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Die Erfindung betrifft einen Adapter zum Steuern eines LED-Moduls.
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LED-Module sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise als Laden- bzw. Warenbeleuchtung eingesetzt. So können z.B. an einem Regal mehrere LED-Module angeordnet sein.
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LED-Module müssen zum Betrieb mit Spannung versorgt werden. In der Regel erfolgt dies durch eine externe Spannungsversorgung, welche zweipolig ist.
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Bisher wird die Steuerung, z.B. der Helligkeit oder der Farbe, der LED-Module meistens per Funkfernsteuerung realisiert. Dies geschieht üblicherweise über Radiowellen, z.B. 2,4 GHz, mittels Bluetooth oder Zigbee.
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Dazu muss jedes zweipolige LED-Modul mindestens eine Empfängereinheit aufweisen.
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Sind mehrere LED-Module kaskadierend angeordnet oder auf der gleichen zweipoligen Spannungsversorgung nachgeschaltet, muss jedes nachgeschaltete LED-Modul ebenfalls eine Empfängereinheit aufweisen.
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Dies ist mit hohen Herstellungskosten verbunden. Die Kosten sind daher im Vergleich zu den an sich relativ günstigen LED-Modulen unverhältnismäßig hoch, gerade auch für den Fall, wenn nur bestimmte Regalbereiche anders gesteuert werden sollen.
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Ferner erhöht sich die Baugröße der an sich relativ kleinen LED-Module.
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Außerdem nimmt bei Verwendung von vielen Empfängereinheiten die Adressvielfalt sehr schnell zu, sodass es vor allem bei komplexeren Systemen zu Problemen mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen kommen kann. Derartige LED-Module sind daher z.B. beim Ladenbau mit einer Vielzahl an Regalen und dementsprechend vielen LED-Modulen nicht praktikabel.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Adapter, ein LED-Modul sowie ein System zu schaffen, welcher/s auf einfache und kostengünstige Weise eine Steuerung eines zweipolig verkabelten LED-Moduls ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist der Adapter zum Steuern von wenigstens einem LED-Modul mit zumindest zwei LEDs unterschiedlicher Farbe ausgebildet bzw. kann hierzu verwendet werden.
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Bei dem LED-Modul kann es sich vorzugsweise um eine LED-Leiste handeln. Diese kann beispielsweise beim Ladenbau, z.B. als Laden-, Waren- und/oder Regalbeleuchtung, verwendet werden. Vorzugsweise sind an und/oder in einem Regal mehrere LED-Module angeordnet, beispielsweise mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr.
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Das LED-Modul kann vorzugsweise länglich ausgebildet sein.
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Beispielsweise kann das LED-Modul mehrere, z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr, LEDs aufweisen.
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Der Begriff LED ist breit zu verstehen und umfasst beispielsweise auch zu einer gemeinsamen Leuchtquelle zusammengefasste Gruppen von Einzel-LEDs. So kann sich z.B. eine weiße LED aus mehreren farbigen Einzel-LEDs zusammensetzen.
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Die LEDs können jeweils z.B. nur einen einfarbigen Chip aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die LEDs auch mehrere unterschiedlich farbige Chips aufweisen.
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Als LED im Sinne der Erfindung ist somit eine Leuchtquelle zu verstehen, welche Licht einer Farbe aussendet. Ob die Farbe durch eine Einzel-LED oder als Überlagerung mehrerer Einzel-LEDs erzeugt wird, spielt hierbei keine Rolle.
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Wenigstens zwei LEDs eines LED-Moduls weisen unterschiedliche Farben bzw. unterschiedliche aktive Übergänge auf.
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Der Begriff Farbe ist hierbei breit zu verstehen und umfasst neben unterschiedlich bunten Farben wie z.B. rot, grün, gelb oder blau, auch beispielsweise warmweiß und kaltweiß.
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Vorzugsweise sind mehrere LED-Module vorgesehen. Die LED-Module können z.B. baugleich ausgebildet sein. Alternativ kann die Länge und/oder Breite der LED-Module unterschiedlich sein. Ferner können die Anzahl und/oder die Farben der LEDs unterschiedlich sein.
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Die LED-Module können kaskadierend, in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet bzw. geschalten sein. Beispielsweise können die LED-Module auf der gleichen zweipoligen Spannungsversorgung nachgeschaltet sein. Vorzugsweise sind die LED-Module mittels Leitungen miteinander verbunden. Die Leitungen sind beispielsweise durchgehend und können sämtliche LED-Module versorgen.
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Vorzugsweise sind die LED-Module als separate Bauteile ausgebildet.
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Der Adapter weist einen zweipoligen Eingang für Versorgungsleitungen auf. Bei den Versorgungsleitungen kann es sich vorzugsweise um Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsleitungen handeln. Beispielsweise kann die Spannung 24 V betragen.
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Der Eingang kann vorzugsweise einen Stecker und/oder eine Buchse aufweisen. Auf diese Weise kann der Adapter mit dem Stromnetz, z.B. einem zweipoligen Gleichspannungsnetz, verbunden werden.
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Beispielsweise kann der Adapter zwischen einem Netzteil und einem LED-Modul angeordnet sein. Bei dem Adapter kann es sich vorzugsweise um ein, z.B. bezüglich des Netzteils und/oder LED-Moduls, separates Bauteil handeln. Alternativ kann der Adapter auch eine Einheit mit dem Netzteil und/oder dem LED-Modul bilden. Vorzugsweise ist der Adapter in das Netzteil integriert. Dies erleichtert die Verkabelung, da kein zusätzliches Bauteil zwischengeschalten werden muss. Das mit dem Adapter ausgestattete Netzteil erfüllt in diesem Fall eine Doppelfunktion.
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Der Adapter weist eine Empfangsvorrichtung zum drahtlosen Empfangen eines Befehlssignals auf.
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Vorzugsweise umfasst die Empfangsvorrichtung einen Bluetooth-, ZigBee-, NFC-, optischen Richtfunk-, UMTS-, GSM-, LTE-, 5G-, Infrarot-, WLAN-, Wibree-, Wi-MAX- und/oder IrDA-Empfänger.
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Beispielsweise kann die Empfangsvorrichtung sowohl einen Bluetooth- als auch einen ZigBee-Empfänger aufweisen. Dadurch können räumlich begrenzt sowie digital über einen Router Befehlssignale ausgetauscht werden.
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Als Sendevorrichtung kann z.B. ein Smartphone, Tablet und/oder Computer dienen. Ein Benutzer kann somit auf einfache Weise ein Befehlssignal an den Adapter versenden.
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Der Adapter umfasst eine Modulationsvorrichtung zum Modulieren eines Steuerungssignals auf und/oder in die Versorgungsleitungen anhand des Befehlssignals.
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Der Begriff Modulieren ist breit zu verstehen und umfasst z.B. ein Auf- und/oder Einmodulieren.
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Ein Signal der Versorgungsleitung kann moduliert werden. Beispielsweise kann auf und/oder in eine Versorgungsspannung und/oder einen Versorgungsstrom ein Steuerungssignal moduliert werden.
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Vorzugsweise kann einer Versorgungsspannung ein frequentes Steuerungssignal aufmoduliert werden. Dieses aufmodulierte Steuerungssignal kann dann sehr einfach im nachfolgenden LED-Modul bzw. den nachfolgenden LED-Modulen ausgelesen und entsprechend umgesetzt werden.
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Beispielsweise kann durch das Steuerungssignal die Helligkeit, die Farbtemperatur, die Farbe und/oder ein Farbwechsel gesteuert werden.
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Vorzugsweise kann eine Dimmung erfolgen. Dabei kann z.B. wenigstens eine Versorgungsleitung ein- oder ausschalten werden.
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Die Modulationsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Steuerungssignal zum Eingang hin entkoppelt ist. Dadurch werden lediglich die ausgangsseitigen Versorgungsleitungen, welche mit dem LED-Modul verbunden sind, moduliert.
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Durch den erfindungsgemäßen Adapter wird beispielsweise das Ziel erreicht, bei typischen Zwei-Leiterversorgungssystemen für LED-Module, wie sie z.B. bei Verkaufsregalen zum Einsatz kommen, lediglich dort ein zweipoliges Steuerelement einzufügen, wo es erwünscht ist und so alle nachfolgenden am Zwei-Leitersystem angeordnete LED-Module zu steuern.
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Dies geschieht beispielsweise durch das in Ausgangsrichtung gepolte Auf- und/oder Einmodulieren einer Information in die Versorgungsspannung.
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Damit trägt die weitere Versorgungsspannung das Steuerungssignal. Die LED-Module können wiederum mit Demodulationsvorrichtungen bestückt sein und die Lichtsteuerung ausführen.
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Damit führen nur nachfolgende Elemente die Steuerfunktion aus, nicht aber vorgeschaltete bzw. bei Baumstrukturen seitgeschaltete Elemente.
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Der Adapter ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise eine Steuerung von zweipolig verkabelten LED-Modulen. Hierbei kann z.B. auf eine bestehende zweipolige Infrastruktur aufgebaut werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulationsvorrichtung als Pulsweiten-Modulationsvorrichtung, Amplituden-Modulationsvorrichtung und/oder Frequenz-Modulationsvorrichtung ausgebildet.
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Das Steuerungssignal kann z.B. mittels Pulsweitenmodulation und/oder Amplitudenmodulation und/oder Frequenzmodulation moduliert werden.
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Beispielsweise kann die Modulationsvorrichtung wenigstens einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und/oder zumindest einen Komparator aufweisen.
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Es kann lediglich eine Versorgungsleitung moduliert werden. Bevorzugt werden jedoch beide Versorgungsleitungen moduliert.
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Vorzugsweise kann in das Signal der Versorgungsleitung ein Steuerungssignal einmoduliert werden.
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Beispielsweise kann das Steuerungssignal eine Spannung zwischen +/- 0,1 V und +/- 2,0 V, vorzugsweise zwischen +/- 0,5 V und +/- 1,0 V, aufweisen. Zum Beispiel kann, z.B. mittels eines Komparators, die Spannung um 0,5 V erhöht und/oder erniedrigt werden. Derart niedrige Spannungsunterschiede sind möglich, da die gesamte Verkabelung vergleichsweise kurz ist, sodass Störungen vernachlässigt werden können.
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Beispielsweise kann eine Gleichspannung, die im unmodulierten Zustand z.B. eine Spannung von +/- 24 V aufweist, mit dem Steuerungssignal von z.B. 0,5 V versehen werden. Das Steuerungssignal kann dabei gewissermaßen als Zacken in die Spannung eingeschnitten werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform betrifft das Steuerungssignal die Farbe einer ersten LED, die Farbe einer zweiten LED und/oder die Helligkeit der LEDs.
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Es können erfindungsgemäß vorzugsweise drei Bedingungen bzw. Zustände gesteuert werden. Es war überraschend, dass mit lediglich zwei Versorgungsleitungen drei Zustände gesteuert werden können.
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Beispielsweise können herkömmliche LED-Module, bei denen bisher lediglich ein Zustand (an oder aus) gesteuert werden kann, in bestehenden zweipoligen Verdrahtungssystemen ausgetauscht werden, um eine Mehrzustandssteuerung zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens zwei LED-Module mit jeweils zumindest zwei LEDs unterschiedlicher Farbe vorgesehen.
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Die Anzahl an LED-Modulen ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise können zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr LED-Module vorgesehen sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Modulationsvorrichtung dazu ausgebildet, ein Steuerungssignal zu modulieren, welches wenigstens zwei, vorzugsweise alle, LED-Module gleich steuert.
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Hierbei können sämtliche LED-Module dasselbe Steuerungssignal empfangen. Die LED-Module werden identisch gesteuert.
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Dies ermöglicht eine einfache Schaltung und/oder die Übertragung weniger Steuerungssignale. Beispielsweise kann auf Adressen der LED-Module verzichtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Modulationsvorrichtung dazu ausgebildet, ein Steuerungssignal zu modulieren, welches wenigstens zwei, vorzugsweise alle, LED-Module unterschiedlich steuert.
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Hierbei können die LED-Module unterschiedliche Steuerungssignale empfangen. Die LED-Module werden individuell gesteuert.
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Dies ermöglicht eine hohe Variabilität. So kann z.B. ein Regal anders, beispielsweise heller, dunkler oder in andersfarbig, beleuchtet werden, als ein benachbartes Regal.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Modulationsvorrichtung dazu ausgebildet, ein Steuerungssignal zu modulieren, welches Adressen der LED-Module aufweist.
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Durch die Adressen können einzelne LED-Module individuell angesteuert werden. Jedes LED-Modul führt nur die dafür bestimmten Steuerungsbefehle aus.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Modulationsvorrichtung dazu ausgebildet, ein Steuerungssignal zu modulieren, bei dem sich eine erste LED invers zu einer zweiten LED verhält.
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Für zahlreiche Anwendungen, beispielsweise Verkaufsregale, wird meist lediglich Tunable White, also weiße LEDs mit einer variablen Farbtemperatursteuerung von warm- bis kaltweißem Licht, benötigt.
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Bisher sind hierzu für eine verdrahtete Steuerung vier Pole notwendig bzw. mindestens aber drei, wenn das PWM Signal invertiert wird und sich die erste Lichtfarbe zur zweiten Lichtfarbe invertierend verhält. Die Gesamtversorgungsleistung bleibt hierbei bei jeder Farbmischung gleich.
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Es war überraschend, dass sich dies auch auf zweipolige Versorgungsleitungen übertragen lässt.
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Zum einen kann der vorgeschaltete Adapter die Versorgungsleitung dimmen, z.B. über ein Ein- und/oder Ausschalten einer Versorgungsleitung. Zum anderen kann dem Puls der Versorgungsleitung ein Steuerungssignal aufmoduliert werden, welche die erste LED negierend zur zweiten LED steuert.
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Die Demodulationsvorrichtung kann vorzugsweise wenigstens einen Komparator aufweisen.
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Beispielsweise kann der Komparator in eine Analogstromquelle, zum Beispiel im Enable-Eingang, integriert sein.
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Somit kann ein LED-Modul oder können mehrere in einem System nachgeschaltete LED-Module, die in etwa genauso teuer sind wie einfarbige LED-Module, auch zwei- oder mehrfarbig leuchten. Der Materialbedarf kann hierbei in etwa gleich sein.
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Vorteilhalft ist, dass die Versorgungsleitungen nicht getauscht werden müssen. Folglich können selbst bestehende zweipolige Systeme nachgerüstet werden. So kann auf die bestehende Infrastruktur zurückgegriffen werden.
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Die Erfindung betrifft zudem ein LED-Modul, vorzugsweise eine LED-Leiste, aufweisend einen zweipoligen Versorgungseingang für Versorgungsleitungen. Bei den Versorgungsleitungen kann es sich vorzugsweise um Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsleitungen handeln. Beispielsweise kann die Spannung 24 V betragen.
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Das LED-Modul umfasst wenigstens zwei LEDs unterschiedlicher Farbe.
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Bezüglich möglicher Ausgestaltungen der LEDs und/oder der LED-Module wird auf obige Ausführungen verwiesen.
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Schließlich weist das LED-Modul eine Demodulationsvorrichtung zum Demodulieren eines auf und/oder in die Versorgungsleitungen modulierten Steuerungssignals zum Steuern der LED auf. Hierzu kann die Demodulationsvorrichtung beispielsweise einen sogenannten Customized IC aufweisen. Dadurch lässt sich das Demodulieren kostengünstig realisieren.
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Vorzugsweise sind zwei Customized ICs vorgesehen. So kann ein erster IC einem positiven Signal und ein zweiter IC einem, z.B. modulierten, negativen Signal zugeordnet sein.
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Den ICs kann beispielsweise ein Komparator vorgeschalten sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System mit einem erfindungsgemäßen Adapter und wenigstens einem erfindungsgemäßen LED-Modul.
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Das System kann vorzugsweise beim Ladenbau eingesetzt werden. Somit betrifft die Erfindung auch die Verwendung des Systems beim Ladenbau, z.B. als Laden-, Waren- und/oder Regalbeleuchtung.
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Der Adapter ist vor dem LED-Modul angeordnet. Bei mehreren LED-Modulen können die LED-Module kaskadierend, in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet bzw. geschalten sein.
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Die Steuerungssignale werden vorzugsweise zentral im Adapter moduliert und dezentral in den einzelnen LED-Modulen demoduliert.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern von wenigstens einem LED-Modul mit zumindest zwei LEDs unterschiedlicher Farbe, mit einem erfindungsgemäßen System.
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Dabei empfängt die Empfangsvorrichtung drahtlos ein Befehlssignal.
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Die Modulationsvorrichtung moduliert anhand des Befehlssignals auf und/oder in die Versorgungsleitungen ein Steuerungssignal.
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Wenigstens ein LED-Modul demoduliert das auf und/oder in die Versorgungsleitungen modulierte Steuerungssignal zum Steuern der LEDs.
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Sind mehrere LED-Module vorgesehen, können die LED-Module identisch oder individuell gesteuert werden.
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Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtungen sind vorzugsweise dazu ausgebildet, z.B. mittels einer Steuerungsvorrichtung, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, vorzugsweise auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, und
- 2 eine Ausführungsform einer möglichen Schaltung.
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Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. So können einzelne Merkmale nicht nur in der gezeigten Kombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Kombinationen realisiert sein. Beispielsweise können die Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. Beispielsweise kann lediglich ein LED-Modul vorgesehen sein. Alternativ können mehr als zwei LED-Module vorhanden sein. Pro LED-Modul können auch mehr LEDs vorgesehen sein. Ferner können die LED-Module parallel geschalten sein.
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Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert.
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1 zeigt einen Adapter 10 zum Steuern von zwei LED-Modulen 12.
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Der Adapter 10 weist einen zweipoligen Eingang 14 für Versorgungsleitungen 16 auf.
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Ferner ist eine Empfangsvorrichtung 18 zum drahtlosen Empfangen eines Befehlssignals vorgesehen.
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Der Adapter 10 umfasst eine Modulationsvorrichtung 20 zum Modulieren eines Steuerungssignals auf und/oder in die Versorgungsleitungen 16 anhand des Befehlssignals.
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Die LED-Module 12 weisen jeweils einen zweipoligen Versorgungseingang 22 für die Versorgungsleitungen 16 auf.
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Ferner umfassen die LED-Module 12 mehrere LEDs 24, 25.
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Schließlich umfasst jedes LED-Modul 12 eine Demodulationsvorrichtung 26 zum Demodulieren des auf und/oder in die Versorgungsleitungen 16 modulierten Steuerungssignals zum Steuern der LEDs 24, 25.
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Von einer - hier nicht dargestellten - Sendevorrichtung kann ein Befehlssignal zum Adapter 10 gesendet werden. Die Empfangsvorrichtung 18 empfängt das Befehlssignal und moduliert daraufhin mittels der Modulationsvorrichtung 20 ein Steuerungssignal auf und/oder in die Versorgungsleitungen 16.
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Das Steuerungssignal gelangt über die Versorgungsleitungen 16 zu den LED-Modulen 12, welche das Steuerungssignal mittels der Demodulationsvorrichtung 26 demodulieren und die LEDs 24, 25 entsprechend steuern.
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Dadurch, dass nur eine Empfangsvorrichtung 18 für sämtliche LED-Module 12 vorgesehen ist, können die Kosten gering gehalten werden.
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2 zeigt eine mögliche Schaltung.
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Die Dioden 32 bilden die erste LED 24. Entsprechend bilden die Dioden 34 die zweite LED 25. Es können auch mehr oder weniger Dioden 32, 34 vorgesehen sein.
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Eine Versorgungsleitung 16 erhält von einem Aktor der Demodulation 28 zunächst ein Signal, beispielsweise zum Dimmen.
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Anschließend erhält die Versorgungsleitung 16 von einem weiteren Aktor der Demodulation 30 ein weiteres Steuerungssignal, z.B. für Tunable White.
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Der Aktor der Demodulation 28 kann beispielsweise ein Dimmen vornehmen, z.B. um 50 %.
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Über den weiteren Aktor der Demodulation 30 können die Dioden 32 und 34 beispielsweise invertieren angesteuert werden.
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Beispielsweise können die Aktoren der Demodulation 28, 30 als MOSFETs ausgebildet sein oder MOSFETs umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Adapter
- 12
- LED-Modul
- 14
- Eingang
- 16
- Versorgungsleitung
- 18
- Empfangsvorrichtung
- 20
- Modulationsvorrichtung
- 22
- Versorgungseingang
- 24
- erste LED
- 25
- zweite LED
- 26
- Demodulationsvorrichtung
- 28
- Aktor der Demodulation
- 30
- Aktor der Demodulation
- 32
- Diode
- 34
- Diode
