DE202013004095U1

DE202013004095U1 - LED lighting system

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Publication number: DE202013004095U1
Application number: DE202013004095U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2023-05-04

Abstract

Beleuchtungssystem mit zwei oder mehr Leuchtdioden (13, 14) und einer gemeinsamen Stromversorgungseinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Leuchtdioden (13, 14) in mindestens zwei Strompfaden angeordnet sind und die Stromversorgungseinheit (10) ausgebildet ist, eine elektrische Gesamtleistung in Abhängigkeit eines Steuerparameters einstellbar auf die mindestens zwei Strompfade aufzuteilen.Lighting system comprising two or more light-emitting diodes (13, 14) and a common power supply unit (10), characterized in that the two or more light emitting diodes (13, 14) are arranged in at least two current paths and the power supply unit (10) is formed, an electrical Total power depending on a control parameter adjustable to the at least two current paths split.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit LED-Leuchtelementen und einer gemeinsamen Stromversorgungseinheit sowie eine Stromversorgungseinheit für ein solches Beleuchtungssystem.The present invention relates to a lighting system with LED lighting elements and a common power supply unit and a power supply unit for such a lighting system.

Der Einsatz von Leuchtdioden (kurz LEDs von engl. light-emitting diodes) zu Beleuchtungszwecken spielt wegen der hohen Energieeffizienz, der langen Lebensdauer und den technischen Fortschritten, was deren Leuchtstärke und spektrale Charakteristik betrifft, eine zunehmend wichtige Rolle.The use of light-emitting diodes (LEDs) for illumination purposes plays an increasingly important role in terms of their luminous intensity and spectral characteristics because of their high energy efficiency, long service life and technical advances.

Meist werden mehrere Leuchtdioden zu LED-Leuchtmitteln integriert, die für den direkten Anschluss an das Wechselstromnetz mit Gleichrichtern, Kondensatoren zur Glättung und Vorwiderständen zur Strombegrenzung ausgestattet sind. Dies wirkt sich einerseits nachteilig auf die Verlustleistung und damit die Energieeffizienz aus, und hat anderseits vor allen bei großen Beleuchtungsinstallationen einen störenden Einfluss auf den Phasenwinkel und damit den Blindleistungsanteil im Wechselstromnetz.In most cases, several light-emitting diodes are integrated into LED light sources which are equipped with rectifiers, smoothing capacitors and current limiting resistors for direct connection to the AC mains. On the one hand, this has a disadvantageous effect on the power loss and thus the energy efficiency, and on the other hand has a disturbing effect on the phase angle and thus the reactive power component in the AC network, especially in the case of large lighting installations.

Bekannt sind auch Beleuchtungssysteme, bei denen mehrere Leuchtdioden über eine gemeinsame Stromversorgung mit Netzteil und Stromregelung gespeist werden. Hierbei wird die Strom- und Spannungsversorgung speziell auf die Anzahl der zu betreibenden Leuchtdioden ausgelegt, so dass solche Beleuchtungssysteme nicht sehr flexibel einsetzbar sind. Darüber hinaus sind am Markt auch modulare Beleuchtungssysteme bekannt, bei dem eine für den geplanten Anwendungsbereich passende Stromversorgungseinheit aus einer breiten Palette ausgewählt werden kann.Also known are lighting systems in which a plurality of LEDs are powered by a common power supply with power supply and power control. Here, the power and voltage supply is designed specifically for the number of LEDs to be operated, so that such lighting systems are not very flexible. In addition, modular lighting systems are also known on the market, in which a suitable for the intended application power supply unit can be selected from a wide range.

Beim Einsatz von Leuchtdioden ist es grundsätzlich auch möglich, eine Dimmfunktion zu realisieren. Diese erfolgt meist durch sogenannte Pulsweitenmodulation, also dem schnellen EIN/AUS Schalten der Versorgungsspannung. Dies ist möglich, da Leuchtdioden im Gegensatz zu Glühlampen oder Energiesparlampen unempfindlich gegenüber Schaltvorgängen sind. Allerdings kann es hierbei gerade bei stark gedimmter Beleuchtung zu einem wahrnehmbaren Flimmern kommen.When using light-emitting diodes, it is basically also possible to realize a dimming function. This is usually done by so-called pulse width modulation, ie the fast ON / OFF switching of the supply voltage. This is possible since light-emitting diodes, in contrast to incandescent lamps or energy-saving lamps, are insensitive to switching operations. However, this can lead to perceptible flicker, especially with heavily dimmed lighting.

Anders als bei Glühlampen hängt die Farbtemperatur einer Leuchtdiode allenfalls gering von deren Leuchtintensität ab. Leuchtdioden weisen technologiebedingt ein schmalbandiges Farbspektrum auf. Weiße Leuchtdioden werden durch Kombination schmalbandiger blauer oder ultravioletter Leuchtdioden mit breitbandigen Lumineszenzfarbstoffen realisiert, wobei die resultierende Farbtemperatur von der Art und Mischung der Lumineszenzfarbstoffe abhängt und nicht veränderbar ist.Unlike incandescent lamps, the color temperature of a light-emitting diode depends at most on its luminous intensity. Due to the technology, light-emitting diodes have a narrow-band color spectrum. White light-emitting diodes are realized by combining narrow-band blue or ultraviolet light-emitting diodes with broadband luminescent dyes, the resulting color temperature depending on the type and mixture of luminescent dyes and can not be changed.

Daneben sind auch mehrfarbige Leuchtdioden bekannt, bei denen zwei oder mehr Teil-LEDs unterschiedlicher Farbe wie z. B. rot, grün und blau, in einem Gehäuse integriert werden, so dass durch unterschiedliche Ansteuerung verschiedene Farbmischungen möglich sind. Die derzeit verfügbaren mehrfarbigen Leuchtdioden weisen aber gegenüber weißen Leuchtdioden eine geringere Effizienz und Leuchtstärke auf.In addition, multicolor LEDs are known in which two or more partial LEDs of different colors such. B. red, green and blue, are integrated in a housing, so that different color mixtures are possible by different control. However, currently available multicolor LEDs have a lower efficiency and brightness compared to white LEDs.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein verbessertes LED-Beleuchtungssystem sowie eine Stromversorgungseinheit für ein solches LED-Beleuchtungssystem zu schaffen.The invention has for its object to provide an improved LED lighting system and a power supply unit for such a LED lighting system.

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.These and other objects are achieved according to the invention by the features of the independent claims. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Beleuchtungssystem mit zwei oder mehr Leuchtdioden und einer gemeinsamen Stromversorgungseinheit geschaffen, bei dem die zwei oder mehr Leuchtdioden in mindestens zwei Strompfaden angeordnet sind, und bei dem die Stromversorgungseinheit ausgebildet ist, eine elektrische Gesamtleistung in Abhängigkeit eines Steuerparameters einstellbar auf die Strompfade aufzuteilen.According to a first aspect of the invention, an illumination system with two or more light-emitting diodes and a common power supply unit is provided in which the two or more light-emitting diodes are arranged in at least two current paths, and in which the power supply unit is designed, an overall electrical power can be set as a function of a control parameter to divide on the current paths.

Durch die Anordnung von Leuchtdioden in unterschiedlichen Strompfaden lassen sich verschiedene Arten von Leuchtdioden miteinander kombinieren, wobei durch die einstellbare Aufteilung einer vorgegebenen, vorzugsweise vorgebbaren, Gesamtleistung beliebige Lichtmischungen bei gleichbleibender elektrischer Leistung ermöglicht werden.By arranging light-emitting diodes in different current paths, different types of light-emitting diodes can be combined with one another, whereby any desired light mixtures with constant electrical power are made possible by the adjustable division of a predetermined, preferably predeterminable, overall performance.

Auf diese Weise können unterschiedliche Arten von Leuchtdioden zu LED-Leuchtelementen kombiniert werden, wobei die Leuchtdioden jedes Strompfades für eine maximal zulässige Leistung ausgelegt werden können. Die Gesamtleistung ist bis hin zur maximal zulässigen Leistung einstellbar. Die variable Aufteilung der eingestellten Gesamtleistung kann für jeden der Strompfade zwischen 0 und 100% betragen, wobei die Summe über alle Strompfade 100% ergibt. Es kann also entweder jeweils einer der Strompfade alleine mit der Gesamtleistung beaufschlagt werden, oder eine beliebige Aufteilung der Gesamtleistung gewählt werden, ohne dass die für die LED-Leuchtelemente maximal zulässige Leistung überschritten wird. Bei jeder möglichen Aufteilung kann somit eine maximale Lichtausbeute erhalten werden, ohne dass die LED-Leuchtelemente überhitzen können.In this way, different types of light emitting diodes can be combined into LED lighting elements, wherein the light emitting diodes of each current path can be designed for a maximum allowable power. The total power is adjustable up to the maximum permissible power. The variable distribution of the set total power for each of the current paths can be between 0 and 100%, the sum across all current paths being 100%. Thus, either one of the current paths alone can be subjected to the total power alone, or any division of the total power can be selected without exceeding the maximum permissible power for the LED lighting elements. With every possible division, a maximum light output can thus be obtained without the LED lighting elements being able to overheat.

Vorzugsweise können weiße Hochleistungs-Leuchtdioden mit unterschiedlichen Farbtemperaturen von beispielsweise 3000 K und 4000 K zum Einsatz kommen.Preferably, white high power light emitting diodes with different Color temperatures of, for example, 3000 K and 4000 K are used.

Hierdurch lassen sich durch Mischung der Lichtanteile im Bereich zwischen den Weißtönen der Leuchtdioden stufenlos alle möglichen Farbtemperaturen erzeugen.As a result, by mixing the light components in the area between the white tones of the light emitting diodes, all possible color temperatures can be generated steplessly.

Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen im Einzelhandelsbereich, beispielsweise in Kaufhäusern oder zur Beleuchtung von Schaufenstern. Durch geeignete Wahl der Farbtemperatur kann verkaufspsychologisch auf das Kaufverhalten der Kunden Einfluss genommen werden. So kann die Beleuchtung beispielsweise tageszeitabhängig variiert oder unterschiedlichen Warengruppen optimal angepasst werden. Beispielsweise ist bekannt, dass „kühlere” Lichtfarben von 4000 K und höher Frische und Dynamik suggerieren, während warmtonige Lichtfarben mit etwa 3000 K farbbetonte Brillanz bis hin zu Behaglichkeit ausstrahlen.This is particularly advantageous in retail applications, for example in department stores or for the illumination of shop windows. Through a suitable choice of the color temperature, sales psychology can influence the purchasing behavior of the customers. For example, the lighting can be varied according to the time of day or optimally adapted to different product groups. For example, it is known that "cooler" light colors of 4,000 K and higher suggest freshness and dynamism, while warm-toned light colors emit color-emphasized brilliance of up to 3,000 K, all the way to cosiness.

Wenn in der Stromversorgungseinheit außerdem eine Stromregelschaltung vorgesehen wird, mittels der die elektrische Gesamtleistung vorgebbar ist, so kann durch Regelung der Stromstärke die Leuchtstärke der Leuchtdioden unabhängig von der aktuellen Aufteilung der Gesamtleistung auf die zwei oder mehr Strompfade eingestellt werden. Damit lässt sich die Lichtintensität ohne Änderung der eingestellten Farbtemperatur beliebig dimmen.If in the power supply unit also a current control circuit is provided, by means of which the total electrical power can be predetermined, then the luminous intensity of the light emitting diodes can be adjusted independently of the current distribution of the total power to the two or more current paths by controlling the current intensity. This allows the light intensity to be dimmed as desired without changing the set color temperature.

Eine besonders einfach und kostengünstig zu realisierende Lösung bietet sich, wenn die Stromversorgungseinheit Leistungsschalter aufweist, die nach einem einstellbaren Schaltzyklus angesteuert werden, um ein Gleichstromsignal im zeitlichen Wechsel auf die Strompfade aufzuteilen. Da wie vorstehend ausgeführt, Leuchtdioden unempfindlich gegenüber Schaltvorgängen sind, kann so eine über Strom und Spannung vorgegebene Gesamtleistung in Abhängigkeit eines durch die Schaltzeitpunkte definierten Pulsbreitenverhältnisses auf die zwei oder mehr Strompfade aufgeteilt werden.A particularly simple and inexpensive to implement solution is useful when the power supply unit comprises circuit breakers, which are driven by an adjustable switching cycle to divide a DC signal in temporal change to the current paths. Since, as stated above, light-emitting diodes are insensitive to switching operations, a total power predetermined by current and voltage can thus be divided between the two or more current paths as a function of a pulse width ratio defined by the switching times.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die mindestens zwei Strompfade von der Stromversorgungseinheit über separate Zuleitungen mit alternierend geschalteten Gleichstromsignalen versorgt.In an advantageous embodiment, the at least two current paths are supplied by the power supply unit via separate supply lines with alternatingly connected direct current signals.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Stromversorgungseinheit kapazitive und/oder induktive Energiespeicher aufweist, die derart geschaltet sind, dass eine Überlappung der Einschaltzeiten zweier gemäß des Schaltzyklus nacheinander angesteuerter Strompfade erzielt wird. Hierdurch wird eine konstantere Belastung der Gleichstromquelle ermöglicht.In this case, it is particularly advantageous if the power supply unit has capacitive and / or inductive energy stores which are connected in such a manner that an overlap of the switch-on times of two current paths which are actuated one after the other according to the switching cycle is achieved. This allows a more constant load on the DC source.

Alternativ ist es auch möglich, zwei Strompfade über eine gemeinsame Zuleitung anzusteuern. In diesem Fall werden die Leuchtdioden in den beiden Strompfaden gegenpolig zueinander geschaltet. Zur Stromversorgung dient dann ein Spannungssignal mit alternierenden positiven und negativen Signalanteilen.Alternatively, it is also possible to control two current paths via a common supply line. In this case, the light emitting diodes in the two current paths are connected in opposite polarity to each other. For power supply then serves a voltage signal with alternating positive and negative signal components.

Anstelle einer geschalteten Aufteilung der vorgewählten Gesamtleistung ist es auch möglich, separate Stromregelschaltungen für die mindestens zwei Strompfade vorzusehen, deren Regelpunkte von einer gemeinsamen Steuerung derart eingestellt werden, dass in Summe die vorgegebene Gesamtleistung erhalten wird.Instead of a switched division of the preselected total power, it is also possible to provide separate current control circuits for the at least two current paths whose control points are set by a common control such that in total the predetermined total power is obtained.

Für große Beleuchtungsprojekte mit einer Vielzahl von LED-Leuchtelementen kann es erforderlich werden, mehrere Stromversorgungseinheiten für unterschiedliche Beleuchtungsstränge zu verwenden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Stromversorgungseinheiten als Einschübe oder Steckkarten auszubilden und in einem gemeinsamen Einschubgehäuse zu kombinieren. In dem Einschubgehäuse kann dann zusätzlich eine programmierbare Steuereinheit vorgesehen werden, die über eine digitale Schnittstelle, beispielsweise eine I²C-Schnittstelle, die einzelnen Stromversorgungseinheiten steuert.For large lighting projects with a variety of LED lighting elements, it may be necessary to use multiple power supply units for different lighting strands. In this case, it is particularly advantageous to design the power supply units as plug-in modules or plug-in cards and to combine them in a common plug-in housing. In addition, a programmable control unit can be provided in the plug-in housing which controls the individual power supply units via a digital interface, for example an I ² C interface.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein modulares Beleuchtungssystem vorgesehen, welches eine variable Anzahl LED-Leuchtelemente und eine gemeinsame Stromversorgungseinheit umfasst. Die Stromversorgungseinheit weist einen einstellbaren Spannungswandler auf, mit dem eine maximale Versorgungsspannung in Abhängigkeit einer Anzahl und/oder Art in Reihe geschalteter LED-Leuchtelemente vorgebbar ist, sowie eine Stromregelschaltung, mit welcher eine elektrische Gesamtleistung für den Betrieb der LED-Leuchtmittel einstellbar ist.According to a second aspect of the present invention, there is provided a modular lighting system comprising a variable number of LED lighting elements and a common power supply unit. The power supply unit has an adjustable voltage converter with which a maximum supply voltage in dependence on a number and / or type of series-connected LED lighting elements can be predetermined, and a current control circuit with which a total electrical power for the operation of the LED lighting means is adjustable.

Vorzugsweise ist der Spannungswandler als Aufwärtsregler ausgebildet, der aus einer niedrigeren DC-Eingangsspannung die Versorgungsspannung erzeugt. Hierdurch kann ein sehr weiter Bereich möglicher Ausgangsspannungen und damit ein sehr großer Anwendungsbereich abgedeckt werden.Preferably, the voltage converter is designed as a step-up regulator, which generates the supply voltage from a lower DC input voltage. As a result, a very wide range of possible output voltages and thus a very wide range of applications can be covered.

Das Beleuchtungssystem kann zusätzlich auch mit Sensorik ausgestattet werden, um die einzelnen Beleuchtungsstränge je nach Lichtintensität zu regeln. Mit Hilfe von Helligkeitssensoren kann die Beleuchtungsintensität je nach Bedarf, beispielsweise in Abhängigkeit von Tageslichteinfall, geregelt werden. Daneben kann auch die Farbtemperatur in Abhängigkeit beispielsweise der Tageszeit oder der Tageslichtfarbe geregelt werden. Hierdurch kann Einfluss auf die Leistungskurve von Mitarbeitern oder das Kaufverhalten von Kunden genommen werden. Auch Bewegungsmelder und andere Erkennungsmodule können angeschlossen werden.The lighting system can also be equipped with sensors to control the individual lighting strands depending on the light intensity. With the aid of brightness sensors, the illumination intensity can be regulated as required, for example as a function of daylight incidence. In addition, the color temperature can be regulated depending on, for example, the time of day or the daylight color. This can influence the performance curve of employees or the buying behavior of customers. Motion detectors and other detection modules can also be connected.

Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stromversorgungseinheit für ein Beleuchtungssystem geschaffen, welche einen einstellbaren Spannungswandler, mit dem in Abhängigkeit einer Anzahl und/oder Art verwendeter LED-Leuchtelemente eine maximale Versorgungsspannung vorgebbar ist, und eine Stromregelschaltung, mit der eine elektrische Gesamtleistung für den Betrieb der LED-Leuchtelemente einstellbar ist, aufweist.According to a third aspect of the present invention, a power supply unit is provided for an illumination system, which is an adjustable voltage converter, with a maximum supply voltage can be predetermined depending on a number and / or type of LED lighting elements used, and a current control circuit, with a total electrical power for the operation of the LED lighting elements is adjustable, has.

Wird der Spannungswandler als stromgeregelter Aufwärtswandler ausgebildet, so kann ein sehr weiter Anwendungsbereich möglicher Ausgangsspannungen abgedeckt werden.If the voltage converter is designed as a current-controlled boost converter, a very wide range of possible output voltages can be covered.

Vorzugsweise wird eine Verteilerschaltung vorgesehen, mit der eine elektrische Gesamtleistung in Abhängigkeit eines Steuerparameters einstellbar auf mindestens zwei Strompfade aufteilbar ist. Hiermit kann die vorstehend beschriebene Farbwechselfunktion realisiert werden.Preferably, a distribution circuit is provided, with which a total electrical power can be divided into at least two current paths as a function of a control parameter. With this, the above-described color change function can be realized.

Eine besonders einfache Implementierung ergibt sich mittels Leistungsschaltern und einer Steuerung, die ausgebildet ist, die Leistungsschalter nach einem einstellbaren Schaltzyklus anzusteuern, um ein Gleichstromsignal im zeitlichen Wechsel auf die Strompfade aufzuteilen.A particularly simple implementation is achieved by means of circuit breakers and a controller which is designed to control the circuit breakers after an adjustable switching cycle in order to divide a DC signal in temporal change to the current paths.

Die Stromversorgungseinheit kann dann zwei oder mehr Anschlüssen zum separaten Anschluss der Strompfade aufweisen, wobei die Verteilerschaltung an den Anschlüssen alternierend geschaltete Gleichstromsignale ausgibt.The power supply unit can then have two or more terminals for the separate connection of the current paths, wherein the distribution circuit outputs alternately switched DC signals at the terminals.

Werden außerdem kapazitive und/oder induktive Energiespeicher vorgesehen, die derart geschaltet sind, dass eine Überlappung der Einschaltzeiten zweier gemäß des Schaltzyklus nacheinander angesteuerter Strompfade erzielt wird, so ergibt sich eine sehr konstante Belastung der Stromquelle.If, in addition, capacitive and / or inductive energy stores are provided which are connected in such a manner that an overlap of the turn-on times of two current paths which are actuated sequentially in accordance with the switching cycle is achieved, the result is a very constant load on the current source.

Alternativ kann die Stromversorgungseinheit einen einzigen Anschluss zur gemeinsamen Versorgung zweier Strompfade aufweisen, wobei die Verteilerschaltung dann an dem Anschluss ein Spannungssignal mit alternierenden positiven und negativen Signalanteilen ausgibt. Hiermit können über eine Anschlussleitung zwei Strompfade versorgt werden, in denen LED gegenpolig angeschlossen werden.Alternatively, the power supply unit may have a single connection for common supply of two current paths, wherein the distribution circuit then outputs at the terminal a voltage signal with alternating positive and negative signal components. This can be supplied via a connecting cable two current paths in which LED are connected opposite polarity.

Anstelle eine stromgeregelte Ausgangsspannung zeitlich auf mehrere Strompfade aufzuteilen, können auch separate Stromregelschaltungen für die mindestens zwei Strompfade vorgesehen werden. Eine gemeinsame Steuerung sorgt dann dafür, dass die Regelparameter der Stromregelschaltungen derart eingestellt werden, dass in Summe die vorgegebene Gesamtleistung erhalten wird.Instead of dividing a current-controlled output voltage in time to a plurality of current paths, separate current control circuits for the at least two current paths can be provided. A common control then ensures that the control parameters of the current control circuits are set such that in total the predetermined total power is obtained.

Vorzugsweise ist die Stromversorgungseinheit mit einer programmierbaren Steuerung zum Steuern einer oder mehrerer Stellgrößen der Stromversorgungseinheit ausgestattet.Preferably, the power supply unit is equipped with a programmable controller for controlling one or more manipulated variables of the power supply unit.

Wird die Stromversorgungseinheit als Einschub für ein Einschubgehäuse mit mehreren Stromversorgungseinheiten ausgeführt, so lassen sich große Beleuchtungsinstallationen mit mehreren separat versorgten Beleuchtungssträngen damit installieren.If the power supply unit is designed as an insert for a plug-in housing with several power supply units, then large lighting installations with several separately supplied lighting strands can be installed with it.

Außerdem wird vorzugsweise eine digitale Schnittstelle vorgesehen, über welche mittels digitaler Steuerbefehle eine oder mehrere Stellgrößen der Stromversorgungseinheit einstellbar sind. Dadurch kann auch eine komplexe Beleuchtungsinstallation auf einfache Weise beispielsweise über digitale Endgeräte wie Tablets, PCs, oder Smartphones gesteuert werden.In addition, a digital interface is preferably provided, via which one or more manipulated variables of the power supply unit can be set by means of digital control commands. As a result, even a complex lighting installation can be controlled in a simple manner, for example via digital terminals such as tablets, PCs, or smartphones.

Als besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich, dass durch die gemeinsame Stromversorgungseinheit störende Oberwellen und Phasenverschiebungen auf der Netzeingangsseite vermindert werden. Zum Betrieb von LEDs an einem Wechselstromnetz ist eine Gleichrichtung erforderlich. Jede Gleichrichtung erzeugt aber störende Oberwellen auf der Netzeingangsseite. Dieser Effekt addiert sich mit der Anzahl der Netzteile auf, die sich wiederum gegenseitig negativ beeinflussen können. Bei hohen Leistungen kann dies zu Netzüberlastung, elektromagnetischer Interferenz und zu einer erhöhten Brandlast führen. Bei dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem mit einer gemeinsamen Stromversorgungseinheit wird dieser Effekt minimiert.A particular advantage of the invention is that disturbing harmonics and phase shifts on the network input side are reduced by the common power supply unit. For operation of LEDs on an AC mains, rectification is required. However, each rectification generates disturbing harmonics on the power input side. This effect adds up to the number of power supplies, which in turn can negatively affect each other. At high power levels this can lead to network overload, electromagnetic interference and increased fire load. In the lighting system according to the invention with a common power supply unit, this effect is minimized.

Vorzugsweise können unerwünschte Oberwellen durch ein zusätzliches, im Netzteil vorgesehenes PFC-Modul (von engl. Power Factor Correction), also einem Leistungsfaktorkorrekturfilter, vermieden werden.Preferably, unwanted harmonics can be avoided by an additional power factor correction (PFC) module provided in the power supply unit, ie a power factor correction filter.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild eines Beleuchtungssystems in einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a block diagram of a lighting system in a first embodiment;

2 die Versorgung von zwei Leuchtdioden über getrennte Zuleitungen; 2 the supply of two LEDs via separate supply lines;

3 die getrennte Versorgung von zwei Leuchtdioden über eine gemeinsame Zuleitung; 3 the separate supply of two LEDs via a common supply line;

4 eine Ausführungsform für ein LED-Leuchtelement mit zwei Gruppen getrennt ansteuerbarer Leuchtdioden; 4 an embodiment of an LED lighting element with two groups of separately controllable LEDs;

5 die Verschaltung der Leuchtdioden einer Gruppe bei dem LED-Leuchtelement aus 4; 5 the interconnection of the LEDs of a group in the LED light element 4 ;

6 ein Prinzipschaltbild einer Schaltung zur Aufteilung einer vorgegebenen elektrischen Gesamtleistung auf in zwei Strompfaden angeordnete Leuchtdioden; 6 a schematic diagram of a circuit for dividing a predetermined total electrical power on arranged in two current paths LEDs;

7 eine Messung des Stromverlaufs in den beiden Strompfaden in 6; 7 a measurement of the current flow in the two current paths in 6 ;

8 ein Prinzipschaltbild einer Spannungs- und Stromregelung zur Stromversorgung von LED-Leuchtelementen; 8th a schematic diagram of a voltage and current control for the power supply of LED lighting elements;

9 die Erzeugung der Ansteuersignale innerhalb der Steuerelektronik bei der Schaltung aus 8; und 9 the generation of the drive signals within the control electronics in the circuit 8th ; and

10 ein alternatives Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungssystem, bei dem zwei getrennte Stromquellen von einer gemeinsamen Steuerung geregelt werden. 10 an alternative embodiment for a lighting system in which two separate power sources are controlled by a common control.

Ein stark vereinfachtes Ausführungsbeispiel für ein LED-Beleuchtungssystem ist in 1 schematisch dargestellt. Es umfasst zwei Leuchtdioden 13, 14 und eine gemeinsame Stromversorgungseinheit 10. Die Leuchtdioden 13, 14 sind in getrennten Strompfaden verschaltet und werden über separate Anschlussleitungen 15, 16 angesteuert.A highly simplified embodiment of an LED lighting system is shown in FIG 1 shown schematically. It includes two LEDs 13 . 14 and a common power supply unit 10 , The light-emitting diodes 13 . 14 are connected in separate current paths and are connected via separate connecting cables 15 . 16 driven.

Die Stromversorgungseinheit weist eine Stromquelle 11, eine Verteilerschaltung 12 und eine Steuerung 17 auf. Die Stromquelle 11 liefert ein stromgeregeltes Gleichstromsignal, welches die Verteilerschaltung in zeitlicher Abfolge auf die beiden Anschlussleitungen 15, 16 aufteilt. Die Steuerung 17, beispielsweise ein Mikrokontroller, steuert das Aufteilungsverhältnis, so dass die von der Stromquelle 11 gelieferte elektrische Gesamtleistung variabel auf die beiden Anschlussleitungen aufgeteilt werden kann.The power supply unit has a power source 11 , a distribution circuit 12 and a controller 17 on. The power source 11 provides a current-controlled DC signal, which the distribution circuit in time sequence on the two connecting lines 15 . 16 divides. The control 17 For example, a microcontroller controls the split ratio, so that that from the power source 11 Delivered total electrical power can be variably divided between the two connecting lines.

Die Steuerung 17 weist vorzugsweise einen Signaleingang 18 auf, an welchem ein Steuerparameter, beispielsweise in Form eines digitalen oder analogen elektrischen Signals, anlegbar ist, mit welchem das Aufteilungsverhältnis regelbar ist. Im einfachsten Fall wird am Signaleingang 18 über einen Potentiometer einfach eine analoge Spannung, beispielsweise im Bereich 0–5 V angelegt, mit der das Aufteilungsverhältnis regelbar ist.The control 17 preferably has a signal input 18 on which a control parameter, for example in the form of a digital or analog electrical signal, can be applied, with which the distribution ratio can be regulated. In the simplest case, the signal input 18 via a potentiometer simply an analog voltage, for example, in the range 0-5 V applied, with the distribution ratio is adjustable.

Vorzugsweise lässt sich an der Stromversorgungseinheit 10 nicht nur das Aufteilungsverhältnis der elektrischen Gesamtleistung auf die beiden Anschlussleitungen 15, 16 einstellen, sondern auch die elektrische Gesamtleistung selbst.Preferably can be connected to the power supply unit 10 not only the distribution ratio of the total electrical power to the two connection lines 15 . 16 adjust, but also the total electrical power itself.

Hierzu ist die Steuerung 17 über eine Steuerleitung 19 mit der Stromquelle 11 verbunden und steuert, wie später noch genauer ausgeführt wird, die Stromstärke und vorzugsweise auch die Maximalspannung, die am Ausgang der Stromquelle 11 ausgegeben wird. Der Signaleingang 18 umfasst in diesem Fall einen Eingang für einen zweiten elektrischen Steuerparameter zur Einstellung der Gesamtleistung. Im einfachsten Fall kann auch hier eine wieder ein über einen Potentiometer regelbarer Spannungswert von beispielsweise 0–5 V verwendet werden.This is the control 17 via a control line 19 with the power source 11 connected and controls, as will be explained later, the current strength and preferably also the maximum voltage at the output of the power source 11 is issued. The signal input 18 in this case includes an input for a second electrical control parameter for adjusting the total power. In the simplest case, a voltage value, for example 0-5 V, which can be regulated by means of a potentiometer can also be used here again.

Auf diese Weise lässt sich über die Regelung der Gesamtleistung die Leuchtstärke der Leuchtdioden 13, 14 beliebig dimmen, während über die Regelung des Austeilungsverhältnisses eine beliebige Mischung der Lichtanteile der beiden Leuchtdioden 13, 14, eingestellt werden kann.In this way, the luminous intensity of the light-emitting diodes can be controlled via the regulation of the total power 13 . 14 Any dimming, while on the regulation of the distribution ratio, any mixture of the light components of the two LEDs 13 . 14 , can be adjusted.

Eine bevorzugte Anwendung dieser Schaltung, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt sei, ist die Realisierung eines Farbwechsels. Hierzu werden bevorzugt Hochleistungs-LEDs mit unterschiedlichen Farben oder Farbtemperaturwerten eingesetzt. Beispielsweise können warmweiße LEDs mit einer Farbtemperatur von 3000 K oder auch 2700 K und kaltweiße LEDs mit einer Farbtemperatur von 4000 K oder höher miteinander kombiniert werden. Durch eine variable Austeilung der Gesamtleistung auf solche warmweiße und kaltweiße Leuchtdioden lässt sich jede beliebige Farbtemperatur bei zumindest annähernd gleichbleibender Leuchtstärke einstellen.A preferred application of this circuit, without the invention being limited thereto, is the realization of a color change. For this purpose, high-power LEDs with different colors or color temperature values are preferably used. For example, warm white LEDs with a color temperature of 3000 K or even 2700 K and cold white LEDs with a color temperature of 4000 K or higher can be combined. By a variable distribution of the total power on such warm white and cold white LEDs can be any color temperature set at least approximately constant luminosity.

Tatsächlich hängt die Leuchtstärke natürlich auch von der Effizienz der verwendeten Leuchtdioden ab, die bei kaltweißen und warmweißen LEDs leicht unterschiedlich sein kann. Durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen wäre es im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch möglich, solche Unterschiede vorab auszugleichen, beispielsweise durch einen zusätzlichen Spannungsteiler, der neben dem zeitlichen Aufteilungsverhältnis auch die Aufteilung der Ausgangsspannung auf die Versorgungsleitungen 15, 16 beeinflusst.Of course, the luminosity of course depends on the efficiency of the LEDs used, which can be slightly different in cool white and warm white LEDs. However, it would also be possible within the scope of the present invention to compensate for such differences in advance, for example by means of an additional voltage divider which, in addition to the temporal distribution ratio, also distributes the output voltage to the supply lines 15 . 16 affected.

Alternativ zu einem Farbwechsel kann die vorliegende Erfindung auch für andere Anwendungen vorteilhaft eingesetzt werden. So kann z. B. eine räumliche Aufteilung der Beleuchtung variiert werden, z. B. zwischen einer direkten und einer indirekten Beleuchtung.Alternatively to a color change, the present invention can also be advantageously used for other applications. So z. B. a spatial distribution of lighting can be varied, for. B. between direct and indirect lighting.

In 2 ist die Wirkungsweise der Verteilerschaltung 12 gezeigt. Im linken Teil von 2 ist der idealisierte Spannungsverlauf an den beiden Anschlussleitungen 15, 16 gezeigt. Die obere Spannungskurve 20 liegt an Anschlussleitung 15, die untere Spannungskurve 21 liegt an Anschlussleitung 16.In 2 is the operation of the distribution circuit 12 shown. In the left part of 2 is the idealized voltage curve at the two connection lines 15 . 16 shown. The upper voltage curve 20 is connected to connection cable 15 , the lower voltage curve 21 is connected to connection cable 16 ,

Im rechten Teil ist der Anschluss der Leuchtdioden 13, 14 an die Anschlussleitungen 15, 16 gezeigt. Die Leuchtdioden 13, 14 sind hier beide in Durchgangsrichtung gegen eine gemeinsame Rückleitung verschaltet.In the right part is the connection of the LEDs 13 . 14 to the connection lines 15 . 16 shown. The light-emitting diodes 13 . 14 Both are interconnected in the direction of passage against a common return line.

Die positive Versorgungsspannung u wird zyklisch auf die beiden Leuchtdioden 13, 14 aufgeteilt. Hierzu wird innerhalb eines Schaltzyklus mit einer Periodendauer T jeweils einmal von der ersten Leuchtdiode 13 auf die zweite Leuchtdiode 14 umgeschaltet und wieder zurück. Die Schaltzeitpunkte t1, t2 zu denen von der ersten Leuchtdiode 13 zu der zweiten Leuchtdiode 14 geschaltet wird und umgekehrt, bestimmen dabei das Verhältnis der Pulsweiten W1, W2 mit denen die beiden Leuchtdioden 13, 14 angesteuert werden. So wird die von der Stromquelle vorgegebene elektrische Gesamtleistung mit einem Anteil von W1/(W1 + W2) auf die erste Leuchtdiode 13 und einem Anteil W2/(W1 + W2) auf die zweite Leuchtdiode aufgeteilt.The positive supply voltage u is cyclically applied to the two LEDs 13 . 14 divided up. For this purpose, within a switching cycle with a period T in each case once from the first light-emitting diode 13 on the second LED 14 switched over and back again. The switching times t1, t2 to those of the first light emitting diode 13 to the second light emitting diode 14 is switched and vice versa, thereby determine the ratio of the pulse widths W1, W2 with which the two LEDs 13 . 14 be controlled. Thus, the total electric power predetermined by the power source becomes W1 / (W1 + W2) on the first light emitting diode 13 and a proportion W2 / (W1 + W2) divided into the second LED.

Die Schaltfrequenz, also der Kehrwert 1/T der Periodendauer T, sollte so gewählt werden, dass einerseits kein wahrnehmbares Flimmern oder Flackern der Leuchtdioden auftritt, anderseits frequenzbedingte Einflüsse, beispielsweise der Leitungsinduktivität längerer Anschlussleitungen, gering bleiben. Vorteilhaft ist hierbei ein Frequenzbereich von 60 Hz bis 1 kHz, vorzugsweise 300 Hz bis 500 Hz, besonders bevorzugt eine Frequenz von 400 Hz, die im Ausführungsbeispiel verwendet wird.The switching frequency, ie the reciprocal 1 / T of the period T, should be chosen so that on the one hand no noticeable flickering or flickering of the LEDs occurs, on the other hand, frequency-related influences, such as the line inductance longer connecting lines, remain low. Advantageous in this case is a frequency range of 60 Hz to 1 kHz, preferably 300 Hz to 500 Hz, particularly preferably a frequency of 400 Hz, which is used in the embodiment.

Das erfindungsgemäße Prinzip der Aufteilung einer vorgegebenen Gesamtleistung wie vorstehend erläutert kann in entsprechender Weise auf auch drei oder mehr Strompfade ausgedehnt werden, wobei innerhalb eines Schaltzyklus alle Strompfade jeweils einmal durchlaufen und mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt werden sollen.The inventive principle of the distribution of a predetermined total power as explained above can be extended in a corresponding manner to three or more current paths, within a switching cycle, all the current paths each pass through once and should be acted upon with a voltage pulse.

Werden hingegen nur zwei Strompfade vorgesehen, so kann auch eine vereinfachte Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, gewählt werden. Hierbei werden die beiden Leuchtdioden 13, 14 gegenpolig an eine gemeinsame Anschlussleitung 15' angeschlossen. Die beiden Leuchtdioden 13, 14 bilden somit eine Parallelschaltung, bei der die erste Leuchtdiode 13 den ersten Strompfad und die zweite Leuchtdiode 14 den zweiten Strompfad darstellt.On the other hand, if only two current paths are provided, then a simplified embodiment, as in FIG 3 shown to be selected. Here are the two LEDs 13 . 14 opposite pole to a common connection line 15 ' connected. The two LEDs 13 . 14 thus form a parallel connection, in which the first light emitting diode 13 the first current path and the second light emitting diode 14 represents the second current path.

Der Spannungsverlauf der an beiden Strompfaden anliegenden Versorgungsspannung u hat bei dieser Ausführungsform alternierend positive 20' und negative 21' Spannungsanteile mit jeweils einem Nulldurchgang zu den Umschaltzeitpunkten t1, t2. Während des positiven Spannungsverlaufes 20' sperrt die Leuchtdiode 14 und der Strom fließt über den ersten Strompfad durch Leuchtdiode 13. Umgekehrt sperrt die Leuchtdiode 13 während des negativen Spannungsverlaufes 21' und der Strom fließt über den zweiten Strompfad durch Leuchtdiode 14. Durch geeignete Wahl der Umschaltzeitpunkte t1, t2 und damit das Verhältnis der Pulsweiten W1, W2 der positiven und negativen Spannungsanteile 20', 21' kann wiederum das Aufteilungsverhältnis eingestellt werden.The voltage curve of the supply voltage u applied to both current paths has alternating positive in this embodiment 20 ' and negative 21 ' Voltage shares each with a zero crossing at the switching times t1, t2. During the positive voltage curve 20 ' locks the LED 14 and the current flows through the first current path through light emitting diode 13 , Conversely, the light-emitting diode blocks 13 during the negative voltage curve 21 ' and the current flows through the second current path through light emitting diode 14 , By a suitable choice of the switching times t1, t2 and thus the ratio of the pulse widths W1, W2 of the positive and negative voltage components 20 ' . 21 ' In turn, the distribution ratio can be adjusted.

Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Vereinfachung lediglich zwei Leuchtdioden vorgesehen waren, so sind bei tatsächlichen Beleuchtungsprojekten, um eine entsprechende Leuchtstärke zu erhalten, eine Vielzahl von LEDs erforderlich. Diese werden üblicherweise zu LED-Leuchtelementen kombiniert. Als LED-Leuchtelemente sollen in diesem Zusammenhang bauliche Installationseinheiten verstanden werden, die in Beleuchtungsinstallationen zum Einsatz kommen und eine oder mehrere Leuchtdioden enthalten.While only two light-emitting diodes were provided in the above-described embodiments for the sake of simplicity, in actual lighting projects in order to obtain a corresponding luminous intensity, a plurality of LEDs are required. These are usually combined to LED lighting elements. In this context, LED lighting elements are to be understood as structural installation units that are used in lighting installations and contain one or more light-emitting diodes.

Dabei können Leuchtdioden unterschiedlicher Farbtemperatur in unterschiedlichen LED-Leuchtelementen angeordnet sein. Bevorzugt ist hier jedoch eine Bauform, in der LEDs unterschiedlicher Farbtemperatur miteinander kombiniert sind.In this case, light-emitting diodes of different color temperature can be arranged in different LED lighting elements. However, a design in which LEDs of different color temperature are combined is preferred here.

Ein Beispiel für ein solches LED-Leuchtelement ist in 4 dargestellt. Das LED-Leuchtelement 40 enthält insgesamt 24 Hochleistungs-LEDs, jeweils 12 warmweiße Hochleistungs-LEDs 13 mit einer Farbtemperatur von 3000 K und 12 kaltweiße Hochleistungs-LEDs 14 mit einer Farbtemperatur von 4000 K. Eine Bohrung 41 dient als Kabeldurchführung, zwei weitere Bohrungen 42 dienen als Befestigungslöcher für Schrauben oder andere Befestigungselemente.An example of such an LED lighting element is in 4 shown. The LED light element 40 contains a total of 24 high-power LEDs, each with 12 warm white high-power LEDs 13 with a color temperature of 3000 K and 12 cool white high power LEDs 14 with a color temperature of 4000 K. One hole 41 serves as a cable feedthrough, two more holes 42 serve as mounting holes for screws or other fasteners.

Die warmweißen LEDs 13 und die kaltweißen LEDs 14 sind abwechselnd angeordnet. Elektrisch sind innerhalb des LED-Leuchtelementes 40 jeweils die warmweißen LEDs 13 und die kaltweißen LEDs 14 miteinander verschaltet, also jeweils die LEDs einer Farbtemperatur für sich. Auf diese Weise können jeweils die warmweißen LEDs 13 und die kaltweißen LEDs 14 als Gruppe getrennt angesteuert werden. 5 zeigt beispielhaft eine Verschaltung der LEDs einer Farbtemperatur, hier der warmweißen LEDs 13 mit der Anschlussleitung 15. Dabei sind jeweils drei LEDs in Reihe und zu vier Reihen parallel miteinander geschaltet. Da die Spannung der Stromversorgungseinheit 10 anpassbar ist, kann die Verschaltung der LEDs zu Reihen- und Parallelschaltungen natürlich beliebig anders ausgeführt sein.The warm white LEDs 13 and the cold white LEDs 14 are arranged alternately. Electric are inside the LED light element 40 each the warm white LEDs 13 and the cold white LEDs 14 interconnected, so in each case the LEDs of a color temperature for themselves. In this way, each of the warm white LEDs 13 and the cold white LEDs 14 be controlled separately as a group. 5 shows an example of an interconnection of the LEDs of a color temperature, here the warm white LEDs 13 with the connecting cable 15 , In each case, three LEDs in series and four rows are connected in parallel with each other. Because the voltage of the power supply unit 10 is customizable, the interconnection of the LEDs to series and parallel circuits can of course be performed arbitrarily different.

Jede der LEDs 13, 14 für sich hat im Ausführungsbeispiel eine Leistung von 1 W. Die nominale Leistung des LED-Leuchtelementes 40 beträgt 12 W. Es kann also entweder die Gruppe der warmweißen LEDs 13 mit den vollen 12 W betrieben werden, oder die Gruppe der kaltweißen LEDs 14. Dazwischen ist jeder Aufteilung der Nominalleistung von 12 W auf die beiden LED-Gruppen zulässig. Würden dagegen beide LED-Gruppen 13, 14, gleichzeitig mit der vollen Leistung von 2 × 12 W beaufschlagt, so bestünde die Gefahr einer Überhitzung.Each of the LEDs 13 . 14 in the exemplary embodiment has a power of 1 W. The nominal power of the LED lighting element 40 is 12 W. So it can either be the group of warm white LEDs 13 be operated with the full 12 W, or the group of cold-white LEDs 14 , In between, any division of the nominal power of 12 W between the two LED groups is permitted. Would, however, both LED groups 13 . 14 , at the same time with the full power of 2 × 12 W applied, so there is a risk of overheating.

Typischerweise sind die LEDs eines LED-Leuchtelementes auf einer Leiterplatte angeordnet, welche die Verschaltung der LEDs übernimmt. Daneben kann ein LED-Leuchtelement andere bauliche Bestandteile wie Lampensockel, Anschlusskontakte, Lampengehäuse, Diffusoren oder Reflektoren aufweisen. Dagegen sind in den hier erläuterten Ausführungsbeispielen in den LED-Leuchtelementen keine elektronischen Bauelemente zur Steuerung, Glättung oder Regelung vorgesehen. Als einzige elektronische Bauteile enthalten die LED-Leuchtelemente also lediglich die LEDs.Typically, the LEDs of an LED lighting element are arranged on a printed circuit board, which takes over the interconnection of the LEDs. In addition, an LED lighting element may have other structural components such as lamp sockets, connection contacts, lamp housings, diffusers or reflectors. By contrast, in the exemplary embodiments explained here, no electronic components for controlling, smoothing or regulating are provided in the LED lighting elements. The only electronic components that contain the LED lighting elements so only the LEDs.

Bei einer Beleuchtungsinstallation werden eine Vielzahl solcher LED-Leuchtelemente 40 verbaut und in Form einer Reihenschaltung zu Beleuchtungssträngen verschaltet. Die Ausgangsspannung muss dabei pro Beleuchtungsstrang an die Anzahl in Reihe geschalteter Leuchtelemente angepasst werden. Die Gesamtleistung einer solchen Beleuchtungsinstallation beträgt dabei typischerweise > 200 W und kann bis zu mehreren kW Gesamtleistung ausgebaut werden. Jeder einzelne der Beleuchtungsstränge kann dabei die weiter oben erläuterte Farbwechsel-Funktion unterstützen und enthält in diesem Fall die erforderlichen zwei oder mehr Strompfade.In a lighting installation, a plurality of such LED lighting elements 40 installed and interconnected in the form of a series connection to lighting strands. The output voltage must be adjusted per lighting line to the number of light elements connected in series. The total output of such a lighting installation is typically> 200 W and can be expanded up to several kW total power. Each of the lighting strands can support the above-explained color change function and in this case contains the required two or more current paths.

In 6 ist ein Prinzipschaltbild der Stromversorgungseinheit 10 gezeigt. Die Stromquelle 11 liefert ein Gleichstromsignal mit einer maximalen Ausgangsspannung und einem einstellbaren Stromwert. Die Ausgangsspannung +V liegt an mehreren in Reihe geschalteten Leuchtdioden 13, 14 einer oder mehrerer LED-Leuchtelemente an. Die maximale Ausgangsspannung wird in Abhängigkeit der Anzahl in Reihe geschalteter Leuchtdioden 13, 14 eingestellt. Um einen Stromfluss durch die Leuchtdioden 13, 14 zu schalten, sind zwei Leistungsschalter 61, 62 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel als MOS-FETs. Ausgeführt sind. Ihr Gatesignal zum Durchschalten erhalten die MOS-FETs 61, 62 von einem Mikrokontroller 17. Selbstverständlich können die Leistungsschalter auch mit anderen Bauelementen wie Transistoren oder Tyristoren ausgeführt werden.In 6 is a schematic diagram of the power supply unit 10 shown. The power source 11 provides a DC signal with a maximum output voltage and an adjustable current value. The output voltage + V is connected to several series-connected LEDs 13 . 14 one or more LED lighting elements. The maximum output voltage depends on the number of LEDs connected in series 13 . 14 set. To a current flow through the light emitting diodes 13 . 14 To switch, are two circuit breakers 61 . 62 provided in the embodiment as MOS-FETs. Running are. Their gate signal for switching through get the MOS-FETs 61 . 62 from a microcontroller 17 , Of course, the circuit breakers can also be designed with other components such as transistors or thyristors.

Der erste Strompfad verläuft vom +V Potential der Stromquelle 11 über die Leuchtdioden 13, eine Drossel 63 und den MOS-FET 61 zum Nullpotential. Der zweite Strompfad verläuft vom +V Potential der Stromquelle 11 über die Leuchtdioden 14, eine Drossel 64 und den MOS-FET 62 zum Nullpotential. Die Drosseln 63, 64 dienen einerseits dazu, den Stromanstieg dl/dt bei Einschalten der Strompfade zu begrenzen. Anderseits wirken sie als induktive Energiespeicher, wie nachstehend genauer erläutert.The first current path runs from the + V potential of the current source 11 over the LEDs 13 , a throttle 63 and the MOS-FET 61 to zero potential. The second current path runs from the + V potential of the current source 11 over the LEDs 14 , a throttle 64 and the MOS-FET 62 to zero potential. The throttles 63 . 64 serve on the one hand to limit the current increase dl / dt when switching on the current paths. On the other hand, they act as inductive energy storage, as explained in more detail below.

Zwischen dem Drain-Anschluss von MOS-FET 61 und +V ist eine Schaltung 65 vorgesehen und zwischen Drain-Anschluss von MOS-FET 62 eine Schaltung 66. Beide Schaltungen 65, 66 besitzen eine in Sperrrichtung geschaltete Diode und einen parallel dazu geschalteten Kondensator mit Widerstand (RC-Glied). Die Schaltungen 65, 66 dienen als Schutzschaltung und zur Energierückführung beim Umschalten.Between the drain of MOS-FET 61 and + V is a circuit 65 provided and between drain terminal of MOS-FET 62 a circuit 66 , Both circuits 65 . 66 have a diode connected in the reverse direction and a capacitor connected in parallel with resistor (RC element). The circuits 65 . 66 serve as a protection circuit and energy return when switching.

Zwei weitere Schaltungen 67, 68 befinden sich zwischen den Anschlüssen 15 bzw. 16 und 0 V. Sie sind ebenso aufgebaut wie die Schaltungen 65, 66 und dienen zur Begrenzung des Spannungsanstiegs (dU/dt) beim Umschalten auf den jeweiligen Strompfad.Two more circuits 67 . 68 are located between the terminals 15 respectively. 16 and 0 V. They are structured as well as the circuits 65 . 66 and serve to limit the voltage rise (dU / dt) when switching to the respective current path.

Es soll nun angenommen werden, dass MOS-FET 61 vom Mikrokontroller 17 durch eine entsprechende Steuerspannung am Gate-Eingang auf Durchgang geschaltet wird. Zur gleichen Zeit erhält MOS-FET 62 keine Steuerspannung und sperrt.It should now be assumed that MOS-FET 61 from the microcontroller 17 is switched to passage by a corresponding control voltage at the gate input. At the same time receives MOS-FET 62 no control voltage and locks.

An der Schaltung 65 liegt nun eine Spannung gegen 0 V. Der Konsensator in Schaltung 65 wird über seinen Widerstand geladen bis zur Sättigung, Die Diode in Schaltung 65 sperrt. Gleichzeitig werden die warmweißen LEDs 13 mit Spannung versorgt. Die Drossel 63 baut ein Magnetfeld auf und begrenzt dadurch den Stromanstieg degressiv. Die LEDs 13 werden stromdurchflossen und beginnen zu leuchten.At the circuit 65 is now a voltage against 0 V. The consensus in circuit 65 is charged via its resistor to saturation, the diode in circuit 65 locks. At the same time, the warm white LEDs 13 energized. The throttle 63 builds up a magnetic field and thereby limits the current increase degressive. The LEDs 13 are passed through current and start to shine.

Nun erfolgt ein Umschalten, d. h. Mikrokontroller 17 schaltet MOS-FET 61 auf nichtleitend und gleichzeitig, alternativ auch minimal früher, wird MOS-FET 62 auf Durchlass geschaltet.Now there is a switchover, ie microcontroller 17 switches MOS-FET 61 on non-conducting and at the same time, alternatively also minimally earlier, becomes MOS-FET 62 switched to passage.

Durch das Zusammenbrechen des Magnetfeldes in Drossel 63 gibt es eine Polaritätsumkehrung und eine Spannungspitze in beide Richtungen. Die Diode in Schaltung 65 ist träge und sperrt trotz Durchlassrichtung noch für einen kurzen Moment. In dieser Zeitspanne begrenzen der Wiederstand und der Kondensator der Schaltung 65 die ansteigende Spannung. Die Diode lässt nun durch und führt die Spannungsspitze zum +V Potential der Stromquelle 11. Dasselbe geschieht in der Schaltung 67. Nach Abbau der Spannugsspitze fleißt die gespeicherte Restengerie aus Drossel 63 über die Diode der Schaltung 65 zu den LEDs 13 und lässt diese für einen kurzen Moment weiterleuchten. Der Spannungsabfall ist hierbei linear.By the collapse of the magnetic field in throttle 63 there is a polarity reversal and a voltage spike in both directions. The diode in circuit 65 is sluggish and locks despite passage direction for a brief moment. During this period, the resistance and the capacitor limit the circuit 65 the rising voltage. The diode now passes and leads the voltage peak to the + V potential of the power source 11 , The same thing happens in the circuit 67 , After dismantling the Spannugsspitze the stored Remestegerie flecks from throttle 63 over the diode of the circuit 65 to the LEDs 13 and let them keep on flashing for a moment. The voltage drop is linear.

Im zweiten Strompfad geschieht nach dem Umschalten derselbe Ablauf und die kaltweißen LEDs 14 leuchten. In the second current path, the same sequence and the cold-white LEDs occur after switching 14 to shine.

In 7 ist ein Messdiagramm für den Stromverlauf in den beiden Strompfaden, wie es mit einem Oszilloskop gemessen werden kann, dargestellt. Dabei zeigt die Kurve 71 z. B. den Stromverlauf im ersten Strompfad mit den warmweißen LEDs 13 und die Kurve 72 den Stromverlauf im zweiten Strompfad mit den kaltweißen LEDs 14. Die Situation ist allerdings beim Umschalten zurück vom zweiten zum ersten Strompfad entsprechend.In 7 is a measurement diagram for the current flow in the two current paths, as it can be measured with an oscilloscope shown. The curve shows 71 z. B. the current waveform in the first current path with the warm white LEDs 13 and the curve 72 the current flow in the second current path with the cold white LEDs 14 , However, the situation is the same when switching back from the second to the first current path.

Der Stromfluss durch den ersten Strompfad ist zunächst maximal. Zum Zeitpunkt t1 erfolgt die Umschaltung. Durch die Restenergie der Drossel 63 sinkt die Stromstärke durch die LEDs 13 linear ab. Gleichzeitig steigt die Stromstärke im zweiten Strompfad durch die LEDs 14 degressiv an, bis die maximale Stromstärke wieder erreicht ist. Dann erfolgt wieder eine Umschaltung und der Vorgang beginnt von Neuem. Durch das Überlappen der beiden Stromkurven leuchten für diesen Zeitraum die Leuchtdioden in beiden Strompfaden gleichzeitig.The current flow through the first current path is initially maximum. At time t1, the switchover takes place. By the residual energy of the throttle 63 the current drops through the LEDs 13 linearly. At the same time, the current in the second current path increases through the LEDs 14 degressive until the maximum current is reached again. Then it is switched again and the process begins again. Due to the overlapping of the two current curves, the LEDs in both current paths shine simultaneously for this period.

Die Stromversorgungseinheit 10 in 6 wird durch einen programmierbaren Mikrokontroller gesteuert. Dieser hat zwei analoge Steuereingänge 18, an denen Steuerspannungen zwischen 0 und 5 V zur Einstellung der Farbaufteilung und der Helligkeit (Dimm-Funktion) angelegt werden können. Zur Einstellung der Farbtemperatur rechnet der Mikrokontroller die Steuerspannung in entsprechende Steuerzeiten um und gibt diese als Ein/Aus-Signale an die Leistungsschalter 61, 62 weiter. Zur Regelung der Helligkeit steuert der Mikrokontroller über die Steuerleitung 19 die Regelparameter der in der Stromquelle 11 enthaltenen Stromregelschaltung entsprechend der am entsprechenden Steuereingang 18 anliegenden Steuerspannung.The power supply unit 10 in 6 is controlled by a programmable microcontroller. This has two analogue control inputs 18 at which control voltages between 0 and 5 V can be applied to set the color distribution and the brightness (dimming function). To set the color temperature, the microcontroller converts the control voltage into appropriate control times and outputs them as on / off signals to the circuit breakers 61 . 62 further. The microcontroller controls the brightness via the control line 19 the control parameters in the power source 11 contained current control circuit according to the corresponding control input 18 applied control voltage.

Außerdem hat der Mikrokontroller noch eine digitale Schnittstelle 18', an welcher mittels digitaler Steuersignale ebenfalls Helligkeit und Farbtemperatur vorgegeben werden können. Die digitale Schnittstelle ist im Ausführungsbeispiel eine sogenannte I²C-Schnittstelle, welchen einen seriellen Datenbus mit einer Daten und einer Taktleitung umfasst. Eine I²C-Schnittstelle ist mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand und daher relativ kostengünstig realisierbar. Alternativ können aber auch beliebige andere Arten digitaler Schnittstellen implementiert werden.In addition, the microcontroller still has a digital interface 18 ' at which brightness and color temperature can also be preset by means of digital control signals. In the exemplary embodiment, the digital interface is a so-called I ² C interface, which comprises a serial data bus with a data and a clock line. An I ² C interface can be realized with relatively little circuitry complexity and therefore relatively inexpensively. Alternatively, however, any other types of digital interfaces can also be implemented.

Anstelle eines Mikrokontrollers kann natürlich auch eine diskret aufgebaute Steuerung eingesetzt werden, wobei Mikrokontroller wegen ihrer Kompaktheit bevorzugt sind.Instead of a microcontroller, of course, a discretely constructed control can be used, with microcontroller are preferred because of their compactness.

Durch entsprechenden Programmcode können mit der Steuerung verschiedenste Funktionen implementiert werden. So ist es beispielsweise möglich, in einer Initialisierungsphase die Spannung von 0 V ausgehend solange zu erhöhen, bis ein Stromfluss verzeichnet wird. Da an jeder LED eine nur von der Art der LED abhängige konstante Spannung abfällt, kann aus der Mindestspannung, ab der ein Strom fließt, bestimmt werden, wie viele LEDs in einer konkreten Installation in Reihe geschaltet sind. Hieraus kann dann die Maximalspannung für den folgenden Beleuchtungsbetrieb ermittelt und entsprechend vorgegeben werden. Somit lässt sich auf einfache Weise eine automatische Anpassung der maximalen Ausgangsspannung implementieren.Through appropriate program code various functions can be implemented with the controller. For example, in an initialization phase, it is possible to increase the voltage from 0 V until a current flow is recorded. Since a constant voltage depends only on the type of LED on each LED, it is possible to determine from the minimum voltage at which a current flows how many LEDs are connected in series in a specific installation. From this, the maximum voltage for the following lighting operation can then be determined and specified accordingly. Thus, an automatic adjustment of the maximum output voltage can be implemented in a simple manner.

In 8 ist ein Schaltdiagramm der Stromquelle 11 gezeigt. Die Stromquelle 11 wird eingangsseitig von einer Gleichspannung Vin versorgt und ist als stromgeregelter Aufwärtsregler aufgebaut. Dazu moduliert Stromquelle 11 die Ausgangsspannung Vout auf einen gewünschten Wert, der höher liegt als die Eingangsspannung Vin. Die gewünschte maximale Ausgangsspannung Vout ist einstellbar, z. B. über einen Potentiometer oder die digitale Schnittstelle in 6. Des Weiteren kann der maximale Ausgangsstrom beliebig geregelt werden (0–100%), ebenfalls über ein Potentiometer, die digitale Schnittstelle oder andere externe Steuersignale.In 8th is a circuit diagram of the power source 11 shown. The power source 11 is supplied on the input side of a DC voltage Vin and is constructed as a current-controlled step-up regulator. This modulates power source 11 the output voltage Vout to a desired value higher than the input voltage Vin. The desired maximum output voltage Vout is adjustable, z. B. via a potentiometer or the digital interface in 6 , Furthermore, the maximum output current can be arbitrarily controlled (0-100%), also via a potentiometer, the digital interface or other external control signals.

Die Funktion der Stromquelle 11 ist die Bereitstellung einer definierten Spannung die je nach Anzahl und Art der zu betreibenden LEDs eingestellt werden kann. Unabhängig von der eingestellten Stromstärke liefert die Stromquelle 11 maximal die eingestellte Spannung, die kleiner ist als die Maximalspannung der LEDs und schützt diese somit im Fehlerfall. Mittels Stromregelung wird der Stromfluss durch die LEDs begrenzt. Durch Regelung der Stromstärke kann die Lichtintensität der LEDs eingestellt werden. Die LEDs werden also über eine Gleichspannung mit geregeltem Strom gedimmt.The function of the power source 11 is the provision of a defined voltage which can be adjusted depending on the number and type of LEDs to be operated. Regardless of the set current provides the power source 11 maximum the set voltage, which is smaller than the maximum voltage of the LEDs and thus protects them in case of error. By means of current regulation, the current flow is limited by the LEDs. By controlling the current intensity, the light intensity of the LEDs can be adjusted. The LEDs are thus dimmed via a DC voltage with regulated current.

Die Schaltung aus Stützkondensator 81, Speicherdrossel 82, Leistungsdiode 83, Leistungsschalter (MOS-FET) 84 und Ladekondensator 85 bildet einen Aufwärtswandler 80 an sich bekannter Art. Der Stützkondensator 81 ist zwischen Vin und 0 V der Eingangsspannung geschaltet und hat die Funktion Spannungseinbrüche zu kompensieren. Der Ladekondensator 85 ist parallel zum Spannungsausgang geschaltet und stellt die Ausgangsspannung Vout bereit.The circuit of backup capacitor 81 , Storage choke 82 , Power diode 83 , Circuit breaker (MOS-FET) 84 and charging capacitor 85 makes an up-converter 80 known type. The backup capacitor 81 is switched between Vin and 0 V of the input voltage and has the function of compensating voltage dips. The charging capacitor 85 is connected in parallel with the voltage output and provides the output voltage Vout.

Über den Leistungsschalter 84 kann ein Stromfluss vom Spannungseingang Vin durch die Speicherdrossel 82 gegen 0 V geschaltet werden. Die Speicherdrossel 82 baut dabei ein Magnetfeld auf. Wird der Leistungsschalter 84 geöffnet und der Stromfluss abgeschaltet, so bricht das Magnetfeld zusammen und die Speicherdrossel 82 gibt die im Magnetfeld gespeicherte Energie an. Die Spannung an ihrem sekundären Ende steigt dabei rasch an, bis sie die am Ladekondensator 85 anliegende Ausgangsspannung Vout übersteigt und die zwischen Speicherdrossel 82 und Ladekondensator 85 befindliche Diode 83 öffnet. Der Strom fließt im ersten Moment unverändert weiter und lädt den Kondensator 85 weiter auf. Das Magnetfeld wird dabei abgebaut und gibt seine Energie ab, indem es den Strom über die Diode 83 in den Ladekondensator 85 und damit zur Ausgangsseite treibt. Wird Leistungsschalter 84 wieder geschlossen, so ist die Diode 83 wieder in Sperrrichtung gepolt, so dass kein Strom aus dem Ladekondensator 85 zurück in Richtung Drossel 82 und Spannungseingang Vin fließen kann.About the circuit breaker 84 may be a current flow from the voltage input Vin through the storage choke 82 be switched to 0V. The storage throttle 82 builds up a magnetic field. Will the circuit breaker 84 opened and the current flow switched off, so the magnetic field breaks together and the storage choke 82 indicates the energy stored in the magnetic field. The voltage at its secondary end rises rapidly until it reaches the charge capacitor 85 applied output voltage Vout and that between storage choke 82 and charging capacitor 85 located diode 83 opens. The current flows unchanged in the first moment and charges the capacitor 85 further on. The magnetic field is thereby released and releases its energy by passing the current through the diode 83 in the charging capacitor 85 and thus drives to the exit side. Will breaker 84 closed again, that's the diode 83 again poled in the reverse direction, so that no current from the charging capacitor 85 back towards the throttle 82 and voltage input Vin can flow.

Dieser Vorgang wiederholt sich in der gewählten Arbeitsfrequenz des Aufwärtswandlers 80. Die Ein- und Ausschaltzeiten des Leistungsschalters 84 bestimmen die Höhe der Ausgangsspannung Vout. Durch das Verhältnis dieser beiden Zeiten kann daher die Ausgangsspannung Vout geregelt werden. Dabei gilt, dass mit höherer Aufladezeit ein größeres Magnetfeld erzeugt wird, welches zu einer größeren „Entladungsspannung” führt. Umso höher wird damit die Ausgangsspannung Vout. Anderseits muss die Auszeit groß genug gewählt sein damit sich die Drossel 82 entladen wird.This process is repeated in the selected operating frequency of the boost converter 80 , The on and off times of the circuit breaker 84 determine the level of the output voltage Vout. By the ratio of these two times, therefore, the output voltage Vout can be controlled. It is true that with a higher charging time, a larger magnetic field is generated, which leads to a larger "discharge voltage". The higher is the output voltage Vout. On the other hand, the timeout must be large enough so that the throttle 82 unloaded.

Die Regelung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte geschieht durch eine Steuerelektronik 90 und zwar in folgender Weise: Am Spannungsausgang Vout der Stromquelle 11 befindet sich ein Spannungsteiler aus Widerständen 87, 88. Dieser dient zur Messung der Ausgangsspannung. Der am Spannungsteiler abfallende Spannungswert wird als Spannungsistwert der Ausgangsspannung U-ist zu einem Differenzverstärker 91 geschleift. Der Spannungssollwert U-soll wird durch eine externe Steuerspannung vorgegeben. Diese Steuerspannung kann z. B. mit einem Potentiometer eingestellt werden. Der Differenzverstärker 91 variiert seinen Ausgang in Abhängigkeit der Differenz seiner Eingänge. Das Ausgangssignal 92 des Differenzverstärkers 91 führt zu einem Vergleicher 93. Der Vergleicher 93 vergleicht die Signale an seinen beiden Eingängen und gibt entweder ein positives Signal aus oder Null. Der zweite Eingang des Vergleichers 93 wird mit einer Dreieckspannung 94 fester Frequenz gespeist, die z. B. von einen geeignet integrierten Schaltkreis (IC) oder RC-Glied erzeugt wird. Zweckmäßigerweise wird der Vergleicher 93 und das Dreieckssignal mit einem einzigen integrierten Schaltkreis (IC) handelsüblicher Bauart bereitgestellt.The regulation of the switching on and off times is done by an electronic control system 90 in the following way: At the voltage output Vout of the current source 11 there is a voltage divider made up of resistors 87 . 88 , This serves to measure the output voltage. The voltage drop across the voltage divider voltage value is the voltage actual value of the output voltage U-ist to a differential amplifier 91 looped. The voltage setpoint U-soll is specified by an external control voltage. This control voltage can, for. B. be adjusted with a potentiometer. The differential amplifier 91 varies its output depending on the difference of its inputs. The output signal 92 of the differential amplifier 91 leads to a comparator 93 , The comparator 93 compares the signals at its two inputs and either outputs a positive signal or zero. The second input of the comparator 93 comes with a triangle voltage 94 fed fixed frequency, the z. B. from a suitable integrated circuit (IC) or RC element is generated. Conveniently, the comparator 93 and providing the triangular signal with a single integrated circuit (IC) of commercial design.

Der Vergleicher 93 gibt ein positives Signal aus wenn das Ausgangssignal 92 des Differenzverstärkers 91 größer ist als die Dreiecksspannung 94. Der mögliche Wertebereich der Ausgangsspannung 92 ist so gewählt dass er nur zwischen den beiden Extremwerten der Dreieckspannung 94 verläuft. Am Ausgang des Vergleichers 93 wird somit ein Rechtecksignal mit der Frequenz der Dreieckspannung 94 ausgegeben.The comparator 93 gives a positive signal when the output signal 92 of the differential amplifier 91 is greater than the triangle voltage 94 , The possible value range of the output voltage 92 is chosen so that it only between the two extreme values of the triangle voltage 94 runs. At the output of the comparator 93 thus becomes a square wave signal with the frequency of the triangle voltage 94 output.

In 9 sind die Signalverläufe an den Eingängen und dem Ausgang des Vergleichers 93 gezeigt. Die Ausgangsspannung 92 des Differenzverstärkers 91 wird mit der vorgegebenen Dreieckspannung 94 verglichen. Ist das Dreiecksignal 94 größer als das Ausgangssignal 92 wird ein positiver Spannungswert ausgegeben, ansonsten Null. Dadurch entsteht das Rechtecksignal 96 am Ausgang des Vergleichers 93. Die Breite der Rechteckimpulse wird dabei durch den Spannungswert 92 und damit durch die Höhe der Sollwertvorgabe U-soll bestimmt.In 9 are the waveforms at the inputs and the output of the comparator 93 shown. The output voltage 92 of the differential amplifier 91 comes with the given triangle voltage 94 compared. Is the triangle signal 94 greater than the output signal 92 a positive voltage value is output, otherwise zero. This creates the square wave signal 96 at the output of the comparator 93 , The width of the rectangular pulses is determined by the voltage value 92 and thus determined by the amount of setpoint specification U-soll.

Dieses Rechtecksignal 96 wird nun genutzt, um über einen Verstärkungstransistor 95 den Leistungsschalter 84 anzusteuern und somit die gewünschte Ausgangsspannung Vout zu modulieren.This square wave signal 96 is now used to have a gain transistor 95 the circuit breaker 84 to drive and thus to modulate the desired output voltage Vout.

Damit der durch die LEDs fließende Strom geregelt werden kann (Dimm-Funktion) ist in die Stromquelle 11 eine Stromregelung integriert. Ein Widerstand 86 in der Rückleitung des Ladekondensators 85 zum eingangsseitigen 0 V Potential dient dabei zur Strommessung. Er ist zweckmäßigerweise als Potentiometer ausgeführt und ermöglichst so auf einfache Weise einen internen Abgleich des maximalen Stromes.So that the current flowing through the LEDs can be regulated (dimming function) is in the power source 11 integrated a current control. A resistance 86 in the return of the charging capacitor 85 to the input side 0 V potential is used for current measurement. It is expediently designed as a potentiometer and thus allows a simple way of internal adjustment of the maximum current.

Der Spannungsabfall am Messwiderstand 86 entspricht einem Stromwert, der durch die LEDs fließt. Dieser Wert I-ist wird auch einem Differenzverstärker 97 zugeführt. An einem zweiten Eingang erhält der Differenzverstärker 97 als Stromsollwert-Signal I-soll ein externes Spannungssignal zwischen 0 und 5 V, welches vom analogen Eingang 18 stammt.The voltage drop across the measuring resistor 86 corresponds to a current value flowing through the LEDs. This value I-is also a differential amplifier 97 fed. At a second input receives the differential amplifier 97 as current setpoint signal I-soll an external voltage signal between 0 and 5 V, which from the analog input 18 comes.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 97 ist mit dem Spannungssollwert-Eingang U-soll des Differenzverstärkers 91 verbunden. Je nach Höhe der Differenz an seinen Eingängen beeinflusst der Ausgang der Differenzverstärkers 97 den Spannungssollwert U-soll. Ist der Stromsollwert I-soll kleiner als der Stromistwert I-ist, so zieht der Differenzverstärkers 97 den Spannungssollwert U-soll etwas nach unten, so dass die Stromquelle eine geringfügig kleinere Ausgangsspannung Vout zur Verfügung stellt. Als Folge sinkt der Strom und die LEDs leuchten schwächer. Ist umgekehrt der Stromsollwert I-soll größer als der Stromistwert I-ist, so wird die Ausgangsspannung Vout geringfügig erhöht und der Strom steigt an.The output of the differential amplifier 97 is at the voltage setpoint input U-soll of the differential amplifier 91 connected. Depending on the level of the difference at its inputs affects the output of the differential amplifier 97 the voltage setpoint U-soll. If the current setpoint I-soll is smaller than the actual current value I-ist, the differential amplifier draws 97 the voltage setpoint U-should be slightly down, so that the power source provides a slightly smaller output voltage Vout. As a result, the current drops and the LEDs light up weaker. Conversely, if the current setpoint I-soll is greater than the actual current value I-ist, the output voltage Vout is slightly increased and the current increases.

Da bei Leuchtdioden der elektrische Widerstand im Betrieb von der Temperatur und damit von der eingespeisten Leistung abhängt, sind die Spanungsänderungen nur sehr gering. Sinkt die Temperatur bei niedrigerer Leistung, so steigt der Widerstand an und umgekehrt. Die Stromquelle 11 liefert also bei annähernd konstanter Spannung einen einstellbaren Strom für den Betrieb einer Vielzahl von LED-Leuchtelementen.Since, in the case of light-emitting diodes, the electrical resistance in operation depends on the temperature and thus on the power fed in, the changes in voltage are only very slight. If the temperature drops at lower power, the resistance increases and vice versa. The power source 11 Thus, at approximately constant voltage provides an adjustable current for the operation of a variety of LED lighting elements.

Die hier verwendete Stromversorgungsschaltung ermöglicht es, das Beleuchtungssystem an jede Anforderung und Konfiguration variabel anpassen zu können, da die Ausgangsspannung an die Anzahl und Art der verwendeten LEDs angepasst werden kann. Gleichzeitig wird durch Regelung des Stromflusses eine Dimm-Funktion implementiert.The power supply circuit used here makes it possible to adapt the lighting system to any requirement and configuration variable, since the output voltage can be adapted to the number and type of LEDs used. At the same time, a dimming function is implemented by controlling the current flow.

Als Praktikabel haben sich Eingangspannungen Vin von 24–48 V DC erwiesen. Hieraus können Ausgangsspannungen bis etwa 200 V DC moduliert werden.As a practical input voltages Vin of 24-48 V DC have been found. From this, output voltages up to about 200 V DC can be modulated.

Für große Beleuchtungsprojekte mit einer Vielzahl von LED-Leuchtelementen kann es erforderlich werden, mehrere Stromversorgungseinheiten für unterschiedliche Beleuchtungsstränge zu verwenden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Stromversorgungseinheiten als Einschübe oder Steckkarten auszubilden und in einem gemeinsamen Einschubgehäuse zu kombinieren. In dem Einschubgehäuse kann dann zusätzlich eine programmierbare Steuereinheit vorgesehen werden, die über eine digitale Schnittstelle, beispielsweise eine I²C-Schnittstelle, die einzelnen Stromversorgungseinheiten steuert. Die digitale Schnittstelle wird dabei vorzugsweise über ein sogenanntes Backplane des Einschubgehäuses geführt. Über die Steuereinheit können beispielsweise die Stromversorgungseinheiten einzeln zu- oder abgeschaltet werden, sowie deren Dimm- und Farbwechselfunktionen getrennt eingestellt werden. Auch die Eingangsspannung Vin für mehrere solche Steckkarten oder Einschübe kann über das Backplane von einem gemeinsamen Netzteil bereitgestellt werden.For large lighting projects with a variety of LED lighting elements, it may be necessary to use multiple power supply units for different lighting strands. In this case, it is particularly advantageous to design the power supply units as plug-in modules or plug-in cards and to combine them in a common plug-in housing. In addition, a programmable control unit can be provided in the plug-in housing which controls the individual power supply units via a digital interface, for example an I ² C interface. The digital interface is preferably guided via a so-called backplane of the plug-in housing. For example, the power supply units can be switched on or off individually via the control unit, and their dimming and color change functions can be set separately. Also, the input voltage Vin for a plurality of such plug-in cards or bays can be provided via the backplane of a common power supply.

In 10 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Farbwechselfunktion dargestellt. Hierbei enthält die Stromversorgungseinheit 10 zwei getrennte Stromquellen 11a, 11b zur Ansteuerung der Leuchtdioden 13, 14 über Anschlussleitungen 15, 16. Die Stromquellen 11a, 11b enthalten jeweils eine Stromregelschaltung und sind unabhängig voneinander regelbar. Eine gemeinsame Steuerung 17' sorgt dafür, dass die Steuerparameter zur Einstellung der Stromstärke in Abhängigkeit von einander gewählt werden, so dass in Summe die gewünschte elektrische Leistung an den Anschlüssen 15, 16 abgegeben wird.In 10 an alternative embodiment for the color change function is shown. This includes the power supply unit 10 two separate power sources 11a . 11b for controlling the LEDs 13 . 14 via connecting cables 15 . 16 , The power sources 11a . 11b each contain a current control circuit and are independently adjustable. A common control 17 ' ensures that the control parameters for adjusting the current intensity are selected as a function of each other, so that in total the desired electrical power at the terminals 15 . 16 is delivered.

Im einfachsten Fall kann beispielsweise ein Stromsollwert I-soll an den Eingängen 18 zweier Stromquellen aus 8 über einen als Spannungsteiler geschalteten Potentiometer 18'' eingestellt werden. Ein Spannungswert von 5 V kann so in einstellbarem Verhältnis auf die beiden Eingänge 18 aufgeteilt werden und bestimmt so das Aufteilungsverhältnis der Gesamtleistung auf die beiden Stromquellen 11a, 11b.In the simplest case, for example, a current setpoint I-soll at the inputs 18 two power sources 8th via a potentiometer connected as a voltage divider 18 '' be set. A voltage value of 5 V can thus be adjusted to the two inputs 18 divided and thus determines the distribution ratio of the total power to the two power sources 11a . 11b ,

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich dazu, die erfindungsgemäßen Konzepte und Beiträge in einer für den technisch verständigen Leser anschaulichen Weise beispielhaft zu erläutern. Der technisch verständige Leser wird hierdurch in die Lage versetzt, die Erfindung in einer beschrieben oder auch abgewandelten Form umzusetzen. Die Dimensionierung der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Bauelemente kann im konkreten Anwendungsfall vom Fachmann in Abhängigkeit der gewünschten Zeitkonstanten vorgenommen werden. Abschließend sein erwähnt, dass die beschriebenen Merkmale wie auch äquivalente Abwandlungen davon in unterschiedlicher Weise kombinierbar sind um die eingangs genannten Vorteile im erfindungsgemäßen Sinne zu erreichen.The described embodiments serve only to illustrate the inventive concepts and contributions in an illustrative manner for the technically intelligent reader. The technically intelligent reader is thereby enabled to implement the invention in a described or modified form. The dimensioning of the components shown in the embodiments can be made in a specific application by the skilled person depending on the desired time constant. Finally, it should be mentioned that the features described as well as equivalent modifications thereof can be combined in different ways in order to achieve the advantages mentioned in the sense according to the invention.

Claims

Lighting system with two or more LEDs ( 13 . 14 ) and a common power supply unit ( 10 ), characterized in that the two or more light-emitting diodes ( 13 . 14 ) are arranged in at least two current paths and the power supply unit ( 10 ) is designed to split an electrical total power in dependence on a control parameter adjustable to the at least two current paths.

Illumination system according to Claim 1, in which the light-emitting diodes ( 13 . 14 ) have different color temperatures in the different current paths.

Illumination system according to Claim 1 or 2, in which the power supply unit has a current control circuit ( 97 ), by means of which the total electrical power can be predetermined.

Illumination system according to one of Claims 1 to 3, in which the power supply unit ( 10 ) Circuit breaker ( 61 . 62 ), which are driven after an adjustable switching cycle to divide a DC signal in temporal change to the current paths.

Illumination system according to claim 4, wherein the at least two current paths from the power supply unit ( 10 ) via separate supply lines ( 15 . 16 ) with alternating DC signals ( 20 . 21 ) are supplied.

Illumination system according to Claim 4 or 5, in which the power supply unit ( 10 ) Capacitive and / or inductive energy storage ( 63 . 64 ), which are connected such that an overlap of the turn-on of two successively according to the switching cycle driven current paths is achieved.

Illumination system according to Claim 4, in which two current paths are provided which are connected via a common supply line ( 15 ' ), in which the light-emitting diodes ( 13 . 14 ) are arranged in opposite directions to each other in the two current paths, and in which the power supply unit ( 10 ) is formed, a voltage signal with alternating positive and negative signal components ( 20 ' . 21 ' ).

Illumination system according to Claim 1 or 2, in which separate current regulating circuits ( 11a . 11b ) are provided for the at least two current paths, the control parameters of a common control ( 17 ' ) are set such that in total the predetermined total power is obtained.

Lighting system according to one of claims 1 to 8, wherein the light emitting diodes are arranged in one or more LED lighting elements.

Lighting system, preferably according to one of claims 1 to 9, with a variable number of LED lighting elements ( 40 ) and a common power supply unit ( 10 ), characterized in that the power supply unit has an adjustable voltage converter ( 80 ), with which a maximum supply voltage as a function of a number and / or type of LED lighting elements used ( 40 ) can be predetermined, and with a current control circuit ( 86 . 97 ), with which a total electrical power for the operation of the LED lamps ( 40 ) is adjustable.

Illumination system according to Claim 10, in which the voltage converter ( 80 ) is designed as a boost regulator which generates the supply voltage (Vout) from a lower DC input voltage (Vin).

Lighting system according to one of the preceding claims, comprising a plug-in housing which contains a plurality of power supply units designed as inserts, and a plurality of LED lighting elements arranged in a plurality of lighting strands, wherein each of the power supply units is provided for the power supply of at least one of the lighting strands.

Illumination system according to one of the preceding claims, having at least one sensor for measuring a light characteristic, wherein the power supply unit ( 10 ) is configured to set one or more manipulated variables as a function of the measured light characteristic.

Power supply unit for a lighting system according to one of the preceding claims, having an adjustable voltage converter ( 80 ), with which depending on a number and / or type of LED light elements used ( 40 ) a maximum supply voltage can be predetermined, and a current control circuit ( 86 . 97 ), with which a total electrical power for the operation of the LED lighting elements ( 40 ) is adjustable.

Power supply unit according to Claim 14, in which the voltage converter ( 80 ) is designed as a current-controlled boost converter.

Power supply unit for a lighting system according to one of Claims 1 to 13, having a distributor circuit ( 12 ), which is designed to distribute a total electrical power as a function of a control parameter adjustable to at least two current paths.

Power supply unit according to claim 16, which circuit breaker ( 61 . 62 ), and a controller ( 17 ), which is adapted to the circuit breaker ( 61 . 62 ) after an adjustable switching cycle to divide a DC signal in temporal change to the current paths.

Power supply unit according to Claim 17, with at least two terminals ( 15 . 16 ) for separately connecting the current paths, wherein the distribution circuit ( 12 ) is formed at the terminals ( 15 . 16 ) alternately switched direct current signals ( 20 . 21 ).

Power supply unit according to claim 17 or 18, which capacitive and / or inductive energy storage ( 63 . 64 ), which are connected such that an overlap of the turn-on of two successively according to the switching cycle driven current paths is achieved.

Power supply unit according to claim 19, having a connection for common supply of two current paths, in which the distribution circuit is formed, at the terminal a voltage signal with alternating positive and negative signal components ( 20 ' . 21 ' ).

Power supply unit according to Claim 16, with separate current regulating circuits ( 11a . 11b ) for the at least two current paths and a controller ( 17 ' ), which is formed, control parameters of the current control circuits ( 11a . 11b ) in such a way that in total the predetermined total power is obtained.

Power supply unit according to one of claims 14 to 21, with a programmable controller for controlling one or more manipulated variables of the power supply unit.

Power supply unit according to claim 22 having an input for at least one sensor for measuring a light characteristic, wherein the controller is adapted to adjust one or more manipulated variables as a function of the measured light characteristic.

Power supply unit according to claim 22 or 23, wherein the programmable controller is adapted to automatically detect a number and / or type of installed LED lighting elements in an initialization phase and to specify a maximum output voltage for the voltage converter depending thereon.

Power supply unit according to one of claims 14 to 24, which is designed as a slot for a plug-in housing with a plurality of power supply units.

Power supply unit according to one of claims 14 to 25, comprising a digital interface, via which one or more manipulated variables of the power supply unit can be set by means of digital control commands.