einem Galliumnitrid (GaN), einem Indium-Galliumnitrid (InGaN), Siliciumcarbid (SiC), Zinkselenid (ZnSe) oder irgendeinem anderen Materialsystem gebildet sein. Der rote LED-Chip 84 kann aus Aluminium-Indium-Galiumnitrid (AlInGaP), Galliumphosphid (GaP), Aluminium-GalliumArsenid (AIGaAs) oder einem ähnlichen Materialsystem gebildet sein. Beispielhafte gelbe Phosphore umfassen Cerium-dotiertes Yttrium-Aluminium-Garnet (YAG:Ce), gelbe BOSE (Ba, O, Sr, Si, Eu)-Phosphore und dergleichen. Beispielhafte grüne Phosphore umfassen grüne BOSE-Phosphore, ein Lutetium-Aluminium-Gamt (LuAg), Cerium-dotiertes LuAg (LuAg:Ce), Maui M535 von Lightscape Materials, Inc. aus der 201 Washington Road, Princeton, NJ 08540, und dergleichen. Die voranstehend gezeigten LED-Architekturen, Phosphore und Materialsysteme sind lediglich beispielhaft und es nicht gedacht, dass sie eine erschöpfende Auflistung an Architekturen, Phosphoren und Materialsystemen sind, so wie sie auf die hier offenbarten Konzepte anwendbar sind.
The International Commission on Illumination (Commission internationale de l'eclairage oder CIE) hat über die Jahre verschiedene Chromatizitätsdiagramme definiert. Die Chromatizitätsdiagramme werden verwendet, um einen Farbraum zu projizieren, der sämtliche vom Menschen wahrnehmbare Farben ohne Referenz auf die Helligkeit oder Leuchtkraft darstellt. 13 zeigt ein CIE 1976 Chromatizitätsdiagramm, welches einen Teil einer Planck'schen Ortskurve oder Schwarzkörper-Ortskurve (BBL) umfasst. Die BBL ist ein Pfad innerhalb des Farbraums, an dem entlang sich die Farbe eines glühenden Schwarzkörpers bewegen würde, wenn sich die Temperatur des Schwarzkörpers ändert. Während die Farbe des glühenden Körpers in einem Bereich von orangefarben-rot auf blau befinden kann, umfassen die mittleren Abschnitte des Pfads, was traditionell als „weißes Licht“ angesehen wird.
Die Korrelierte Farbtemperatur (Correlated Color Temperature; CCT) oder Farbtemperatur wird verwendet, um weißes Licht zu charakterisieren. Die CCT wird in Kelvin (K) gemessen und wird von der Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) als die „absolute Temperatur des Schwarzkörpers definiert, dessen Chromatizität derjenigen der Lichtquelle am besten ähnelt“. Der Lichtausgang, der

- unterhalb von 3200 K ist, ist ein gelbliches Weiß und wird allgemein als ein warmes (weißes) Licht wahrgenommen;
- zwischen 3 200 K und 4 000 K ist, wird allgemein als neutral (weißes) Licht angesehen; und
- über 4 000 K ist, ist ein bläuliches Weiß und wird allgemein so betrachtet, dass es ein kühles (weißes) Licht ist.

Die Koordinaten (u', v') werden verwendet, um Farbpunkte innerhalb des Farbraums des CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramms zu definieren. Der v'-Wert definiert eine vertikale Position und der u'-Wert definiert eine horizontale Position. Als ein Beispiel sind die Farbpunkte für eine erste BSY-LED 82 ungefähr (0,1900, 0,5250), eine zweite BSY-LED 82 ist ungefähr (0,1700, 0,4600), und eine rote LED 82 liegt bei ungefähr (0,4900, 0,5600). Es sei darauf hingewiesen, dass die ersten und zweiten BSY-LEDs 82 voneinander entlang der v'-Achse signifikant voneinander beabstandet sind. An sich ist die erste BSY-LED 82 viel höher als die zweite BSY-LED 82 in dem Chromatizitäts-Diagramm. Zur einfacheren Bezugnahme wird die höhere, erste BSY-LED 82 als die hohe oder obere BSY-H-LED bezeichnet und die untere, zweite BSY-LED 82 wird als die untere BSY-L-LED bezeichnet.
An sich ist das Δv' für die hohe BSY-H-LED und die untere BSY-L-LED ungefähr 0,065 in dem dargestellten Beispiel. In anderen Ausführungsformen kann das Δv' größer als 0,025, 0,030, 0,033, 0,040, 0,050, 0,060, 0,075, 0,100, 0,110 bzw. 0,120 sein. Beispielhafte, aber nicht absolut obere Grenzen für Δv' können 0,150, 0,175 oder 0,200 für irgendwelche der voranstehend erwähnten unteren Grenzen sein. Für Gruppen von LEDs einer bestimmten Farbe ist das Δv' zwischen zwei Gruppen von LEDs die Differenz zwischen den durchschnittlichen v'-Werten für jede Gruppe von LEDs. An sich kann Δv' zwischen Gruppen von LEDs einer bestimmten Farbe auch größer als 0,030, 0,033, 0,040, 0,050, 0,060, 0,075, 0,100, 0,110 bzw. 0,120 sein, mit den gleichen oberen Grenzen wie voranstehend beschrieben. Ferner kann die Variation von Farbpunkten unter den LEDs 82 innerhalb einer bestimmten Gruppe von LEDs auf innerhalb von einer Sieben-, Fünf-, Vier-, Drei- oder Zwei-Schritt-MacAdam-Ellipse in bestimmten Ausführungsformen begrenzt sein. Im Allgemeinen gilt, dass je größer das Delta-v' ist, desto größer der Bereich ist, durch den die CCT des weißen Lichts entlang der Schwarzkörper-Ortskurve eingestellt werden kann. Je näher das weiße Licht an der Schwarzkörper-Ortskurve ist, desto genauer wird das weiße Licht dasjenige eines strahlenden bzw. glühenden Strahlers replizieren.
In einer Ausführungsform umfasst das LED-Feld 20 eine erste Gruppe von nur unteren BSY-L-LEDs, eine zweite LED-Gruppe von nur hohen BSY-H-LEDs und eine dritte Gruppe von nur roten LEDs. Die Ströme, die zum Ansteuern der ersten, zweiten und dritten LED-Gruppe verwendet werden, können unabhängig gesteuert werden, so dass die Intensität des Lichts, das von der ersten, zweiten und dritten LED-Gruppe ausgegeben wird, unabhängig gesteuert wird. An sich kann der Lichtausgang von der ersten, zweiten und dritten LED-Gruppe vermischt oder gemischt werden, um einen Lichtausgang zu erzeugen, der einen gesamten Farbpunkt virtuell irgendwo innerhalb eines Dreiecks aufweist, das von den Farbpunkten der jeweiligen unteren BSY-L-LEDs oberen BSY-H-LEDs und den roten LEDs gebildet wird. Innerhalb dieses Dreiecks befindet sich ein signifikanter Abschnitt der BBL, und an sich kann der Gesamtfarbpunkt des Lichtausgangs dynamisch eingestellt werden, um entlang des Abschnitts der BBL zu fallen, die innerhalb des Dreiecks angeordnet ist.
Ein schraffiertes Muster hebt den Abschnitt der BBL hervor, der in das Dreieck fällt. Eine Einstellung des Gesamtfarbpunkts des Lichtausgangs entlang der BBL entspricht einer Einstellung der CCT des Lichtausgangs, der wie voranstehend angegeben, als weißes Licht betrachtet wird, wenn er auf die BBL fällt. In einer Ausführungsform kann die CCT des Gesamtlichtausgangs über einen Bereich von ungefähr 2700 K bis etwa 5700 K eingestellt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die CCT des gesamten Lichtausgangs über einen Bereich von ungefähr 3000 K bis 5000 K eingestellt werden. In noch einer anderen Ausführungsform kann die CCT des Gesamtlichtausgangs über einen Bereich von ungefähr 2700 K bis 5000 K eingestellt werden. In noch einer anderen Ausführungsform kann die CCT des Gesamtlichtausgangs über einen Bereich von ungefähr 3000 K bis etwa 4000 K eingestellt werden. Diese Variationen der CCT können erreicht werden, während ein hoher Farbwiedergabe-Indexwert (Color Rendering Index Value; CRI) aufrechterhalten wird, wie beispielsweise ein CRI gleich zu oder größer als 90.
Um als „weißes“ Licht angesehen zu werden, darf der Gesamtfarbpunkt nicht genau auf die BBL fallen. Außer wenn dies anders definiert ist und für die Zwecke nur dieser Anmeldung wird ein Farbpunkt innerhalb einer Fünf-Schritt-MacAdam-Ellipse der BBL als weißes Licht auf der BBL definiert. Für höhere Toleranzen können Vier-, Drei- und Zwei-Schritt-MacAdam-Ellipsen definiert werden.
Wie angegeben, kann das LED-Feld 20 eine Mischung von roten LEDs 82, hohen bzw. oberen BSY-H-LEDs 82 und niedrigen bzw. unteren BSY-L-LEDs 82 umfassen. Das Treibermodul 30 zur Ansteuerung des LED-Felds 20 ist in 14 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung gezeigt. Das LED-Feld 20 kann in mehrere Ketten von Serien von gesteuerten LEDs 82 aufgeteilt werden. Im Grunde genommen bildet eine LED-Kette S1, die eine Anzahl von roten LEDs (ROT) umfasst, eine erste Gruppe von LEDs 82. Eine LED-Kette S2, die eine Anzahl von unteren BSY-LEDs (BSY-L) umfasst, bildet eine zweite Gruppe von LEDs 82. Und eine LED-Kette S3, die eine Anzahl von hohen BSY-LEDs (BSY-H) umfasst, bildet eine dritte Gruppe von LEDs 82.
Zur Klarheit sind die verschiedenen LEDs des LED-Felds 20 als ROT, BSY-L und BSY-H in 14 bezeichnet, um deutlich anzuzeigen, welche LEDs in den verschiedenen LED-Ketten S1, S2 und S3 angeordnet sind. Während BSY-LEDs 82 dargestellt sind, können BSG oder andere mit Phosphor beschichtete Konversions-LEDs in einer analogen Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Kette von hohen BSG-H-LEDs 82 mit einer Kette von unteren BSG-L-LEDs 82, und umgekehrt, kombiniert werden. Ferner kann eine Kette von unteren BSY-H-LEDs mit einer Kette von hohem BSG-H-LEDs kombiniert werden, und umgekehrt. Nicht mit Phosphor beschichtete LEDs, wie beispielsweise nicht einer Wellenlängen-Konversion durchlaufene rote, grüne und blaue LEDs können in bestimmten Ausführungsformen ebenfalls verwendet werden.
Im Allgemeinen steuert das Steuermodul 30 die Ströme i₁, i₂ und i₃, die verwendet werden, um die jeweiligen LED-Ketten S1, S2 und S3 anzusteuern. Das Verhältnis der Ströme i₁, i₂ und i₃, die durch jeweilige LED-Ketten S1, S2 und S3 bereitgestellt werden, können eingestellt werden, um effektiv die jeweiligen Intensitäten des rötlichen Lichts, das von den roten LEDs 82 der LED-Kette S1 ausgesendet wird, des gelblichen, grünlichen Lichts, das von den unteren BSY-L-LEDs 82 der LED-Kette S2 ausgesendet wird, und das gelbliche/grünliche Licht, das von den hohen BSY-H-LEDs 82 der LED-Kette S3 ausgesendet wird, effektiv zu steuern. Das sich ergebende Licht von jeder LED-Kette S1, S2 und S3 mischt sich, um einen Gesamtlichtausgang zu erzeugen, der eine gewünschte Farbe, CCT und Intensität aufweist, wobei die letztere davon auch als eine Abdunkelungspegel (Dimmungspegel) bezeichnet werden kann. Wie angegeben, kann der Gesamtlichtausgang ein weißes Licht sein, welches auf die BBL oder innerhalb einer gewünschten Nähe dazu fällt und eine gewünschte CCT aufweist.
Die Anzahl von LED-Ketten Sx kann sich zwischen eins bis vielen verändern und unterschiedliche Kombinationen von LED-Farben können in den verschiedenen Ketten verwendet werden. Jede LED-Kette Sx kann LEDs 82 mit der gleichen Farbe, Veränderungen der gleichen Farbe oder im Wesentlichen unterschiedlichen Farben aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform ist jede LED-Kette S1, S2 und S3 derart konfiguriert, dass sämtliche LEDs 82, die in der Kette sind, im Wesentlichen in der Farbe identisch sind. Jedoch können die LEDs 82 in jeder Kette sich wesentlich in der Farbe verändern oder können vollständig unterschiedlicher Farben in bestimmten Ausführungsformen aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können drei LED-Ketten Sx mit roten, grünen und blauen LEDs verwendet werden, wobei jede LED-Kette Sx speziell für eine einzelne Farbe vorgesehen ist. In noch einer anderen Ausführungsform können zwei LED-Ketten Sx verwendet werden, wobei unterschiedlich farbige BSY- oder BSG-LEDs in einer der LED-Ketten Sx und rote LEDs in der anderen der LED-Ketten Sx verwendet werden. Eine Ausführungsform mit einer einzelnen Kette wird auch ins Auge gefasst, wobei Ströme für die LEDs der verschiedenen Farben unter Verwendung von Bypass-Schaltungen oder dergleichen individuell eingestellt werden können.
Das in 14 dargestellte Treibermodul umfasst allgemein eine AC-DC-Umwandlungsschaltung 106, eine Steuerschaltung 110 und eine Anzahl von Stromquellen, wie beispielsweise die dargestellten DC-DC-Wandler 112. Die AC-DC-Umwandlungsschaltung 106 ist dafür ausgelegt, ein AC-Energiesignal (AC IN) zu empfangen, das AC-Energiesignal gleichzurichten, den Leistungsfaktor des AC-Energiesignals zu korrigieren und ein DC-Ausgangssignal bereitzustellen. Das DC-Ausgangssignal kann verwendet werden, um die Steuerschaltung 110 und irgendwelche anderen Schaltungen, die in dem Treibermodul 30 vorgesehen sind, einschließlich der DC-DC-Wandler 112, einer Kommunikationsschnittstelle 114, sowie des Sensormoduls 40, direkt mit Energie zu versorgen.
Das DC-Ausgangssignal kann auch an den Energiebus bereitgestellt werden, der mit ein oder mehreren Energie-Ports gekoppelt ist, die Teil der Standardkommunikations-Schnittstelle sein können. Das an dem Energieversorgungsbus bereitgestellte DC-Ausgangssignal kann verwendet werden, um Energie an einer oder mehreren externen Einrichtungen bereitzustellen, die mit dem Energieversorgungsbus gekoppelt und getrennt von dem Treibermodul 30 sind. Diese externen Einrichtungen können das Kommunikationsmodul 32 in irgendeiner Art von Zusatzeinrichtungen, wie beispielsweise das Sensormodul 40, umfassen. Demzufolge können sich diese externen Einrichtungen auf das Treibermodul 30 für eine Energie stützen und können effizient und kosteneffizient entsprechend ausgelegt werden. Die AC-DC-Umwandlungsschaltung 108 des Treibermoduls 30 ist im Hinblick darauf, dass sie Energie nicht nur an ihre interne Schaltung und das LED-Feld 20 liefern muss, sondern auch Energie an diese externen Einrichtungen liefern muss, robust ausgelegt. Ein derartiges Design vereinfacht stark das Design der Stromversorgung, und kann die Notwendigkeit einer Stromversorgung beseitigen, und reduziert die Kosten für diese externen Einrichtungen.
Wie dargestellt, stellen die drei jeweiligen DC-DC-Wandler 112 des Treibermoduls 30 Ströme i₁, i₂ und i₃ für die drei LED-Ketten S1, S2 und S3 im Ansprechen auf die Steuersignale CS1, CS2 und CS3 bereit. Die Steuersignale CS1, CS2 und CS3 können Impulsbreiten-modulierte (PWM)-Signale sein, die effektiv die jeweiligen DC-DC-Wandler während eines hohen Logikzustands einschalten und während eines niedrigen Logikzustands von jeder Periode des PWM-Signals ausschalten. In einer Ausführungsform sind die Steuersignale CS1, CS2 und CS3 das Produkt von zwei PWM-Signalen.
Das erste PWM-Signal ist ein PWM-Signal mit höherer Frequenz, das ein Tastverhältnis aufweist, das effektiv den DC-Strompegel durch eine entsprechende der LED-Ketten S1, S2 und S3 einstellt, wenn einem Strom erlaubt wird, durch die LED-Ketten S1, S2 und S3 zu fließen. Das zweite PWM-Signal ist ein Signal mit niedrigerer Frequenz, die ein Verhältnis aufweist, welches einer gewünschten Abdunkelung (Dimming) oder gesamten Ausgangspegel entspricht. Im Grunde genommen setzen die PWM-Signale mit höherer Frequenz die relativen Strompegel durch jede LED-Kette S1, S2 und S3, während das PWM-Signal mit niedrigerer Frequenz bestimmt, wie lange den Strömen i₁, i₂ und i₃ erlaubt wird, durch die LED-Ketten S1, S2 und S3 während jeder Periode des PWM-Signals mit niedrigerer Frequenz zu fließen. Je länger den Strömen i₁, i₂ und i₃ erlaubt wird, durch die LED-Ketten S1, S2 und S3 während jeder Periode zu fließen, desto höher ist der Ausgangspegel und umgekehrt. Bei gegebenen reaktiven Komponenten, die zu den DC-DC-Wandlern 112 gehören, können die relativen Strompegel, die mit den PWM-Signalen der höheren Frequenz gesetzt werden, auf einen relativen DC-Strom gefiltert werden. Jedoch wird dieser DC-Strom im Wesentlichen auf Grundlage des Tastverhältnisses des PWM-Signals mit niedrigerer Frequenz ein- und ausgepulst. Zum Beispiel kann das PWM-Signal mit höherer Frequenz eine Umschaltfrequenz von ungefähr 200 KHz aufweisen, während das PWM-Signal mit niedrigerer Frequenz eine Umschaltfrequenz von ungefähr 1 KHz aufweisen kann.
In einigen Fällen kann eine Abdunkelungseinrichtung (Dimmungseinrichtung) das AC-Energiesignal steuern. Die AC-DC-Umwandlungsschaltung 106 kann konfiguriert sein, um den relativen Betrag einer Abdunkelung im Zusammenhang mit dem AC-Energiesignal zu erfassen und ein entsprechendes Abdunkelungssignal an der Steuerschaltung 110 bereitzustellen. Auf Grundlage des Abdunkelungssignals wird die Steuerschaltung 110 die Ströme i₁,i₂ und i₃ einstellen, die an jeder der LED-Ketten S1, S2 und S3 bereitgestellt werden, um effektiv die Intensität des sich ergebenden Lichts, das von den LED-Ketten S1, S2 und S3 ausgesendet wird, zu verringern, während die gewünschte CCT beibehalten wird. Wie nachstehend noch weiter beschrieben werden wird, können die CCT und die Abdunkelungspegel intern initiiert oder von dem Einstellwerkzeug 36, einem Wandcontroller oder einer anderen Leuchte 10 empfangen werden. Wenn sie von einer externen Einrichtung über das Kommunikationsmodul 32 empfangen werden, werden die CCT und/oder Abdunkelungspegel von dem Kommunikationsmodul 32 an die Steuerschaltung 110 des Treibermoduls 30 in der Form eines Befehls über den Kommunikationsbus geliefert. Das Treibermodul 30 wird durch Steuern der Ströme I₁, I₂ und I₃ in der gewünschten Weise reagieren, um die gewünschten CCT und/oder Abdunkelungspegel zu erreichen.
Die Intensität und CCT des von den LEDs 82 ausgesendeten Lichts kann durch die Temperatur beeinflusst werden. Wenn mit einem Thermistor S_T oder einer anderen Temperatur-erfassenden Einrichtung assoziiert, kann die Steuerschaltung 110 die Ströme i₁, i₂ und i₃, die an jeder der LED-Ketten S1, S2 und S3 bereitgestellt wird, auf Grundlage der Umgebungstemperatur des LED-Felds 20 zum Erzielen einer Kompensation von Temperatur-Effekten steuern. Die Steuerschaltung 110 kann auch den Ausgang der Belegungs- und Umgebungslichtsensoren S_O und S_A für die Belegung und Umgebungslicht-Information überwachen und die Ströme i₁, i₂ und i₃ weiter in einer gewünschten Weise steuern. Jede der LED-Ketten S1, S2 und S3 können unterschiedliche Temperaturkompensations-Einstellungen aufweisen, die auch Funktionen der Größe der verschiedenen Ströme i₁, i₂ und i₃ sein können.
Die Steuerschaltung 110 kann eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und ausreichend Speicher 116 umfassen, um der Steuerschaltung 110 zu ermöglichen, bidirektional mit dem Kommunikationsmodul 32 oder anderen Einrichtungen über den Kommunikationsbus durch eine geeignete Kommunikationsschnittstelle (l/F) 114 unter Verwendung eines definierten Protokolls, wie beispielsweise dem voranstehend beschriebenen Standardprotokoll, zu kommunizieren. Die Steuerschaltung 110 kann von dem Kommunikationsmodul 32 oder einer anderen Einrichtung Befehle empfangen und eine geeignete Aktion vornehmen, um die empfangenen Befehle zu implementieren. Die Befehle können sich von einer Steuerung, wie die LEDs 82 des LED-Felds 20 angesteuert werden, bis zu einer Rückgabe von Betriebsdaten, wie beispielsweise der Temperatur, der Belegung, des Lichtausgangs und der Umgebungslicht-Information, die von der Steuerschaltung 110 an dem Kommunikationsmodul 32 oder einer anderen Einrichtung über den Kommunikationsbus gesammelt wurde, erstrecken. Insbesondere kann die Funktionalität des Kommunikationsmoduls 32 in das Treibermodul 30 integriert werden, und umgekehrt.
Unter Bezugnahme auf 15 ist eine beispielhafte Vorgehensweise zur Steuerung der Ströme i₁, i₂ und i₃, die an den jeweiligen LED-Ketten S1, S2 und S2 bereitgestellt werden, dargestellt, so dass die CCT des Gesamtlichtausgangs über einem relativ langen Bereich und durch im Grunde genommen jeden Abdunkelungspegel fein abgestimmt werden kann. Wie voranstehend angegeben, erzeugt die Steuerschaltung 110 Steuersignale CS1, CS2 und CS3, die die Ströme i₁, i₂ und i₃ steuern. Durchschnittfachleute in dem technischen Gebiet werden andere Vorgehensweisen zum Steuern der Ströme i₁, i₂ und i₃ erkennen.
Im Grunde genommen, wird die Steuerschaltung 110 des Treibermoduls 30 mit einem Strommodell in der Form von ein oder mehreren Funktionen (Gleichung) oder Nachschlagtabellen für jeden der Ströme i₁, i₂ und i₃ geladen. Jedes Strommodell ist ein Referenzmodell, das eine Funktion des Verdunkelungs- oder Ausgangspegels, der Temperatur und der CCT ist. Der Ausgang von jedem Modell stellt ein entsprechendes Steuersignal CS1, CS2 und CS3 bereit, das effektiv die Ströme i₁, i₂ und i₃ in den LED-Ketten S1, S2 und S3 setzt. Die drei Strommodelle sind aufeinander bezogen. Bei irgendeinem gegebenen Ausgangspegel, gegebener Temperatur und gegebener CCT bewirken die sich ergebenden Ströme i₁, i₂ und i₃, dass die LED-Ketten S1, S2 und S3 Licht emittieren, welches, wenn es kombiniert wird, einen Gesamtlichtausgang bereitstellt, der einen gewünschten Ausgangspegel und CCT, unabhängig von der Temperatur, aufweist. Während die drei Strommodelle nicht eine Funktion voneinander sein müssen, werden sie erzeugt, um miteinander zu koordinieren, um sicherzustellen, dass das Licht von jeder der Ketten S1, S2 und S3 sich mit einem anderen in einer gewünschten Weise mischt.
Unter Bezugnahme auf 16 wird ein beispielhafter Prozess zur Erzeugung der Steuersignale CS1, CS2 und CS3 bereitgestellt. Zu Anfang sei angenommen, dass die Strommodelle in den Speicher 116 der Steuerschaltung 110 geladen sind. Ferner sei angenommen, dass die Strommodelle Referenzmodelle für den bestimmten Typ von Leuchte 10 sind.
Ferner sei angenommen, dass die gewünschte CCT einer Farbänderungsfunktion 118 eingegeben wird, die auf den Referenzmodellen basiert. Die Farbänderungsfunktion 118 wählt Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 für jeden der Ströme i₁, i₂ und i₃ auf Grundlage der gewünschten CCT. Als nächstes werden die Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 jeweils, soweit erforderlich, durch eine Stromabstimmungsfunktion 120 auf Grundlage eines Satzes von Tuning-Versätzen (Abstimmungsversätzen) eingestellt. Die Tuning-Versätze (auch als Abstimmungs-Offsets bezeichnet) können durch einen Kalibrierungsprozess während einer Herstellung oder während eines Tests bestimmt und in die Steuerschaltung 110 heraufgeladen werden. Der Tuning-Versatz (der Abstimmungsversatz) korreliert eine Kalibrierungseinstellung mit den Strömen i₁, i₂ und i₃, die angewendet werden sollte, um die CCT des Gesamtlichtausgangs mit einer Referenz-CCT in Übereinstimmung zu bringen. Einzelheiten über die Tuning-Versätze werden nachstehend noch näher beschrieben. Im Grunde genommen modifiziert die Stromabstimmungsfunktion 120 (Strom-Tuning-Funktion 120) die Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 auf Grundlage der Abstimmungs-Versätze, um abgestimmte Steuersignale T1, T2 und T3 bereitzustellen.
In einer ähnlichen Weise modifiziert die Temperatur-Kompensationsfunktion 122 die abgestimmten Steuersignale T1, T2 und T3 auf Grundlage der gegenwärtigen Temperaturmessungen, um Temperatur-kompensierte Steuersignale TC1, TC2 und TC3 bereitzustellen. Da sich ein Lichtausgang von den verschiedenen LEDs 82 in der Intensität und der Farbe über der Temperatur verändern kann, stellt die Temperatur-Kompensationsfunktion 122 effektiv die Ströme i₁, i₂ und i₃ ein, um im Wesentlichen den Effekt von diesen Veränderungen auszugleichen. Der Temperatursensor S_T kann den Temperatureingang bereitstellen und befindet sich allgemein in der Nähe des LED-Felds 20.
Schließlich modifiziert die Abdunkelungsfunktion 124 die Temperatur-kompensierten Steuersignale TC1, TC2 und TC3 auf Grundlage der gewünschten Abdunkelungs-(Ausgangs)-Pegel, um Steuersignale CS1, CS2 und CS3 bereitzustellen, die die DC-DC-Wandler 112 ansteuern, um die geeigneten Ströme i₁, i₂ und i₃ an den LED-Ketten S1, S2 und S3 bereitzustellen. Da Licht, das von den verschiedenen LEDs 82 ausgegeben wird, sich auch in der relativen Intensität und Farbe über sich verändernden Strompegeln verändern kann, trägt die Abdunkelungsfunktion 124 dazu bei, sicherzustellen, dass die CCT des Gesamtlichtausgangs der gewünschten CCT und Intensität bei den gewählten Abdunkelungs-(Ausgangs)-Pegeln entspricht.
Ein Wandcontroller, ein Einstellwerkzeug 36 oder eine andere Leuchte 10 können programmiert sein, um die CCT-Einstellung und Abdunkelungspegel bereitzustellen. Ferner kann die Steuerschaltung 110 programmiert sein, um die CCT- und Abdunkelungspegel in Übereinstimmung mit einem definierten Plan, einem Zustand der Belegung und von Umgebungslichtsensoren S_O und S_A, einem anderen äußeren Steuereingang, der Tageszeit, dem Wochentag, dem Datum oder irgendeiner Kombination davon einzustellen. Zum Beispiel können diese Pegel auf Grundlage eines gewünschten Wirkungsgrades oder einer korrelierten Farbtemperatur gesteuert werden.
Diese Pegel können auf Grundlage der Intensität (dem Pegel) und/oder dem Spektral-Inhalt des Umgebungslichts, das von dem Umgebungslichtsensor S_A gemessen wird, gesteuert werden. Wenn sie auf Grundlage des Spektral-Inhalts gesteuert werden, können die Abdunkelungs- oder CCT-Pegel auf Grundlage der Gesamt-Intensität des Umgebungslichts eingestellt werden. Alternativ können die Abdunkelungspegel, der Farbpunkt oder die CCT-Pegel eingestellt werden, um entweder den Spektral-Inhalt des Umgebungslichts angepasst zu sein oder dazu beitragen, spektrale Gebiete des Umgebungslichts zu füllen, die fehlen oder gedämpft sind. Wenn zum Beispiel das Umgebungslicht in einem kühleren Gebiet des Spektrums fehlerhaft ist, dann kann der Lichtausgang eingestellt werden, um mehr Licht in diesem kühleren Bereich des Spektrums bereitzustellen, so dass das Umgebungslicht und das Licht, das von der Leuchte 10 bereitgestellt wird, kombiniert werden, um ein gewünschtes Spektrum bereitzustellen. CCT, Abdunkelungs- oder Farbpegel können auch auf Grundlage von Energiebedingungen (Energieausfall, Batterie-Backup-Betrieb, etc.) oder Alarmbedingungen (Feueralarm, Sicherheitsalarm, Wetterwarnung, etc.) gesteuert werden.
Wie angegeben, wird der Abstimmungs-Versatz (Abstimmungsoffset) im Allgemeinen während der Herstellung bestimmt, kann aber auch bestimmt werden und in die Leuchte 10 während der Anwendung geladen werden. Der Abstimmungs-Versatz wird in dem Speicher 116 gespeichert und korreliert zu einer Kalibrierungseinstellung mit den Strömen i₁, i₂ und i₃, die angewendet werden soll, um zu bewirken, das die CCT des Gesamtlichtausgangs mit einer Referenz-CCT übereinstimmt. Unter Bezugnahme auf 17 werden beispielhafte Stromkurven für Referenz-(vorgetunte)-Ströme und getunte (nachher getunte) Ströme i₁, i₂ und i₃ über einem CCT-Bereich von ungefähr 3000 K bis 5000 K bereitgestellt. Die Referenzströme stellen die Ströme i₁, i₂ und i₃ dar. von denen erwartet wird, dass sie eine gewünschte CCT im Ansprechen auf die Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 für die gewünschte CCT bereitstellen. Jedoch kann die tatsächliche CCT, die im Ansprechen auf die Referenzströme i₁, i₂ und i₃ bereitgestellt wird, nicht mit der gewünschten CCT auf Grundlage von Veränderungen in der Elektronik in dem Treibermodul 30 und dem LED-Feld 20 übereinstimmen. An sich müssen die Referenzströme i₁, i₂ und i₃ unter Umständen kalibriert oder eingestellt werden, um sicherzustellen, dass die tatsächliche CCT der gewünschten CCT entspricht. Der Abstimmungs-Versatz stellt die Differenz zwischen den Kurven für das Modell und abgestimmten (getunten) Strömen i₁, i₂ und i₃ dar.
Für eine Einzelpunkt-Kalibrierung kann der Abstimmungs-Versatz feste Multiplizierer sein, die über dem gewünschten CCT-Bereich für die entsprechenden Referenzströme i₁, i₂und i₃ angewendet werden können. Eine Anwendung der festen Multiplizierer stellt eine Multiplikation der Referenzströme i₁, i₂ und i₃ durch entsprechende prozentuale Anteile dar. In 13 können die Abstimmungs-Versätze für die Referenzströme i₁, i₂ und i₃ 0,96 (96 %), 1,04 (104 %) bzw. 1,06 (106 %) sein. An sich werden die abgestimmten Ströme i₂ und i₃ bei einer größeren Rate ansteigen, wenn die Referenzströme i₂ und i₃ ansteigen. Wenn der Referenzstrom i₁ ansteigt, dann wird der abgestimmte Strom i₁ bei einer geringeren Rate ansteigen.
Zum Beispiel kann eine einzelne Kalibrierung bei 25 C und einer CCT von 4000 K stattfinden, wenn die Abstimmungs-Versätze für jeden der Ströme i₁, i₂ und i₃ bestimmt sind. Die sich ergebenden Abstimmungs-Versätze für die Ströme i₁, i₂ und i₃ bei 25 C und 4000 K können auf die jeweiligen Modellstromkurven angewendet werden. Der Effekt besteht darin, jede Stromkurve um einen festen prozentualen Anteil aufwärts oder abwärts zu verschieben. An sich werden die gleichen Abstimmungs-Versätze, die für die Ströme i₁, i₂ und i₃ bei 4000 K benötigt werden, auf irgendeine gewählte CCT zwischen 3000 K und 5000 K angewendet. Die Abstimmungs-Versätze werden durch Multiplizieren der Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 durch einen prozentualen Anteil implementiert, der bewirkt, dass die Ströme I₁, I₂ und I₃ ansteigen oder abnehmen. Wie voranstehend angegeben, werden die Referenzsteuersignale R1, R2 und R3 mit den Abstimmungs-Versätzen verändert, um die abgestimmten bzw. getunten Steuersignale T1, T2 und T3 bereitzustellen. Die abgestimmten Steuersignale T1, T2 und T3 können dynamisch eingestellt werden, um eine Kompensation der Temperatur und Abdunkelungs-(Ausgangs)-Pegel bereitzustellen.
Während die auf einen festen prozentualen Anteil gestützten Abstimmungs-Versätze für eine Kalibrierung und eine Herstellungs-Effizienz verwendet werden können, können andere Abstimmungs-Versätze abgeleitet und angewendet werden. Zum Beispiel können die Abstimmungs-Versätze feste Größenversätze sein, die gleichermaßen auf sämtliche Ströme angewendet werden, unabhängig von dem CCT-Wert. In einem komplexeren Szenarium kann eine Versatzfunktion für jeden der Ströme i₁, i₂ und i₃ abgeleitet und auf die Steuersignale CS1, CS2 und CS3 über dem CCT-Bereich angewendet werden.
Die Leuchte 10 muss sich nicht unmittelbar von einem CCT-Pegel auf einen anderen im Ansprechen darauf, dass ein Benutzer oder eine andere Einrichtung den gewünschten CCT-Pegel ändert, ändern. Die Leuchte 10 kann eine Überblendungsrate (Fading-Rate) verwenden, die die Rate der Änderung für die CCT vorgibt, wenn von einem CCT-Pegel auf einen anderen übertragen. Die Überblendungsrate kann während der Herstellung, von dem Einstellwerkzeug 36, dem Wandcontroller oder dergleichen eingestellt werden. Zum Beispiel könnte die Überblendungsrate 5000 K pro Sekunde sein. Es sei beispielsweise angenommen, dass die CCT-Pegel für einen 5 % Abdunkelungspegel und einen 100 % Abdunkelungspegel 3000 K bzw. 5000 K sind. Wenn der Benutzer oder irgendein Ereignis den Abdunkelungspegel von 5 % auf 100 % verändert hat, dann kann der CCT-Pegel von 3000 K bis 5000 K bei einer Rate von 500 K pro Sekunde übergehen. Der Übergang in diesem Beispiel würde 2 Sekunden dauern. Die Abdunkelungsrate kann mit der CCT-Überblendungsrate übereinstimmen oder nicht übereinstimmen. Mit einer Überblendungsrate können Änderungen in dem gewählten CCT-Pegel in einer sanften Weise übergehen, um abrupte Umschaltungen von einem CCT-Pegel auf einen anderen zu vermeiden.
Unter Bezugnahme auf 18 ist ein beispielhafter Wandcontroller 126 dargestellt. Der Wandcontroller 126 ist in dieser Ausführungsform mit drei Knöpfen gezeigt: einem Ein/Aus-Knopf 130, einem Abdunkelungsknopf 132 und einem CCT-Knopf 134. Wie nachstehend noch näher beschrieben wird, kann der Wandcontroller 126 mit ein oder mehreren Leuchten 10 über Drähte festverdrahtet sein oder kann konfiguriert sein, um mit ein oder mehreren Leuchten 10 direkt oder indirekt drahtlos zu kommunizieren. Die drahtgestützten oder drahtlosen Kommunikationen werden eine Lieferung von Signalen, Nachrichten oder Befehlen, die hier nachstehend als Signale bezeichnet werden, an die Leuchten 10 unterstützen. Die Wandcontroller 126 können konfiguriert sein, um die verschiedenen Benutzereingaben an die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 einfach weiterzugeben, sobald die Benutzereingaben empfangen werden. In diesem Fall werden die Leuchten 10 die Benutzereingaben verarbeiten, um die geeignete Antwort, die vorgenommen werden soll, zu bestimmen. Wenn die Wandcontroller 126 vorwiegend als eine Weiterfunktion arbeiten, dann liegt die primäre Intelligenz oder die Fähigkeit Entscheidungen zu treffen, in der Leuchte (den Leuchten) 10. Alternativ kann eine signifikante Verarbeitung und die Fähigkeit Entscheidungen zu treffen, in dem Wandcontroller 126 vorgesehen sein, wobei der Wandcontroller 126 die verschiedenen Benutzereingaben verarbeiten kann und bestimmen kann, wie die Leuchte (die Leuchten) 10 auf Grundlage von verschiedenen Kriterien, wie beispielsweise Programmregeln, Sensor-Information von lokalen oder entfernten Sensoren, einer vorherigen Benutzereingabe und dergleichen anzuweisen ist (anzuweisen sind).
Wenn die verschiedenen nachstehend beschriebenen Beispiele diskutiert werden, kann jede von diesen Konfigurationen oder eine Kombination davon verwendet werden. Für die Weitergabe-Ausführungsform wird die Benutzereingabe an ein oder mehrere Leuchten 10 weitergegeben, die die Benutzereingabe verarbeiten werden und die erforderliche Beleuchtungs-Antwort bereitstellen. Wenn der Wandcontroller 126 eine vom Benutzer wahrnehmbare Antwort bereitstellen muss, kann die Antwort intern von dem Wandcontroller126 auf Grundlage von verfügbarer Information oder im Ansprechen auf von der Leuchte 10 empfangene Befehle intern initiiert werden. Wenn der Wandcontroller 126 zum Beispiel eine LED steuern muss, die auf dem Wandcontroller 126 angeordnet ist, um eine Benutzerrückkopplung bereitzustellen, kann dies intern oder im Ansprechen auf ein Signal von einer Leuchte 10 initiiert werden. Mit einem intelligenteren Wandcontroller 126 kann der Wandcontroller 126 einfach die zugehörige Leuchte 10 anweisen, eine spezifische Beleuchtungsantwort bereitzustellen, wie beispielsweise eine Abdunkelung (ein Dimming) auf 50 % mit einer CCT von 3500 K, oder die LED entsprechend zu steuern. Die Leuchte 10 muss in diesem Fall nicht unbedingt die LED-Steuerung kennen.
Wenn der Wandcontroller 126 für drahtlose Kommunikationen ausgerüstet ist, dann kann er als ein Knoten in einem drahtlosen Mehrknoten-Netzwerk arbeiten, bei dem bestimmte Knoten Leuchten 10 sind. Für weitere Information bezüglich netzgestützten Beleuchtungsnetze wird verwiesen auf die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,022 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,040 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,053 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,068 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,078 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,096 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/782,131 , die am 1. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/838,398 , die am 15. März 2013 eingereicht wurde, die U.S. Patentanmeldung Nr. 13/868,021 , die am 22. April 2013 eingereicht wurde und die U.S. vorläufige Patentanmeldung Nr. 61/932,058 , die am 27. Januar 2014 eingereicht wurde, wobei diese hier durch Bezugnahme in deren Gesamtheit Teil der vorliegenden Anmeldung sind.
Mit der in 18 dargestellten Ausführungsform sind jeder der drei Knöpfe (130, 132, 134) als Wippschalter dargestellt, wobei ein Drücken der oberen Hälfte der Taste bzw. des Knopfs eine erste Beleuchtungssteuer-Antwort hervorbringt und das Drücken der unteren Hälfte der Taste bzw. des Knopfs eine zweite Beleuchtungssteuer-Antwort hervorruft. Hinsichtlich der Ein-/Aus-Taste 130 wird ein Drücken der oberen Hälfte dazu führen, dass der Wandcontroller 126 ein Signal zum Einschalten von irgendeiner zugehörigen Leuchte (von irgendwelchen zugehörigen Leuchten) 10 sendet. Ein Drücken der unteren Hälfte der Ein-/Aus-Taste 130 wird dazu führen, dass der Wandcontroller ein Signal zum Abschalten der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 sendet. Wie bei allen von diesen Signalen können die Signale direkt oder indirekt durch ein Netz an die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 gesendet werden.
Die Abdunkelungs-Taste bzw. der Abtastungsknopf 132 kann verwendet werden, um den Lichtausgangspegel oder Abdunkelungspegel (auch als Dimm-Pegel bezeichnet) der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 zu verändern. Bei der Abdunkelungs-Taste 132 wird ein Drücken der oberen Hälfte dazu führen, dass der Wandcontroller 126 ein Signal zur Erhöhung des Ausgangslichtpegels der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 sendet. Ein Drücken der unteren Hälfte der Dimm-Taste 132 wird dazu führen, dass der Wandcontroller ein Signal zur Verkleinerung des Ausgangslichtpegels der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 senden wird. Bei jedem Drücken der oberen Hälfte oder der unteren Hälfte der Dimm-Taste 132 kann die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 angewiesen werden, deren Ausgangslichtpegel um einen definierten Betrag zu erhöhen oder zu verkleinern. Wenn die oberen Hälfte oder die untere Hälfte der Dimm-Taste 132 nach unten gehalten wird, kann die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 angewiesen werden, deren Ausgangspegel kontinuierlich zu erhöhen oder zu verkleinern, bis die Dimm-Taste 132 losgelassen wird.
Die CCT-Taste 134 kann verwendet werden, um die CCT der Lichtausgabe der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 zu verändern. Hinsichtlich der CCT-Taste 134 wird ein Drücken der oberen Hälfte dazu führen, dass der Wandcontroller 126 ein Signal zur Erhöhung des CCT-Pegels der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 sendet. Ein Drücken der unteren Hälfte der CCT-Taste 134 wird dazu führen, dass der Wandcontroller ein Signal zur Verkleinerung des CCT-Pegels der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 sendet. Bei jedem Drücken der oberen Hälfte oder der unteren Hälfte der CCT-Taste 134 kann die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 angewiesen werden, deren CCT um einen definierten Betrag zu erhöhen oder zu verkleinern. Zum Beispiel kann jedes Drücken der oberen Hälfte oder der unteren Hälfte der Abdunkelungs-Taste 132 dazu führen, dass die CCT der Lichtausgabe der zugehörigen Leuchte (der zugehörigen Leuchten) 10 um 100 K vergrößert oder verkleinert wird. Alternativ könnte jedes Drücken zu einer Änderung von 1, 5, 10, 50, 100, 250 oder 500 K in der Lichtausgabe führen. Wenn die obere Hälfte oder die untere Hälfte der Abdunkelungs-Taste 132 nach unten gehalten wird, kann die zugehörige Leuchte (die zugehörigen Leuchten) 10 angewiesen werden, deren CCT-Pegel kontinuierlich zu erhöhen oder zu verkleinern, bis die CCT-Taste 134 losgelassen wird. Die Änderungsrate kann festgelegt sein oder kann sich auf Grundlage davon, wie lange die CCT-Taste 134 gedrückt gehalten wird, verändern. Je länger die CCT-Taste 134 gedrückt wird, desto schneller ist die Änderung in der CCT.
Eine Abwandlung des Wandcontrollers 126 der 18 ist in 19 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist eine erste CCT-LED 186 direkt oberhalb der CCT-Taste 134 vorgesehen. Jedoch könnte die erste CCT-LED 136 irgendwo an dem Wandcontroller 126 vorgesehen sein. Wie bei irgendwelchen der voranstehend in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale könnte die erste CCT-LED 136 mit irgendeinem Merkmal oder einem Teil von irgendeiner Ausführungsform der Erfindung enthalten sein. Die erste CCT-LED 136 kann eine LED mit variabler Farbe sein, die Licht mit verschiedenen Farben und Intensitäten in Abhängigkeit davon ausgeben kann, wie sie angesteuert wird. Zum Beispiel kann die erste CCT-LED 136 konfiguriert sein, um Licht in einen Bereich von Rot bis Weiß bis Blau durch ein Farbspektrum in einer kontinuierlichen oder allmählichen Weise auszugeben. Die bestimmte Farbe oder bestimmte Helligkeit des Lichts, das von der ersten CCT-LED 136 bereitgestellt wird, kann einem bestimmten CCT-LED-Pegel entsprechen, der durch den Wandcontroller 126 in Ansprechen darauf eingestellt wird, dass ein Benutzer die CCT unter Verwendung der CCT-Taste 134 einstellt. Es sei zum Beispiel angenommen, dass der Wandcontroller 126 in der Lage ist, die CCT von irgendwelchen zugehörigen Leuchten 10 von 3000 K bis 5000 K in 100 K-Inkrementen zu verändern. Wenn der Benutzer die CCT-Taste 134 verwendet hat, um die niedrigste CCT (3000 K) zu wählen, was einer wärmeren CCT entspricht, dann wird die erste CCT-LED 136 angesteuert, um ein rotes Licht wegzulassen. Wenn der Benutzer die CCT-Taste 134 verwendet hat, um die höchste CCT (5000 K) zu wählen, was einer kühleren CCT entspricht, dann wird die erste CCT-LED 136 angesteuert, um ein blaues Licht wegzulassen. Wenn der Benutzer die CCT-Taste 134 verwendet hat, um eine CCT im mittleren Bereich (4000 K) zu wählen, die einer relativ neutralen CCT entspricht, dann wird die erste CCT-LED 136 angesteuert, um weißes Licht wegzulassen.
Für diese relativ wärmeren CCT-Pegel zwischen 3000 K und 4000 K kann das von der ersten CCT-LED 136 ausgesendete Licht allmählich von Rot nach Orange nach Gelb nach Weiß übergehen, wenn der CCT-Pegel progressiv in 100 K-Inkrementen von 3000 bis 4000 K fortschreitet. Für diese relativ kühleren CCT-Pegel zwischen 4000 K und 5000 K kann das von der ersten CCT-LED 136 ausgesendete Licht allmählich von Weiß nach Grün nach Blau übergehen, wenn der CCT-Pegel in 100 K-Inkrementen von 4000 bis 5 000 K fortschreitet. In einer Alternative zum allmählichen Ändern von Farben entlang des sichtbaren Lichtspektrums, um einen relativen CCT-Pegel anzuzeigen, könnte die erste CCT-LED 136 angesteuert werden, um sich in der Intensität zu ändern, wobei je wärmer der CCT-Pegel ist, desto heller wird das ausgesendete rote Licht sein. Im Gegensatz dazu, je kühler der CCT-Pegel ist, desto heller wird das ausgesendete blaue Licht sein. Die LED kann ausgeschaltet werden oder kann ein sehr abgedunkeltes Rot, Weiß oder Blau bei dem CCT-Pegel im mittleren Bereich sein. Durchschnittsfachleute im technischen Gebiet werden erkennen, dass verschiedene Vorgehensweisen vorhanden sind, um die erste CCT-LED 136 in einer Weise anzusteuern, die bewirkt, dass das von der ersten CCT-LED 136 ausgesendete Licht im Ausgang, unabhängig davon, ob es die Farbe, der Abdunkelungspegel oder eine Kombination davon ist, dem gegenwärtigen CCT-Pegel der Leuchte (der Leuchten) 10, die gerade von dem Wandcontroller 126 gesteuert werden, entspricht.
Der Wandcontroller 126 kann die erste CCT-LED 136 steuern, um Licht auszusenden, welches den CCT-Pegel kontinuierliche anzeigt, wenn ein Benutzer den CCT-Pegel unter Verwendung der CCT-Taste 134 und möglicherweise für eine kurze Zeit danach oder auf einer periodischen Basis gerade ändert. In dem letzteren Fall kann die erste CCT-LED 136 periodisch aufleuchten, um eine Anzeige über den CCT-Pegel bereitzustellen.
20 illustriert eine alternative Konfiguration für den Wandcontroller 126. Im Grunde genommen ist der Betrieb und die Funktionalität dieses Wandcontrollers 126 analog zu demjenigen, der voranstehend in Verbindung mit 19 beschrieben wurde. Anstelle der Bereitstellung einer getrennten Abdunkelungstaste 132 und CCT-Taste 134 ist zusammen mit einem Wählschalter 140 eine Multifunktionstaste 138 vorgesehen. Der Wählschalter 140 kann zwischen einem Abdunkelungsmodus und einem CCT-Modus umgeschaltet werden. Wenn der Abdunkelungsmodus gewählt wird, dann arbeitet die Multifunktionstaste 138 wie die Abdunkelungstaste 132. Wenn man sich in dem CCT-Modus befindet, dann arbeitet die Multifunktionstaste 138 wie die CCT-Taste 134. Optional kann die erste CCT-LED 136 wie voranstehend beschrieben vorgesehen und verwendet werden, so dass der Benutzer eine Rückkopplung hinsichtlich des gegenwärtigen oder gewählten CCT-Pegels hat.
Eine andere Ausführungsform des Wandcontrollers 126 ist in 21 gezeigt. Der Wandcontroller126 weist eine Ein-/Aus-Taste 130 und eine Abdunkelungstaste 132, die wie voranstehend beschrieben arbeitet, auf. Der Wandcontroller 126 umfasst auch eine erste CCT-LED 136 und eine zweite CCT-LED 142. Wie dargestellt, ist die erste CCT-LED 136 über der Abdunkelungstaste 132 angeordnet und die zweite CCT-LED 142 ist unterhalb der Abdunkelungstaste 142 angeordnet. Die erste CCT-LED 136 ist Teil der oder gehört zu der ersten CCT-Taste 144 und die zweite CCT-LED 142 ist ein Teil der oder gehört zu der zweiten CCT-Taste 146. In der dargestellten Ausführungsform bildet die erste CCT-LED 136 und die erste CCT-Taste 144 einen ersten Drucktastenschalter und die zweite CCT-LED 142 und die zweite CCT-Taste 146 bilden einen zweiten Drucktastenschalter.
In einer Ausführungsform kann der Wandcontroller 126 minimale und maximale Abdunkelungspegel aufweisen, die durch eine Interaktion mit der Abdunkelungstaste 132 wählbar sind. Der maximale Abdunkelungspegel kann auf 100 % des maximalen Lichtausgangspegels oder weniger (d.h. 90 % des maximalen Lichtausgangspegels) eingestellt werden. Die minimale Einstellung kann vollständig aus oder bei einem unteren Abdunkelungspegel, wie beispielsweise 5 % des maximalen Lichtausgangspegels, sein. Nur für Illustrationszwecke sei angenommen, dass der maximale Abdunkelungspegel 100 % des maximalen Lichtausgangspegels entspricht, und dass der minimale Abdunkelungspegel 5 % des maximalen Lichtausgangspegels entspricht.
Der Wandcontroller 126 erlaubt einem Benutzer einen ersten CCT-Pegel für den maximalen Abdunkelungspegel unter Verwendung der ersten CCT-Taste 144 und einen zweiten CCT-Pegel für den minimalen Abdunkelungspegel unter Verwendung der zweiten CCT-Taste 146 zu wählen. Die jeweiligen ersten und zweiten CCT-LEDs 136, 142 werden verwendet, um für die gegenwärtigen oder gewählten maximalen bzw. minimalen CCT-Pegel eine Rückkopplung bereitzustellen. Zum Beispiel können die ersten und zweiten CCT-LEDs 136, 142 gesteuert werden, um zyklisch durch eine Reihe von Farben zu gehen, die von Rot nach Blau über Weiß gehen, um die relativen CCT-Pegel (d. h. 300 K (Rot), 4000 K (Weiß) und 5000 K (Blau) anzudeuten.
Der Wandcontroller 126 wird somit Benutzereingaben über die ersten und zweiten CCT-Tasten 144, 146 empfangen, um die ersten und zweiten CCT-Pegel für die entsprechenden maximalen und minimalen Abdunkelungspegel einzustellen. Sobald die ersten und zweiten CCT-Pegel identifiziert sind, wird der CCT-Pegel der Leuchten 10 von dem zweiten CCT-Pegel auf den ersten CCT-Pegel übergehen, wenn sich der Abdunkelungspegel von dem minimalen Abdunkelungspegel auf den maximalen Abdunkelungspegel verändert.
Zum Beispiel kann der Wandcontroller 126 eine Benutzereingabe über die ersten und zweiten CCT-Tasten 144, 146 empfangen, um die ersten und zweiten CCT-Pegel auf 5000 K bzw. 3000 K einzustellen. Es sei angenommen, dass die entsprechenden maximalen und minimalen Abdunkelungspegel jeweils 100 % bzw. 5 % sind. Sobald die CCT-Pegel gesetzt sind, wird der Wandcontroller 126 Befehle an die Leuchten 10 senden, um den CCT-Pegel von 3000 K auf 5000 K übergehen zu lassen, wenn sich der Abdunkelungspegel von dem minimalen Abdunkelungspegel (5 %) auf den maximalen Abdunkelungspegel (100 %) verändert. Die CCT-Pegel und Abdunkelungspegel sind von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich. Ferner müssen die unteren Abdunkelungspegel nicht mit unteren CCT-Pegeln assoziiert sein, da in bestimmten Anwendungen die Umkehrung gewünscht sein kann.
22 illustriert eine andere Variation der Konzepte der 21. In dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten CCT-LEDs 136 und 142 jeweils durch ein Feld von LEDs gebildet. Die LEDs in jedem Feld (Array) können unterschiedlich farbige LEDs sein oder können gesteuert werden, um unterschiedliche Lichtfarben auszusenden, die wiederum von Rot nach Blau über Weiß oder einem anderen Farbspektrum übergehen können. Wenn zum Beispiel die Felder von LEDs fünf einzelne LEDs aufweisen, wie dargestellt, können die LEDs des Felds von LEDs von links nach rechts wie folgt übergehen: Rot, Gelb, Weiß, Grün und Blau, wobei der CCT-Pegel, der zu jeder LED gehört, von dem minimalen CCT-Pegel für Rot auf den maximalen CCT-Pegel für Blau übergeht. Wiederum müssen die ersten und zweiten CCT-Tasten nicht unbedingt mit den ersten und zweiten CCT-LEDs 136 und 142 integriert sein. Ferner können bestimmte Tasten auf dem Wandcontroller 126 mehrere Funktionen und Moden unterstützen.
Insbesondere können die ersten und zweiten CCT-LEDs 136 und 142 in den Ausführungsformen der 21 und der 22 auch verwendet werden, um einfach einen gegenwärtigen CCT-Pegel für ein oder mehrere zugehörige Leuchten 10 durch den Benutzer zu setzen. In einem Modus kann der Benutzer die maximalen und minimalen CCT-Pegel für die maximalen und minimalen Abdunkelungspegel einstellen. In einem anderen Modus kann der Benutzer in der Lage sein, einen festen CCT-Pegel zu verändern oder zu setzen, und zwar unabhängig von einem Abdunkelungspegel oder Änderungen zu einem Abdunkelungspegel.
In irgendwelchen der voranstehenden Ausführungsformen kann die primäre Steuerung wiederum entweder dem Wandcontroller 126 oder einer Leuchte 10 zugewiesen sein. Wenn eine Steuerung hauptsächlich in dem Wandcontroller 126 liegt, dann können die Benutzereingaben alleine oder in Verbindung mit anderen Kriterien verarbeitet werden, um zu bestimmen, wie die Leuchte 10 für einen Betrieb anzuweisen ist. Wenn die Steuerung vorwiegend in der Leuchte 10 liegt, dann werden die Benutzereingaben an die Leuchte 10 übergeben, die bestimmen wird, wie sie reagiert. Die Leuchte 10 kann auch bestimmen, wie der Wandcontroller 126 antworten sollte und kann Befehle bereitstellen, um entsprechend zu antworten. Wenn zum Beispiel der Wandcontroller 126 eine LED auf dem Wandcontroller 126 einstellen kann, um Licht bei einer Farbe oder Intensität auszusenden, die eine gegenwärtige CCT oder CCT-Einstellung anzeigt, dann kann die Leuchte 10 den Wandcontroller 126 anweisen, Licht bei einer spezifischen Farbe auf Grundlage des gegenwärtigen Zustands der Leuchte 10 auszusenden.
Ein beispielhaftes Blockschaltbild des Wandcontrollers 126 ist in 23 gezeigt. Der Wandcontroller 126 umfasst eine Steuerschaltung 148, die zu dem Speicher 150 gehört und konfiguriert ist, um die erforderliche Software oder Firmware abzuarbeiten, die zur Implementierung der hier beschriebenen Funktionalität erforderlich ist. Die Steuerschaltung gehört zu einer Benutzereingabe-Schnittstelle (l/F) 152 und einer Benutzerausgabe-Schnittstelle (I/F) 154. Wie oben angegeben, kann die Benutzereingabe-Schnittstelle 152 die verschiedenen Schalter, Drehknöpfe, Schiebeschalter und Tasten, wie beispielsweise die Ein-/Aus-Taste 130, die Abdunkelungstaste 132, die CCT-Taste 134, die erste CCT-Taste 144, die zweite CCT-Taste 146 und dergleichen, umfassen. Die Benutzereingabe-Schnittstelle 152 kann in verschiedenen Gruppen von Schaltern, Knöpfen, Schiebeschaltern und Tasten angeordnet sein. Die Benutzereingabe-Schnittstelle könnte auch eine Berührungsbildschirm-Schnittstelle sein. Die Benutzerausgabe-Schnittstelle 154 kann die CCT-LEDs 136, 142, andere LEDs oder Indikatoren, eine Anzeige oder dergleichen umfassen. Die Anzeige könnte einen Teil der Berührungsbildschirm-Schnittstelle bilden.
Die Steuerschaltung 148 ist ebenfalls mit einer oder beiden einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 156 und einer drahtgestützten Kommunikationsschnittstelle 158 assoziiert. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 156 ist konfiguriert, um den einen oder mehreren zugehörigen Leuchten 10, einem drahtlosen Netz, welches die zugehörigen Leuchten umfasst, oder dergleichen direkt eine drahtlose Kommunikation zu ermöglichen. Im Grunde genommen, kann irgendein Typ von drahtloser Kommunikationstechnik verwendet werden, einschließlich Bluetooth, ein drahtloses lokales Netzwerk (wireless local area network; WLAN) und dergleichen. Sogar Infrarot-, Akustik- und optische Kommunikationstechniken sind möglich.
In einer Ausführungsform ist die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 156 in der Lage, mit dem Kommunikationsmodul 32 von wenigstens einer der zugehörigen Leuchten 10 zu kommunizieren. Jede Leuchte 10 kann konfiguriert sein, um Nachrichten zwischen anderen Leuchten 10 und Wandcontroller 126 zu übergeben. Die Leuchten 10 können auch in der Lage sein, ein Signal von einem Wandcontroller 126 zu empfangen und dann andere Leuchten 10 auf Grundlage dieses Befehls zu steuern. Die verdrahtete Kommunikationsschnittstelle 158 ist dafür ausgelegt, um direkt mit wenigstens einer der zugehörigen Leuchten 10 verdrahtet zu sein und die Steuersignale über die Drahtverbindung zu senden.
Im Betrieb kann die Steuerschaltung 148 eine Benutzereingabe über die Benutzereingabe-Schnittstelle 152 oder Information von den Leuchten 10 und dem Einstellwerkzeug 36 empfangen. Auf Grundlage dieser Eingabe oder dieser Information kann die Steuerschaltung 158 an den Benutzer, über die Benutzerausgabe-Schnittstelle 154, eine Rückkopplung bereitstellen, Befehle über ein geeignetes Signal an ein oder mehrere zugehörige Leuchten 10 über die drahtlosen oder drahtgestützten Kommunikationsschnittstellen 156, 158 oder beide zu senden. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung 148 Ein-/Aus-Befehle, Abdunkelungspegel, CCT-Einstellungen, maximale oder minimale CCT-Pegel und dergleichen von der Benutzereingabe-Schnittstelle 152, wie voranstehend beschrieben, empfangen und einen Ausgang an dem Benutzer über die Benutzerausgabe-Schnittstelle 154 und an den zugehörigen Leuchten 10 bereitstellen. Der Ausgang, der an den Benutzer bereitgestellt wird, kann eine Steuerung der Farbe oder Intensität der ersten und zweiten CCT-LEDs 136, 142 sein. Das Signal, das an den Leuchten 10 bereitgestellt wird, kann die Benutzereingabe oder Befehle umfassen, um einzuschalten, auszuschalten, eine Einstellung vorzunehmen oder auf einen bestimmten CCT-Pegel überzugehen, eine Einstellung vorzunehmen oder auf einen bestimmten Abdunkelungspegel überzugehen und dergleichen.
Der Wandcontroller 126 kann auch verschiedene Sensoren aufweisen, wie beispielsweise einen Belegungssensor 160 und einen Umgebungslichtsensor 162. Die Steuerschaltung 148 kann einfach die Sensorausgaben des Belegungssensors 160 und des Umgebungslichtsensors 162 an die zugehörigen Leuchten 10 weitergeben oder die Sensorausgänge verwenden, um dazu beizutragen, zu bestimmen, wie die zugehörigen Leuchten 10 zu steuern sind. Zum Beispiel können die Umgebungslichtpegel und die Belegungs-Information beeinflussen, ob der Wandcontroller 126 die zugehörigen Leuchten 10 ein- oder ausschalten wird, sowie welche Abdunkelungspegel und CCT-Pegel eingestellt werden, auf Grundlage eines gewünschten Beleuchtungsplans, der in dem Wandcontroller 126 implementiert ist, unter der Annahme, dass der Beleuchtungsplan durch eine der zugehörigen Leuchten 10 nicht gesteuert wird. Die Tageszeit, der Wochentag und das Datum können ebenfalls einen Einfluss darauf haben, wie die zugehörigen Leuchten 10 allgemein sowie in Verbindung mit den Sensorausgängen, Benutzereingaben und dergleichen gesteuert werden.
Unter Bezugnahme auf die 24 und 25 ist ein beispielhaftes Einstellwerkzeug 36 dargestellt. Das Einstellwerkzeug 36 (welches auch als Kommissionswerkzeug bezeichnet wird) umfasst ein Gehäuse 164, in dem eine Anzeige 166 und Benutzertasten 168 integriert sind. Die Anzeige 166 kann als eine Berührungsbildschirm-Einrichtung konfiguriert sein, wobei sämtliche oder ein Teil der Benutzertasten 168 oder ähnliche Eingabemechanismen effektiv mit der Anzeige 166 integriert sind. Ein Energie- und Kommunikations-Port 170 ist an einem Ende des Gehäuses 164 in 24 gezeigt, und ein Lichtausgabe-Port 172 ist auf dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 164 in 25 gezeigt. Der Lichtausgabe-Port 172 ist der Mechanismus, von dem ein Lichtstrahl projiziert werden kann. Die Elektronik des Einstellwerkzeugs 36 wird nachstehend beschrieben. Unter Bezugnahme auf 26 kann die Elektronik für das Einstellwerkzeug 36 eine Steuerschaltung 174, die zu einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 176 gehört, eine drahtgestützte Kommunikationsschnittstelle 178, ein Lichtprojektionssystem 80, ein Ortserfassungssystem 182, eine Anzeige 166 und die Benutzertasten 168 umfassen. Die Steuerschaltung 174 basiert auf einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, Mikroprozessoren, Mikrocontrollern oder ähnlicher Hardware, die mit ausreichend Speicher assoziiert ist, um die Firmware, Hardware und Software ablaufen zu lassen, die erforderlich ist, um die hier beschriebene Funktionalität hervorzurufen.
Alles kann durch eine Stromversorgung 184 mit Energie versorgt werden, die eine Batterie und irgendwelche erforderlichen DC-DC-Umwandlungsschaltungen umfassen kann, um die Batteriespannung auf die gewünschten Spannungen zur Stromversorgung der verschiedenen Elektronikelemente umzuwandeln. Die Anzeige 166 und Benutzertasten 168 stellen eine Benutzerschnittstelle bereit, die dem Benutzer Information anzeigt und einem Benutzer erlaubt, Information dem Einstellwerkzeug 36 einzugeben.
Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 176 erlaubt drahtlose Kommunikationen mit den Leuchten 10 direkt oder indirekt über ein geeignetes drahtloses Netz. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 176 kann auch verwendet werden, um drahtlose Kommunikationen mit einem Personal Computer, einem drahtlosen Netz (WLAN) und dergleichen zu ermöglichen. Im Grunde genommen, kann irgendein Kommunikationsstandard verwendet werden, um derartige Kommunikationen zu ermöglichen, einschließlich Bluetooth, IEEE 802.11 (drahtloses LAN), Nahfeld, Cellular und dergleichen drahtlose Kommunikationsstandard. Die drahtgestützte Kommunikationsschnittstelle 178 kann verwendet werden, um mit einem Personal Computer, einem drahtgestützten Netz (LAN), Leuchten 10 und dergleichen zu kommunizieren. Das Lichtprojektionssystem 180 kann verschiedene Ausbildungen annehmen, wie beispielsweise eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode, die in der Lage ist, ein Lichtsignal auszusenden, das von den Leuchten 10 über den Umgebungslichtsensor S_A oder einem anderen Empfängermechanismus empfangen werden kann.
Zum Beispiel kann das Lichtprojektionssystem 180 verwendet werden, um ein fokussiertes Lichtsignal zu übertragen, das an eine spezifische Leuchte 10 gerichtet und von dieser erkannt werden kann, um die Leuchte 10 zu wählen. Die gewählte Leuchte 10 und das Einstellwerkzeug 36 können eine Kommunikation miteinander über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 176 starten, um Information auszutauschen und zu ermöglichen, dass die Befehle und die Daten an die Leuchte 10 heraufgeladen werden. Mit anderen Ausführungsformen kann das Einstellwerkzeug 36 die Adressen der Leuchten 10 abfragen und die Leuchten systematisch anweisen, ihre Lichtausgänge zu steuern, um eine Identifikation von jeder Leuchte 10 zu unterstützen. Sobald die richtige Leuchte 10 identifiziert ist, kann das Einstellwerkzeug 36 eine Konfiguration oder Steuerung der Leuchte 10 beginnen.
Das Einstellwerkzeug 36 kann verwendet werden, um irgendeinen Parameter in den Leuchten 10 und den Wandcontrollern 26 einzustellen und im Grunde genommen irgendeinen Aspekt der Leuchten 10 zu steuern. Zum Beispiel kann das Einstellwerkzeug verwendet werden, um die CCT-Pegel, CCT-Überblendungsraten, Abdunkelungsraten, Abdunkelungspegel, maximale und minimale CCT-Pegel und Abdunkelungspegel oder dergleichen einzustellen. Das Einstellwerkzeug 36 kann verwendet werden, um die gesamte Steuerung bereitzustellen, die voranstehend für die Wandcontroller 126 beschrieben wurde, und kann somit als eine Fernsteuerung für die Leuchten 10, sowie ein Programmierwerkzeug für eine kompliziertere Planung, eine Parametereinstellung und dergleichen wirken. Nach einer Installation einer Leuchte 10 kann das Einstellwerkzeug 36 verwendet werden, um den CCT-Pegel für die Leuchte 10 in im Grunde genommen irgendeinem Inkrement für irgendeinen Lichtausgangspegel, einem maximalen Abdunkelungspegel, einem minimalen Abdunkelungspegel und dergleichen einzustellen oder zu ändern, sowie die maximalen und minimalen Abdunkelungspegel für die Leuchten 10 einzustellen. Das Einstellwerkzeug 36 kann auch verwendet werden, um die Wandcontroller 126 zu programmieren, um Parameter zu setzen und verschiedene Aufgaben im Ansprechen auf im Grunde genommen irgendeinen Eingang, einschließlich einer Benutzereingabe, einer Tageszeit, einem Wochentag, einem Datum, Sensordaten und dergleichen auszuführen.
Die gesamte Steuerschaltung, die hier für die Leuchten 10, die Wandcontroller 126 und das Einstellwerkzeug 36 diskutiert wird, wird als Hardware-gestützt definiert und konfiguriert, um Software, Firmware und dergleichen ablaufen zu lassen, um die voranstehend beschriebene Funktionalität zu implementieren. Diese Systeme sind in der Lage, die Tageszeit und den Wochentag zu verfolgen, um eine geplante Programmierung zu implementieren.
Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden Verbesserungen und Modifikationen an den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erkennen. Zum Beispiel können die hier offenbarten Techniken in einer Leuchte verwendet werden, die eine Wellenleitertechnologie verwendet, wie beispielsweise diejenige, die vorgesehen ist in der Internationalen Anmeldung Nr. PCT/US14/ 13937, die am 30. Januar 2014 eingereicht wurde, mit dem Titel „Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same“, die die Priorität der U.S. Provisional Anmeldung Nr. 61/922,017 beansprucht, die am 30. Dezember 2013 eingereicht wurde, mit dem Titel „Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same“ und die eine Teilfortsetzung (Continuation-in-part) der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/842,521 , ist, die am 15. März 2013 eingereicht wurde, mit dem Titel „Optical Waveguides“, wobei die Offenbarung davon hier in deren Gesamtheit Teil der vorliegenden Anmeldung sind.
Sämtliche derartige Verbesserungen und Modifikationen werden als innerhalb des Umfangs der hier offenbarten Konzepte und der nun folgenden Ansprüche angesehen.

Claims

Leuchte (10), umfassend: - wenigstens zwei LED-Ketten (S1; S2; S3), wobei jede Kette (S1; S2; S3) der wenigstens zwei LED-Ketten Licht bei einem anderen Farbpunkt emittiert; - ein Treibermodul (30), konfiguriert zum: - Speichern (68) eines Strommodells für jede Kette (S1; S2; S3), wobei jedes Strommodell effektiv Strom als eine Funktion der korrelierten Farbtemperatur (CCT) über einem CCT-Bereich definiert; - Bestimmen einer gewünschten CCT; - Erzeugen eines Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um weißes Licht mit einem Farbpunkt innerhalb einer Sieben-Schritt-MacAdam-Ellipse einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT zu bilden; - Auswählen eines Referenzsteuersignals (R1; R2; R3) für jeden der Ströme auf Grundlage der gewünschten CCT; - Empfangen eines Abstimmungsversatz für jedes Strommodell und Einstellen jedes Strommodell auf Grundlage eines entsprechenden Abstimmungsversatzes, wobei der Abstimmungsversatz ein Multiplizierer ist, der auf jedes Referenzsteuersignal (R1; R2; R3) angewendet wird, um jedes Referenzsteuersignal (R1; R2; R3) einzustellen, so dass eine CCT des Lichtausgangs der Leuchte (10) der gewünschten CCT entspricht; und - Empfangen einer neuen CCT; und - Erzeugen eines neuen Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der neuen CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der neuen CCT fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei das Strommodell für jede Kette (S1; S2; S3) ferner den Strom als eine Funktion der Temperatur definiert und das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um eine Temperatur zu empfangen und den Strom zu empfangen und den Strom für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT und der Temperatur unter Verwendung des entsprechenden Strommodells zu erzeugen, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, das entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT fällt, unabhängig von der Temperatur.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei das Strommodell für jede Kette S1; S2; S3) ferner den Strom als eine Funktion des Abdunkelungspegels für das weiße Licht definiert und das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um einen gewünschten Abdunkelungspegel zu empfangen, und den Strom für jede Kette auf Grundlage der gewünschten CCT und des gewünschten Abdunkelungspegels unter Verwendung des gegenwärtigen Strommodells zu erzeugen, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, das entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT und mit dem gewünschten Abdunkelungspegel fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 3, wobei das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um einen ersten Abdunkelungspegel mit einer ersten CCT zu assoziieren und einen zweiten Abdunkelungspegel mit einer zweiten CCT, so dass, wenn der Abdunkelungspegel von dem ersten Abdunkelungspegel zu dem zweiten Abdunkelungspegel fortschreitet, die gewünschte CCT proportional von der ersten CCT auf die zweite CCT entlang der Schwarzkörper-Ortskurve und umgekehrt fortschreitet.
Leuchte (10) nach Anspruch 4, wobei jeder Abstimmungsversatz eine Einstellung entsprechend zu einer Einzelpunktkalibrierung ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei das Strommodell für jede Kette (S1; S2; S3) ferner den Strom als eine Funktion der Temperatur und des Abdunkelungspegels definiert, das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um eine Temperatur und einen gewünschten Abdunkelungspegel zu empfangen, und den Strom für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT, der Temperatur und des gewünschten Abdunkelungspegels unter Verwendung des entsprechenden Strommodells zu erzeugen, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT und mit dem gewünschten Abdunkelungspegel, unabhängig von der Temperatur, fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei ein CCT-Bereich wenigstens 3000 K bis 5000 K ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei ein CCT-Bereich wenigstens 2700 K bis 5700 K ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei ein CCT-Bereich wenigstens 3000 K bis 4000 K ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte CCT von einer anderen Leuchte empfangen wird.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte CCT von einem Einstellwerkzeug (36) empfangen wird.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte CCT von einem Wandcontroller (126) empfangen wird.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die gewünschte CCT auf Grundlage einer Tageszeit, einem Wochentag und einem Datum von dem Treibermodul (30) gewählt wird.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei LED-Ketten (S1; S2; S3) eine Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen einer ersten Farbe mit einem ersten Farbpunkt auf einem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm, eine Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen einer zweiten Farbe mit einem zweiten Farbpunkt auf dem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm, und eine Kette von LEDs von im Wesentlichen einer dritten Farbe mit einem dritten Farbpunkt auf dem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm umfassen, so dass ein Unterschied in v' des ersten Farbpunkts und des zweiten Farbpunkts größer als 0,033 ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 14, wobei die Differenz in v' des ersten Farbpunkts und des zweiten Farbpunkts größer als 0,0400 und kleiner als 0,1500 ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 14, wobei die Differenz in v' des ersten Farbpunkts und des zweiten Farbpunkts größer als 0,0500 und kleiner als 0,1500 ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 14, wobei das Treibermodul (30) konfiguriert ist, um einen ersten Strom an der Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen der ersten Farbe, einen zweiten Strom an der Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen der zweiten Farbe, und einen dritten Strom an der Kette von LEDs von im Wesentlichen der dritten Farbe bereitzustellen, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 17, wobei das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um Verhältnisse der ersten, zweiten und dritten Ströme variabel zu steuern, so dass eine korrelierte Farbtemperatur für das weiße Licht entlang der Schwarzkörper-Ortskurve von ungefähr 3000 K bis ungefähr 4000 K einstellbar ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 18, wobei die Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen der ersten Farbe im Wesentlichen aus blau-verschobenen LEDs besteht, die Kette von Konversions-LEDs von im Wesentlichen der zweiten Farbe im Wesentlichen aus blau-verschobenen LEDs besteht, und die Kette von LEDs von im Wesentlichen der dritten Farbe im Wesentlichen aus roten LEDs besteht.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens zwei LED-Ketten (S1; S2; S3) eine Kette von LEDs aus im Wesentlichen einer ersten Farbe mit einem ersten Farbpunkt auf einem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm, eine Kette aus LEDs von im Wesentlichen einer zweiten Farbe mit einem zweiten Farbpunkt auf dem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm, und eine Kette von LEDs von im Wesentlichen einer dritten Farbe mit einem dritten Farbpunkt auf dem CIE 1976 Chromatizitäts-Diagramm umfassen, so dass eine Differenz v' des ersten Farbpunkts und des zweiten Farbpunkts größer als 0,033 ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 20, wobei das Treibermodul (30) konfiguriert ist, um einen ersten Strom an der Kette von LEDs von im Wesentlichen der ersten Farbe, einen zweiten Strom an der Kette von LEDs von im Wesentlichen der zweiten Farbe, und einen dritten Strom an der Kette von LEDs von im Wesentlichen der dritten Farbe bereitzustellen, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 21, wobei das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um Verhältnisse der ersten, zweiten und dritten Ströme variabel zu steuern, so dass eine korrelierte Farbtemperatur für das weiße Licht entlang der Schwarzkörper-Ortskurve von ungefähr 3000 K bis ungefähr 4000 K einstellbar ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, um eine Überblendungsrate zu empfangen, wobei das Treibermodul (30) einen Strom für jede Kette (S1; S2; S3) erzeugen wird, um zu bewirken, dass das weiße Licht von der gewünschten CCT auf die neue CCT entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der Überblendungsrate übergeht.
Leuchte (10), umfassend: - wenigstens zwei LED-Ketten (S1;S2;S3), wobei jede Kette (S1; S2; S3) der wenigstens zwei LED-Ketten (S1; S2; S3) Licht aussendet; - ein Treibermodul (30), konfiguriert zum: - Speichern (68) eines Strommodells für jede Kette (S1; S2; S3), wobei jedes Strommodell effektiv Strom als eine Funktion der korrelierten Farbtemperatur (CCT) über einem CCT-Bereich definiert; - Bestimmen einer gewünschten CCT; - Erzeugen eines Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um weißes Licht mit einem Farbpunkt innerhalb einer Sieben-Schritt-MacAdam-Ellipse einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT zu bilden; - Auswählen eines Referenzsteuersignals (R1;R2;R3) für jeden der Ströme auf Grundlage der gewünschten CCT; - Empfangen eines Abstimmungsversatz für jedes Strommodell und Einstellen jedes Strommodell auf Grundlage eines entsprechenden Abstimmungsversatzes, wobei der Abstimmungsversatz ein Multiplizierer ist, der auf jedes Referenzsteuersignal (R1;R2;R3) angewendet wird, um jedes Referenzsteuersignal (R1;R2;R3) einzustellen, so dass eine CCT des Lichtausgangs der Leuchte (10) der gewünschten CCT entspricht; und - Empfangen einer neuen CCT; und - Erzeugen eines neuen Stroms für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der neuen CCT unter Verwendung eines entsprechenden Strommodells, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der neuen CCT fällt.
Leuchte (10) nach Anspruch 24, wobei das weiße Licht einen Farbwiedergabe-Indexpegel von über 90 aufweist.
Leuchte (10) nach Anspruch 25, wobei der CCT-Bereich wenigstens 3000 K bis 4000 K ist.
Leuchte (10) nach Anspruch 26, wobei das Strommodell für jede Kette (S1; S2; S3) ferner den Strom als eine Funktion der Temperatur und eines Abdunkelungspegels definiert, das Treibermodul (30) ferner konfiguriert ist, eine Temperatur und einen gewünschten Abdunkelungspegel zu empfangen, und den Strom für jede Kette (S1; S2; S3) auf Grundlage der gewünschten CCT, der Temperatur und des gewünschten Abdunkelungspegels unter Verwendung des entsprechenden Strommodells zu erzeugen, so dass das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) sich mischt, um das weiße Licht mit einem Farbpunkt zu bilden, der entlang der Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT und mit dem gewünschten Abdunkelungspegel fällt, unabhängig von der Temperatur.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei sich das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) mischt, um weißes Licht mit einem Farbpunkt innerhalb einer ZweiSchritt-MacAdam-Ellipse einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT zu bilden.
Leuchte (10) nach Anspruch 24, wobei sich das Licht von jeder Kette (S1; S2; S3) mischt, um weißes Licht mit einem Farbpunkt innerhalb einer ZweiSchritt-MacAdam-Ellipse einer Schwarzkörper-Ortskurve bei der gewünschten CCT zu bilden.
Leuchte (10) nach Anspruch 1, wobei das Treibermodul (30) einen DC-DC-Wandler (112) für jede Kette (S1; S2; S3) umfasst, wobei jeder DC-DC Wandler (112) konfiguriert ist, einen Strom für seine jeweiligen Kette (S1; S2; S3) zu erzeugen.