DE202010005328U1

DE202010005328U1 - LED-Lampe mit einstellbarer Farbtemperatur des darin enthaltenen LED-Moduls

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Publication number: DE202010005328U1
Application number: DE202010005328U
Authority: DE
Original assignee: Davinci Industrial Inc
Current assignee: Davinci Industrial Inc
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2020-04-30

Abstract

LED-Modul, umfassend:
– eine Mehrzahl von LED-Strängen (18), von denen jeder aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs (181) besteht, wobei die LED-Stränge (18) bezüglich einer Mittelachse einer Grundplatte (22) koaxial angeordnet sind;
– eine Mehrzahl von Treibern (16), von denen jeder mit einem entsprechenden LED-Strang (18) verbunden ist, um die LED-Stränge (18) mit veränderlichen Treiberströmen versorgen können, wodurch jeder LED-Strang (18) ausgelöst und seine Farbtemperatur entsprechend verändert werden kann;
– einen mit eine Mehrzahl von Treibern (16) verbundenen Regler (14), der eine Mehrzahl von Ausgangssignalen erzeugt und diese in Reaktion auf einen voreingestellten Wert an die Treiber (16) ausgibt, um die Farbtemperatur einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Lampe mit einstellbarer Farbtemperatur.
Die Farbtemperatur der gegenwärtigen Weißlicht-LEDs liegt im Bereich zwischen 2.700 K bis 7.000 K. Wenn eine Weißlicht-LED jedoch mit niedriger Farbtemperatur genutzt wird, gilt sie als nicht ideal in der Effektivität der Lichtaussendung und in ihrer Massenproduktion. Deswegen wird sie allgemein als Lichtquelle mit hoher Farbtemperatur genutzt. Obwohl Licht von Lichtquellen mit hoher Farbtemperatur heller ist, ist es nicht so weich wie Licht von Lichtquellen mit niedriger Farbtemperatur. Wenn jedoch die Herstellung einer Weißlicht-LED mit niedriger Farbtemperatur beabsichtigt ist, kann das benutzte fluoreszierende Pulver eine Minderung der Lichtaussendungseffizienz und der Zuverlässigkeit hervorrufen, wodurch sich die Produktionskosten erhöhen und die Einsatzmöglichkeiten verringern können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine LED-Lampe mit einstellbarer Farbtemperatur zu schaffen, mit der die Nachteile beim Stand der Technik beseitigt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine LED-Lampe mit einstellbarer Farbtemperatur, die Mehrzahl von LED-Strängen, die miteinander in Serie geschaltet und koaxial zu einer Mittelachse einer Grundplatte angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Treibern, die jeweils mit dem entsprechenden LED-Strang verbunden sind und zum Liefern regulierbarer Treiberströme dient, um jeden der LED-Stränge jeweils auszulösen und die Farbtemperatur der jeweiligen LED-Stränge einzustellen, umfasst.
Durch die oben erwähnten technischen Vorschläge werden folgende Vorteile der vorliegenden Erfindung realisiert:
Die Treiberströme, die zum Auslösen der parallel geschalteten LED-Stränge genutzt werden, sind in Reaktion auf den voreingestellten Werten einstellbar, wodurch die Farbtemperatur der LED-Lampe veränderbar ist; weiterhin hat die Summe der zu LED-Strängen gelieferten Treiberströme einen beständigen Wert, so dass der gesamte Stromverbrauch der LED-Lampe unverändert bleibt, während das Einstellen der Farbtemperatur abläuft.
Im Folgenden werden die eingesetzten technischen Inhalte, Maßnahmen und Funktionen der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen LED-Moduls.
1A zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen LED-Moduls.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED-Lampe.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Einstellen der Farbtemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahren zum Einstellen der Farbtemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 1 ersichtlich, umfasst ein LED-Modul 1 eine Gleichrichter-Schaltkreis 10, einen Gleichspannungswandler-Schaltkreis 12, einen Regler 14, eine Mehrzahl von Treibern 16, eine Mehrzahl von LED-Strängen 18 und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 20. Die LED-Stränge 18 bestehen aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs 181.
Der Gleichrichter-Schaltkreis 10 wird genutzt, um ein Wechselstromsignal von einer Spannungsquelle, z. B. von einem öffentlichen Netzstromverteilersystem zu empfangen und das Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal umzuwandeln. Der zwischen dem Gleichrichter-Schaltkreis 10 und dem Regler 14 geschaltete Gleichspannungswandler-Schaltkreis 12 wandelt das gleichgerichtete Signal um und sendet das umgewandelte Gleichstromsignal zum Regler 14. Der mit den Treibern 16 verbundene Regler 14 erhält das Gleichstromsignal, generiert eine Mehrzahl von Ausgangssignalen und sendet die Ausgangssignale gemäß den voreingestellten Werten zu den Treibern 16. Die Treiber 16 sind zwischen dem Regler 14 und den LED-Strängen 18 geschaltet, wobei jeder ED-Strang 18 aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs 181 besteht. Die Treiber 16 liefern Treiberströme, um die LED-Stränge 18 jeweils gemäß den erhaltenen Ausgangssignalen auszulösen. Der im Regler 14 gespeicherte, voreingestellte Wert hat einen Ausgangswert, kann jedoch durch die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 20 verändert werden. Wenn der voreingestellte Wert verändert wird, kann ein auf die Veränderung hinweisendes, anderes Signal den Regler 14 veranlassen, andere Ausgangssignale an die Treiber 16 zu senden, die daraufhin andere Treiberströme an die LED-Stränge 18 ausgeben, um dadurch die Farbtemperaturen des LED-Moduls einzustellen.
Das Ausführungsbeispiel aus 1 umfasst sechs LED-Stränge 18, von denen jeder sechs LEDs 181 enthält, wobei dieses Ausführungsbeispiel nur zur Verdeutlichung gedacht ist. Der Regler 14 kann sechs Ausgangssignale an die sechs LED-Stränge 18 ausgeben. Die sechs Ausgangssignale können in binärer Form jeweils als „1” oder „0” für „ein-” oder „ausgeschaltet” vorliegen. Wenn z. B. der voreingestellte Wert 7.000 K ist, wird das Ausgangssignal „1” übertragen, um die drei mit den LED-Strängen 18 mit Farbtemperatur von 7.000 K in Serie geschalteten Treiber 16 auszulösen, um die Treiberströme auf die LED-Stränge 18 auszugeben. Inzwischen werden die Ausgangssignale „0” geschickt, um die anderen drei mit den ED-Strängen 18 mit Farbtemperatur von 2.800 K in Serie geschalteten Treiber 16 auszulösen, um keine Treiberströme auf die LED-Stränge 18 auszugeben, damit die Farbtemperatur des LED-Moduls 1 bei 7.000 K sein kann.
Da der Regler 14 eine gleichbleibende Spannung liefert, kann die Summe der Werte der Treiberströme im Wesentlichen unverändert bleiben, obwohl der voreingestellte Wert verändert werden kann. Der Wert des Treiberstromes wird durch das vom Regler 14 erzeugte Ausgangssignal bestimmt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 1 wird ein Strom von 1.050 Milliampere (mA) an den Regler 14 geliefert. Der Regler 14 ist konfiguriert, verschiedene Ausgangsströme, die in der Summe 1.050 mA entsprechen, zu liefern. Wenn z. B. der voreingestellte Wert der Farbtemperatur 2.800 K beträgt, werden drei Treiberströme á 350 mA an die LED-Stränge 18 mit der Farbtemperatur 2.800 K geliefert, während kein Treiberstrom (0 mA) an die LED-Stränge 18 mit der Farbtemperatur 7.000 K geliefert wird.
Außerdem können die Treiberströme von 150 mA oder 200 mA jeweils an die LED-Stränge 18 mit der Farbtemperatur 2.800 K bzw. 7.000 K geliefert werden, während der voreingestellte Wert auf einen anderen Farbtemperatur-Wert, z. B. 5.000 K, eingestellt worden ist. Infolge der Veränderung der an jeden LED-Strang 18 gelieferten Treiberströme kann die beim LED-Modul 1 beabsichtigte Farbtemperatur erreicht werden. Die Werte der den LED-Strängen 18 zugewiesenen Treiberströme mit der Farbtemperatur 2.800 K dürfen nicht dieselben sein wie die derjenigen LED-Stränge 18 mit der Farbtemperatur 7.000 K.
Der gesamte Stromverbrauch des erfindungsgemäßen LED-Moduls 1 bleibt im Wesentlichen unverändert, ohne Rücksicht auf Veränderungen des voreingestellten Wertes, da die Summe der Werte aller Treiberströme unverändert bleibt. Mit anderen Worten bleibt der gesamte Stromverbrauch des LED-Moduls 1 selbst bei unterschiedlichen Farbtemperaturen unverändert.
1 steht in Verbindung mit 1A, in der ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen LED-Moduls gezeigt wird, wobei ein LED-Modul-Kontrollsystem 1' auch eine zwischen eine Mehrzahl von Treibern 16 und dem Regler 14 geschaltete Rückkopplungseinheit 24 enthalten kann, die die Treiberströme der Treiber 16 ermittelt und ein Rückkopplungssignal an Regler 14 zurücksendet, um die Ausgangssignale anzupassen.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen LED-Lampe 3, die eine Grundplatte 22 und eine Mehrzahl von LED-Strängen 18' umfasst. Die LED-Stränge 18' bestehen aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs, die koaxial zu einer Mittelachse der Grundplatte 22 angeordnet sind. Gemäß 2 bestehen die LED-Stränge 18' aus einem ersten LED-Strang 183, einem zweiten LED-Strang 185, einem dritten LED-Strang 187, einem vierten LED-Strang 19, einem fünften LED-Strang, 191 und einem sechsten LED-Strang 193. Jeder LED-Strang kann aus sechs in Serie geschalteten LEDs bestehen.
Die LEDs 1830 des ersten LED-Stranges 183 sind koaxial kreisförmig mit einem ersten Radius R₁ um die Mittelachse angeordnet. Die LEDs 1850 des zweiten LED-Stranges 185 sind koaxial kreisförmig angeordnet mit einem Radius R₂ um die Mittelachse, wobei der Radius R₁ kleiner als der zweite Radius R₂ ist. Die LEDs 1870 des dritten LED-Stranges 187 sind koaxial kreisförmig mit einem Radius R₃ bezüglich der Mittelachse angeordnet, wobei der zweite Radius R₂ gleich dem Radius R₃ ist. Die LEDs 1890 des vierten LED-Stranges 189 sind koaxial kreisförmig mit einem Radius R₄ bezüglich der Mittelachse angeordnet, die LEDs 1910 des fünften LED-Stranges sind ebenfalls koaxial mit einem Radius R₅ bezüglich der Mittelachse angeordnet, wobei der Radius R₄ dem fünften Radius R₅ entspricht und größer ist als der zweite Radius R₂ und der dritte Radius R₃. Die LEDs 1930 des sechsten LED-Stranges 193 sind koaxial kreisförmig angeordnet, mit einem Radius R₆ bezüglich der Mittelachse, wobei der sechste Radius R₆ größer ist als der vierte Radius R₄ und der fünfte Radius R₅.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen der erste LED-Strang 183, der vierte LED-Strang 189 und der fünfte LED-Strang 191 aus einer Mehrzahl von LEDs 1830, 1890, 1910 mit der Farbtemperatur 2.800 k. Der zweite LED-Strang 185, der dritte LED-Strang 187 und der sechste LED-Strang 193 bestehen aus einer Mehrzahl von LEDs 1850, 1870, 1930 mit der Farbtemperatur 7.000 K. Die vorgenannte Anordnung der LED-Stränge wird genutzt, um die Ausleuchtung des LED-Moduls 1 zu verbessern, sodass eine bessere Ausleuchtung erreicht werden kann.
Weiter wird es auf 3 in Verbindung mit 1 verwiesen.
In Schritt S101 wird ein Regler der LED-Lampe konfiguriert, einen voreingestellten Wert einer in dem Regler gespeicherten Farbtemperatur zu lesen, oder ein Anzeigesignal für einen veränderten voreingestellten Wert der Farbtemperatur zu erhalten. In Schritt S103 generiert der Regler eine Mehrzahl von Ausgangssignalen und schickt sie an eine Mehrzahl von Treibern. In Schritt S105 können die Treiber eine Mehrzahl von Treiberströmen entsprechend den erhaltenen Ausgangssignalen für eine Mehrzahl von in Serie geschalteten LED-Strängen ausgeben. Der Treiberstrom wird genutzt, um das Leuchten der LED-Stränge auszulösen. Der höhere Treiberstrom entspricht dem helleren LED-Strang.
Zusätzlich kann das Verfahren einen Rückkopplungsprozess beinhalten, um sicherzustellen, dass die Farbtemperatur entsprechend dem veränderten voreingestellten Wert eingestellt wird. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen der Farbtemperatur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 4 dargestellte Verfahren umfasst die Schritte S301 bis S305, gleichbedeutend mit den Schritten S101 bis S105 in 3. Weiterhin ermöglicht das Verfahren in Schritt S307 festzustellen, ob die gewünschte Farbtemperatur der LED-Lampe erreicht wurde. In diesem Fall wird die Rückkopplungsschleife beendet. Andernfalls wird ein Rückkopplungssignal in Schritt S309 an den Regler 14 zurückgeschickt, wodurch in Schritt S311 der Regler die in Reaktion auf das Rückkopplungssignal erzeugten Ausgangssignale gemäß dem voreingestellten Wert bzw. dem veränderten voreingestellten Wert anpasst. Danach kann das Verfahren die gleichen Schritte S305 bis S307 wiederholen.

1: LED-Modul
10: Gleichrichter-Schaltkreis
12: Gleichspannungswandler-Schaltkreis
14: Regler
16: Treiber
18: LED-Strang
181: LED
20: Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle
1': LED-Modul
18': LED-Strang
24: Rückkopplungseinheit
3: LED-Lampe
183: erster LED-Strang
185: zweiter LED-Strang
187: dritter LED-Strang
189: vierter LED-Strang
191: fünfter LED-Strang
193: sechster LED-Strang
1830, 1850, 1870, 1890, 1910, 1930: LEDs
22: Grundplatte
R₁: erster Radius
R₂: zweiter Radius
R₃: dritter Radius
R₄: vierter Radius
R₅: fünfter Radius
R₆: sechster Radius

Claims

LED-Modul, umfassend: – eine Mehrzahl von LED-Strängen (18), von denen jeder aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs (181) besteht, wobei die LED-Stränge (18) bezüglich einer Mittelachse einer Grundplatte (22) koaxial angeordnet sind; – eine Mehrzahl von Treibern (16), von denen jeder mit einem entsprechenden LED-Strang (18) verbunden ist, um die LED-Stränge (18) mit veränderlichen Treiberströmen versorgen können, wodurch jeder LED-Strang (18) ausgelöst und seine Farbtemperatur entsprechend verändert werden kann; – einen mit eine Mehrzahl von Treibern (16) verbundenen Regler (14), der eine Mehrzahl von Ausgangssignalen erzeugt und diese in Reaktion auf einen voreingestellten Wert an die Treiber (16) ausgibt, um die Farbtemperatur einzustellen.
LED-Modul nach Anspruch 1, ferner umfassend: – einen Gleichrichter-Schaltkreis (10), der zum Gleichrichten eines Wechselstrom-Signals dient, um ein Gleichrichtsignal zu erzeugen; und einen Gleichspannungswandler-Schaltkreis (12), der zwischen dem Gleichrichter-Schaltkreis (10) und dem Regler (14) geschaltet ist, um das Gleichrichtsignal umzuwandeln und somit ein Gleichstromsignal zu generieren, das an den Regler (14) geschickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (14) konfiguriert wird, das Gleichstromsignal zu empfangen, um die Treiber (16) gemäß dem voreingestellten Wert auszulösen.
LED-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der voreingestellte Wert ein in dem Regler (14) gespeicherter Ausgangswert ist, um jedes Ausgangssignal, das jeweils an jeden der Treiber (16) geschickt wird, zu bestimmen, um dadurch den Treiberstrom jedes Treibers (16) zu kontrollieren.
LED-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Werte der Treiberströme im Wesentlichen unverändert bleibt.
LED-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Werte der Treiberströme von 0 bis 350 Milliampere (mA) reichen kann.
LED-Modul nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (20), die mit dem Regler (14) gekoppelt ist, wodurch eine Veränderung des voreingestellten Wertes ermöglicht wird.
LED-Modul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Stromverbrauch des LED Moduls (1) im Wesentlichen unverändert bleibt.
LED-Modul nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass den LED-Strängen (18) verschiedene Farbtemperaturen zugeordnet sind.
LED-Modul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul ferner eine Rückkopplungseinheit (24) enthält, die zwischen der Mehrzahl von Treibern (16) und dem Regler (14) geschaltet ist, um dadurch jeden der Treiberströme zu ermitteln, bevor ein Rückkopplungssignal zum Regler (14) zurückgeschickt wird.
LED-Lampe, umfassend – eine Grundplatte (22); und – ein LED-Modul (1) mit einer Mehrzahl von LED-Strängen (18), von denen jeder aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten LEDs (181) besteht, einer Mehrzahl von Treibern (16), von denen jeder mit einem entsprechenden LED-Strang (18) verbunden ist, und einem Regler (14), der mit den Treibern (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Stränge (18) koaxial bezüglich einer Mittelachse der Grundplatte (22) angeordnet sind; und dass der durch die Treiber (16) ausgegebene und gemäß dem voreingestellten Wert an den LED-Strang (18) geschickte Treiberstrom einer einstellbaren Farbtemperatur entspricht.
LED-Lampe nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass den LED-Strängen (18) der LED-Lampe (3) verschiedene Farbtemperaturen zugeordnet sind.
LED-Lampe nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Werte der Treiberströme im Wesentlichen unverändert bleibt.
LED-Lampe nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Farbtemperatur Werte von 2.800 K bis 7.000 K reicht.
LED-Lampe nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Stromverbrauch der LED-Lampe (3) im Wesentlichen unverändert bleibt.