EP2191693A1 - Leuchtdioden-modul und verfahren zur steuerung eines leuchtdioden-moduls - Google Patents

Leuchtdioden-modul und verfahren zur steuerung eines leuchtdioden-moduls

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EP2191693A1
EP2191693A1 EP08802253A EP08802253A EP2191693A1 EP 2191693 A1 EP2191693 A1 EP 2191693A1 EP 08802253 A EP08802253 A EP 08802253A EP 08802253 A EP08802253 A EP 08802253A EP 2191693 A1 EP2191693 A1 EP 2191693A1
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EP
European Patent Office
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light
emitting diode
load
module
control unit
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Stefan Zudrell-Koch
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Tridonicatco GmbH and Co KG
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback

Definitions

  • the invention relates to the field of driving a light-emitting diode module.
  • LEDs Light-emitting diodes
  • LEDs have the advantage of a long service life, which is why they are used for different areas. For example, they are often used for
  • Emergency lights are used, which are automatically switched on when a power supply to other bulbs such as gas discharge lamps fails.
  • LEDs Depending on the type of use of the LEDs, high demands are placed on the constant operation of light-emitting diodes. For example, LEDs must deliver a predetermined light output.
  • a known problem with light-emitting diodes is the procurement of replacement for failed LED modules, as the LED development progresses very quickly and thus is no longer assured after a few months that a certain LED with a certain performance is still available on the market.
  • the invention therefore has for its object to provide a LED module and a method for controlling a light-emitting diode module, by which the characteristic of a light-emitting diode array are emulated can, and in particular by which the luminous efficacy of the light-emitting diode array can be regulated to a solicitstiinmten value.
  • the present invention relates to a light-emitting diode module comprising a light emitting diode array, a load connected in parallel with the LED array, a first transducer connected to the light emitting diode array, and a second transducer connected to the load for dividing the a current or voltage source supplied electrical characteristic to the light emitting diode array and the load, and a control unit for driving the first and second converter such that the operation of the light emitting diode array corresponds to a predetermined setting.
  • the predetermined mode of operation corresponds to a predetermined light output of the LED array.
  • the load consumes the electrical characteristic supplied to the load by means of the second transducer.
  • the load can be heated by the electrical characteristic.
  • the load can be an ohmic resistance.
  • the module further comprises a measuring unit for determining the electrical characteristic supplied by the current or voltage source and transmitting the data to the control unit.
  • the module further comprises a light sensor for determining the light output of the light-emitting diode arrangement.
  • the light sensor can transmit the determined data to the control unit.
  • the module further comprises a temperature sensor for determining the temperature of the light-emitting diode arrangement.
  • the temperature sensor can transmit the determined data to the control unit.
  • control unit can change the control of the first and / or second converter on the basis of the transmitted data.
  • the present invention relates to a method for controlling a light-emitting diode module, comprising the steps of providing a light-emitting diode arrangement, providing a load connected in parallel with the light-emitting diode arrangement, dividing the electrical characteristic value supplied by a current or voltage source onto the light-emitting diodes Arrangement and the load by means of a to the first transducer connected to the light-emitting diode array and a second transducer connected to the load, and to drive the first and second transducers such that the operation of the light-emitting diode array corresponds to a predetermined setting.
  • Fig. 2 shows schematically a block diagram according to the light-emitting diode module according to the present invention
  • Fig. 3 shows schematically the steps of the method according to the present invention.
  • Fig. 1 shows two examples of a typical characteristic curve of a light-emitting diode array.
  • a light-emitting diode arrangement in the sense of the present invention may in this case comprise a single light-emitting diode or a plurality of light-emitting diodes connected in series and / or in parallel.
  • the curves Ki and K 2 are hereby plotted as curves within a coordinate system in which the forward voltage U, ie the voltage with which the light-emitting diode arrangement is operated, is shown on the x-axis and in which the y-axis of FIG Forward current I is shown, that is, the current which through the Light-emitting diode arrangement flows.
  • the characteristic curve of a light-emitting diode looks such that a current flow only begins at a defined flow voltage. Ideally, the resistance of the light emitting diode in the range greater than the forward voltage would be zero and the current would rise steeply. In practice, the characteristic increases in the range above the flow voltage with a substantially constant slope.
  • a light-emitting diode may have a different forward current for the same applied voltage, so that with the same applied forward voltage, light-emitting diodes with different characteristic curves also each have a different forward current and therefore also deliver a different light output in particular.
  • LEDs with an improved characteristic have the same forward voltage to a higher light output.
  • FIG. 1 schematically shows two characteristic curves Ki and K 2 of two different light-emitting diode arrangements or light-emitting diodes.
  • the characteristic K 2 corresponds to an improved light-emitting diode arrangement, since a higher forward current is achieved at the same forward voltage. Nevertheless, an increased forward current and thus an increased light output as explained above partially undesirable. Accordingly, for different light-emitting diode arrangements also different forward voltages arise at the same forward flow. On the other hand, it is partial not feasible to adjust the supply voltage or the supply current for a light-emitting diode array accordingly.
  • the present invention therefore proposes, by a corresponding circuit within the LED module, the electrical characteristic, i. E. to divide the supply voltage or theestablishedsström, on the light-emitting diode arrangement and on another consumer.
  • the electrical characteristic i. E. to divide the supply voltage or theestablishedsström
  • the forward current is reduced by reducing the forward voltage on the light-emitting diode arrangement as with another light-emitting diode arrangement, or it can be achieved that the forward voltage is reduced by the same forward voltage as in the case of another light-emitting diode arrangement.
  • Arrangement is present.
  • the characteristic K 1 here is the characteristic of a light-emitting diode, which was provided for example in the delivery in a light-emitting diode module. With a forward voltage Ui, a forward current Ii could be generated at the light-emitting diode arrangement. If this originally built into the LED module LED fails and is replaced by a new light emitting diode, which has an improved characteristic, referred to as K 2 in Fig. 1, this new LED would have an increased forward current at the same forward voltage Ui.
  • the present invention therefore proposes to regulate the forward voltage to the new light emitting diode array to the effect that the new LED array is operated with a forward voltage U 2 , which is smaller than the originally provided on the light emitting diode array forward voltage Ui, so that by the new light-emitting diode arrangement of same forward current Ii flows as through the replaced light emitting diode array.
  • FIG. 2 shows schematically a block diagram of an LED module 1 according to the present invention.
  • an electrical characteristic i. a supply voltage or supply current to, for example, supplied by the power network.
  • the supply voltage is constant, and can only be varied by additional components and complex measures.
  • the light-emitting diode module 1 comprises a light-emitting diode arrangement 6 and a load 7 connected in parallel with the light-emitting diode arrangement 6.
  • the load 7 connected in parallel is in this case not connected directly to the light-emitting diode module 1.
  • a first transducer 4 is connected to the light emitting diode array 6 and a second transducer 5 is connected to the load.
  • the first converter 4 and the second converter 5 are either direct or via other components connected to the supply voltage or the supply current.
  • the two transducers 4, 5 can be controlled independently of each other.
  • the first converter 4 and the second converter 5 are designed to transmit only a certain part of the supply voltage or of the supply current to the respectively connected components. That is, the first converter 4 may transmit a lower voltage than the supply voltage to the light emitting diode array 6, and the second converter 5 may transmit a lower voltage than the supply voltage to the load 7.
  • the transducers 4, 5 may each deliver a lower current than the supply flow to the respective components.
  • the light-emitting diode module 1 further comprises a control unit 3, which may in particular also include a microcontroller, for controlling the components of the light-emitting diode module 1.
  • the control unit 3 is adapted to drive the first transducer 4 and the second transducer 5 and so To determine which part of the supply voltage or the supply current to the light emitting diode array 6 and the load 7 to be transmitted.
  • a forward voltage to the LED array 6 can be adjusted so that a predetermined forward current flows through the light emitting diode array 6 and it can be set the forward current to the LED array 1 so that a predetermined forward voltage to the light emitting diode array 6 is present.
  • a predetermined mode of operation or Operation of the light-emitting diode array 6 ensured so that in particular the light output of the newly installed LED array 6 corresponds to the light output of the old replaced light-emitting diode arrangement.
  • the present invention it is therefore possible to emulate the characteristic of the old light emitting diode. That is, the light output of the new light-emitting diode array 6 is in the sense of an electrical characteristic as well as that of the LED array to be emulated, which has been replaced.
  • the present invention thus provides an active control of the transducers 4, 5, so that the electrical characteristic transmitted to the load 7 can be determined as a function of the predefined characteristic curves.
  • a measuring unit 2 can be provided in the light-emitting diode module 1, which measures the electrical characteristic applied to the terminals A and B, i. the supply voltage or thegrownsström, determined and transmitted this data to the control unit 3. This ensures that the light emitting diode module 1 can be connected to different supply voltages or supply currents, since depending on the applied electrical characteristic, the control unit 3, the first converter 4 and the second converter 5 so that always the same desired electrical characteristic at the Light-emitting diode arrangement 6 is present.
  • the load 7 is provided here as a pure consumer.
  • the load 7 consumes the supplied to the load 7 electrical characteristic by this example in invisible energy converts.
  • the load 7 is an ohmic resistor, which heats up by applying the corresponding voltage or the corresponding current and thus converts the electrical characteristic into heat.
  • a light sensor 8 can be provided which measures the luminous efficacy of the light-emitting diode arrangement 6 and transmits the determined data to the control unit 3. This can then be used by the control unit 3 for fine correction of possible fluctuations, so that the desired light output can be adjusted by correcting a forward voltage or a forward current at the light-emitting diode arrangement 6.
  • the luminosity of the LED array 6 may decrease with increasing time, so that a correction of the forward voltage or the forward current is necessary.
  • a temperature sensor 9 may be provided which measures the temperature within the light-emitting diode module 1 and also transmits this data to the control unit 3. This is particularly advantageous if the load 7 is an ohmic resistance which heats up. If the light-emitting diode module 1 heats up too much, the control unit 3 may if necessary control the first converter 4 and the second converter 5 for a short time in such a way that the electrical parameter supplied to the load 7 is reduced, so that a cooling of the Light-emitting diode module 1 is possible. Another possibility is to provide a communication input (not shown in the figure) on the light-emitting diode module 1, by means of which, for example, an external computer can be used to intervene in the system from outside.
  • Fig. 3 shows schematically the steps according to an exemplary method of the present invention.
  • the process begins in step SO, for example, with the completion of a light-emitting diode module 1.
  • step Sl which can already be done on the manufacturer side, the characteristic of the old LED array, i. the originally provided in the light-emitting diode module 1 arrangement detected.
  • step S2 the characteristic of the new light-emitting diode arrangement 6 is also detected in the case of replacement of the old LED array. This can either be done in a separate measurement or the corresponding data can be delivered together with the new light emitting diode and then loaded onto the control unit 3.
  • the control unit 3 can then determine the forward voltage to be transmitted to the light-emitting diode arrangement 6 or the forward current to be transmitted.
  • control unit 3 sends corresponding signals to the first converter 4 and to the second transducer 5, so that the desired forward voltage or the desired forward current is applied to the light-emitting diode arrangement 6 and the difference between the electrical characteristic supplied by the terminals A and B and the voltage applied to the LED array 6 electrical characteristic via the second converter 5 is delivered to the load 7.
  • the sensor data can be detected, i. the
  • step S6 may be to others
  • Time points, for example, after the step Sl can be performed on the old module.
  • step S7 the control unit 3 checks whether the light-emitting diode module 1 has the desired operating mode. This includes, in particular, whether the desired light output is achieved and whether, if necessary, overheating takes place. If the control unit has determined in step S7 that the light-emitting diode module has the desired mode of operation, normal operation ensues in step S8 until the process ends in step S10, for example when the light-emitting diode module 1 is switched off.
  • control unit 3 determines in step S7 that the light-emitting diode module does not have the desired mode of operation, determines a new electrical characteristic to be transmitted to the light-emitting diode arrangement 6 in step S9 and transmits the corresponding one in step S5 Signals to the first converter 4 and to the second converter. 5
  • the mode of operation of the light-emitting diode module can also be checked repeatedly at specific time intervals in order to determine a new forward voltage or a new forward current for the light-emitting diode arrangement 6, if necessary.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtdioden-Modul (1) umfassend eine Leuchtdioden-Anordnung (6), eine parallel zur Leuchtdioden-Anordnung (6) geschaltete Last (7), einen mit der Leuchtdi öden- Anordnung (6) verbundenen ersten Wandler (4) und einen mit der Last (7) verbundenen zweiten Wandler (5) zum Aufteilen der von einer Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße auf die Leuchtdioden-Anordnung (6) und die Last (7), und eine Steuereinheit (3) zum Ansteuern des ersten und zweiten Wandlers (4, 5) derart, dass die Betriebsweise der Leuchtdioden-Anordnung (6) einer vorbestimmten Einstellung entspricht. Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Steuerung eines Leuchtdioden-Moduls (1).

Description

LEUCHTDIODEN-MODUL UND VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES
LEUCHTDIODEN-MODULS
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Ansteuerung eines Leuchtdioden-Moduls.
Leuchtdioden (LED) haben den Vorteil einer hohen Lebensdauer, weswegen sie für unterschiedliche Bereiche eingesetzt werden. Beispielsweise werden sie oft für
Notbeleuchtungen eingesetzt, die automatisch eingeschaltet werden, wenn eine NetzVersorgung für andere Leuchtmittel wie beispielsweise Gasentladungslampen ausfällt.
Je nach Art der Verwendung der Leuchtdioden werden hohe Anforderungen an den konstanten Betrieb von Leuchtdioden gestellt. Beispielsweise müssen Leuchtdioden eine vorbestimmte Lichtausbeute liefern.
Ein bekanntes Problem bei Leuchtdioden ist die Beschaffung von Ersatz für ausgefallene Leuchtdioden- Module, da die Leuchtdiodenentwicklung sehr schnell voranschreitet und somit bereits nach wenigen Monaten nicht mehr gesichert ist, dass eine bestimmte Leuchtdiode mit einem bestimmten Betriebsverhalten noch auf dem Markt erhältlich ist.
Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, ein Leuchtdioden- Modul und ein Verfahren zur Steuerung eines Leuchtdioden-Moduls bereitzustellen, durch welches die Kennlinie einer Leuchtdioden-Anordnung emuliert werden kann, und durch welches insbesondere die Lichtausbeute der Leuchtdioden-Anordnung auf einen vorbestiinmten Wert geregelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Gemäß eines ersten Aspekts bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Leuchtdioden-Modul umfassend eine Leuchtdiöden-Anordnung, eine parallel zur Leuchtdioden- Anordnung geschaltete Last, einen mit der Leuchtdioden- Anordnung verbundenen ersten Wandler und einen mit der Last verbundenen zweiten Wandler zum Aufteilen der von einer Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße auf die Leuchtdioden-Anordnung und die Last, und eine Steuereinheit zum Ansteuern des ersten und zweiten Wandlers derart, dass die Betriebsweise der Leuchtdiöden-Anordnung einer vorbestimmten Einstellung entspricht.
Vorzugsweise entspricht die vorbestimmte Betriebsweise einer vorbestimmten Lichtleistung der Leuchtdioden- Anordnung .
Vorzugsweise verbraucht die Last die mittels des zweiten Wandlers an die Last gelieferte elektrische Kenngröße .
Die Last kann sich mittels der elektrischen Kenngröße erwärmen .
Die Last kann ein ohmscher Widerstand sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasse das Modul des weiteren eine Messeinheit zum Ermitteln der von der Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße und Übermitteln der Daten an die Steuereinheit.
Vorzugsweise umfasst das Modul des weiteren einen Lichtsensor zum Ermitteln der Lichtleistung der Leuchtdioden-Anordnung .
Der Lichtsensor kann die ermittelten Daten an die Steuereinheit übermitteln.
Vorzugsweise umfasst das Modul des weiteren einen Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur der Leuchtdioden-Anordnung .
Vorzugsweise kann der Temperatursensor die ermittelten Daten an die Steuereinheit übermitteln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuereinheit auf Basis der übermittelten Daten die Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Wandlers verändern .
Gemäß eines weiteren Aspekts bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung eines Leuchtdioden Moduls umfassend die Schritte Bereitstellen einer Leuchtdioden-Anordnung, Bereitstellen einer parallel zur Leuchtdiöden-Anordnung geschalteten Last, Aufteilen der von einer Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße auf die Leuchtdiöden-Anordnung und die Last mittels eines mit der Leuchtdioden-Anordnung verbundenen ersten Wandlers und eines mit der Last verbundenen zweiten Wandlers, und Ansteuern des ersten und zweiten Wandlers derart, dass die Betriebsweise der Leuchtdioden- Anordnung einer vorbestimmten Einstellung entspricht.
Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung sollen nunmehr bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen und die beiliegenden Figuren der Zeichnungen erläutert werden.
Fig. 1 zeigt dabei zwei Kennlinien zweier unterschiedlicher Leuchtdiöden-Anordnungen,
Fig. 2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild gemäß des Leuchtdioden-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 zeigt schematisch die Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt zwei Beispiele für einen typischen Kennlinienverlauf einer Leuchtdioden-Anordnung. Eine Leuchtdioden-Anordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hierbei eine einzelne Leuchtdiode oder mehrere in Serie und/oder parallel geschaltete Leuchtdioden umfassen. Die Kennlinien Ki und K2 sind hierbei als Kurven innerhalb eines Koordinatensystems aufgetragen, bei welchem auf der x-Achse die VorwärtsSpannung U, d.h. die Spannung, mit der die Leuchtdiöden-Anordnung betrieben wird, dargestellt ist und bei welchem auf der y-Achse der Vorwärtsstrom I dargestellt ist, d.h. der Strom, welcher durch die Leuchtdioden-Anordnung fließt. Bekanntlich sieht der Kennlinienverlauf einer Leuchtdiode derart aus, dass erst ab einer definierten DurchflussSpannung ein Stromfluss beginnt. Idealerweise würde der Widerstand der Leuchtdiode im Bereich größer als die Durchflussspannung gleich Null sein und der Strom steil ansteigen. In der Praxis steigt die Kennlinie im Bereich oberhalb der DurchflussSpannung mit einer wesentlich konstanten Steigung an.
Die Funktionsweise und das Betriebsverhalten einer Leuchtdiode hängen von der Kennlinie ab. Je nach Kennlinie kann eine Leuchtdiode bei gleicher angelegter Spannung einen unterschiedlichen Vorwärtsstrom aufweisen, so dass bei gleicher angelegter VorwärtsSpannung Leuchtdioden mit unterschiedlichen Kennlinien auch jeweils einen anderen Vorwärtsstrom aufweisen und daher auch insbesondere eine andere Lichtausbeute liefern. Insbesondere Leuchtdioden mit einer verbesserten Kennlinie weisen bei gleicher Vorwärtsspannung eine höhere Lichtausbeute auf.
In Fig. 1 sind schematisch zwei Kennlinien Ki und K2 zweier verschiedener Leuchtdioden-Anordnungen bzw. Leuchtdioden dargestellt. Die Kennlinie K2 entspricht hierbei einer verbesserten Leuchtdioden-Anordnung, da bei gleicher VorwärtsSpannung ein höherer Vorwärtsstrom erreicht wird. Dennoch ist ein erhöhter Vorwärtsstrom und damit eine erhöhte Lichtausbeute wie eingangs erläutert teilweise unerwünscht. Entsprechend ergeben sich für unterscherschiedliche Leuchtdioden-Anordnungen auch verschiedene Vorwärtsspannungen bei gleichem Vorwärtsström. Auf der anderen Seite ist es teilweise nicht realisierbar, die VersorgungsSpannung bzw. den Versorgungsstrom für eine Leuchtdioden-Anordnung entsprechend anzupassen.
Die vorliegende Erfindung schlägt deswegen vor, durch eine entsprechende Schaltung innerhalb des LED-Moduls die elektrische Kenngröße, d.h. die VersorgungsSpannung oder den Versorgungsström, auf die Leuchtdiöden-Anordnung und auf einen weiteren Verbraucher aufzuteilen. So kann entweder erreicht werden, dass durch eine Verringerung der VorwärtsSpannung an der Leuchtdioden-Anordnung der gleiche Vorwärtsstrom wie bei einer anderen Leuchtdioden- Anordnung anliegt, oder es kann erreicht werden, dass durch eine Verringerung des Vorwärtsstromes die gleiche VorwärtsSpannung wie bei einer anderen Leuchtdioden- Anordnung anliegt. Durch diese Regulierung kann die gleiche Betriebsweise der Leuchtdioden-Anordnung, insbesondere die gleiche Lichtausbeute erreicht werden.
Dies ist für den Fall der Änderung der Vorwärtsspannung bei gleichem Vorwärtsstrom schematisch anhand der Kennlinien aus Fig. 1 verdeutlicht. Die Kennlinie K1 ist hierbei die Kennlinie einer Leuchtdiode, die beispielsweise bei der Auslieferung in einem Leuchtdiode- Modul vorgesehen war. Mit einer Vorwärtsspannung Ui konnte an der Leuchtdioden-Anordnung ein Vorwärtsstrom Ii erzeugt werden. Falls diese ursprünglich in das LED-Modul eingebaute Leuchtdiode ausfällt und durch eine neue Leuchtdiode ersetzt wird, welche eine verbesserte Kennlinie, in Fig. 1 als K2 bezeichnet, aufweist, so würde diese neue Leuchtdiode bei gleicher VorwärtsSpannung Ui einen erhöhten Vorwärtsstrom aufweisen. Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, die Vorwärtsspannung an der neuen Leuchtdiöden-Anordnung dahingehend zu regulieren, dass die neue Leuchtdioden- Anordnung mit einer Vorwärtsspannung U2 betrieben wird, welche kleiner ist als die ursprünglich an der Leuchtdioden-Anordnung vorgesehene Vorwärtsspannung Ui, so dass durch die neue Leuchtdioden-Anordnung der gleiche Vorwärtsstrom Ii fließt wie durch die ausgewechselte Leuchtdioden-Anordnung.
Entsprechendes gilt für den umgekehrten Fall, d.h. dass durch eine Änderung des Vorwärtsstromes bei einer neuen Leuchtdiöden-Anordnung die gleiche Vorwärtsspannung anliegt wie bei einer ausgewechselten Leuchtdioden- Anordnung.
Fig. 2 zeigt hierbei schematisch ein Blockschaltbild eines LED-Moduls 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zwischen den Terminals A und B liegt hierbei eine elektrische Kenngröße, d.h. eine VersorgungsSpannung oder ein Versorgungsstrom, an, welche beispielsweise vom Stromnetzwerk geliefert wird. In der Regel ist die VersorgungsSpannung konstant, und kann nur durch zusätzliche Komponenten und aufwendige Maßnahmen variiert werden .
Das Leuchtdioden-Modul 1 umfasst eine Leuchtdioden- Anordnung 6 sowie eine parallel zur Leuchtdioden- Anordnung 6 geschaltete Last 7. Die parallel geschaltete Last 7 ist hierbei nicht direkt mit dem Leuchtdioden- Modul 1 verbunden. Ein erster Wandler 4 ist mit der Leuchtdioden-Anordnung 6 verbunden und ein zweiter Wandler 5 ist mit der Last verbunden. Der erste Wandler 4 und der zweite Wandler 5 sind entweder direkt oder über weitere Komponenten mit der VersorgungsSpannung bzw. dem Versorgungsstrom verbunden. Die beiden Wandler 4, 5 können unabhängig voneinander angesteuert werden.
Der erste Wandler 4 und der zweite Wandler 5 sind dahingehend ausgelegt, nur einen bestimmten Teil der Versorgungsspannung bzw. des Versorgungsstromes an die jeweils angeschlossenen Komponenten zu übermitteln. D.h., der erste Wandler 4 kann eine geringere Spannung als die Versorgungsspannung an die Leuchtdioden-Anordnung 6 übermitteln, ebenso kann der zweite Wandler 5 eine geringere Spannung als die VersorgungsSpannung an die Last 7 übermitteln. Entsprechend können die Wandler 4,5 auch jeweils einen geringeren Strom als den Versorgungsström an die jeweiligen Komponenten liefern.
Das Leuchtdioden-Modul 1 umfasst des Weiteren eine Steuereinheit 3, welche insbesondere auch einen MikroController umfassen kann, zur Steuerung der Komponenten des Leuchtdioden-Moduls 1. Insbesondere ist die Steuereinheit 3 dazu ausgelegt, den ersten Wandler 4 und den zweiten Wandler 5 anzusteuern und so festzulegen, welcher Teil der VersorgungsSpannung bzw. des Versorgungsstromes an die Leuchtdioden-Anordnung 6 und an die Last 7 übermittelt werden soll.
Hierdurch kann eine VorwärtsSpannung an der Leuchtdioden- Anordnung 6 so eingestellt werden, dass ein vorbestimmter Vorwärtsstrom durch die Leuchtdioden-Anordnung 6 fließt bzw. es kann der Vorwärtsstrom an der Leuchtdioden- Anordnung 1 so eingestellt werden, dass eine vorbestimmte Vorwärtsspannung an der Leuchtdioden-Anordnung 6 anliegt. Hierdurch wird eine vorbestimmte Betriebsweise bzw. Funktionsweise der Leuchtdioden-Anordnung 6 sichergestellt, so dass insbesondere auch die Lichtausbeute der neu installierten Leuchtdioden- Anordnung 6 der Lichtausbeute der alten ersetzten Leuchtdioden-Anordnung entspricht .
Mit der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, die Kennlinie der alten Leuchtdiode zu emulieren. D.h., die Lichtleistung der neuen Leuchtdiöden-Anordnung 6 ist im Sinne einer elektrischen Kennlinie genauso wie die der zu emulierenden Leuchtdioden-Anordnung, welche ersetzt wurde. Die vorliegende Erfindung sieht somit eine aktive Ansteuerung der Wandler 4, 5 vor, so dass die an die Last 7 übermittelte elektrische Kenngröße in Abhängigkeit der vordefinierten Kennlinien festgelegt werden kann.
Im Leuchtdioden-Modul 1 kann des Weiteren eine Messeinheit 2 vorgesehen sein, welche die an den Terminals A und B anliegende elektrische Kenngröße, d.h. die VersorgungsSpannung oder den Versorgungsström, ermittelt und diese Daten an die Steuereinheit 3 übermittelt. So ist sichergestellt, dass das Leuchtdioden-Modul 1 an unterschiedliche Versorgungsspannungen bzw. Versorgungsströme angeschlossenen werden kann, da je nach angelegter elektrischer Kenngröße die Steuereinheit 3 den ersten Wandler 4 und den zweiten Wandler 5 so ansteuert, dass immer die gleiche gewünschte elektrische Kenngröße an der Leuchtdioden-Anordnung 6 anliegt.
Die Last 7 ist hierbei als reiner Verbraucher vorgesehen. Die Last 7 verbraucht die an die Last 7 gelieferte elektrische Kenngröße, indem sie diese in beispielsweise nicht sichtbare Energie umwandelt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Last 7 ein ohmscher Widerstand, welcher sich durch das Anlegen der entsprechenden Spannung oder des entsprechenden Stromes erwärmt und die elektrische Kenngröße somit in Wärme umwandelt .
Des Weiteren kann ein Lichtsensor 8 vorgesehen sein, welcher die Lichtausbeute der Leuchtdioden-Anordnung 6 misst und die ermittelten Daten an die Steuereinheit 3 übermittelt. Dies kann dann durch die Steuereinheit 3 zur Feinkorrektur eventueller Schwankungen verwendet werden, so dass durch die Korrektur einer VorwärtsSpannung bzw. eines Vorwärtsstromes an der Leuchtdioden-Anordnung 6 die gewünschte Lichtleistung eingestellt werden kann. Insbesondere kann die Leuchtkraft von der Leuchtdioden- Anordnung 6 mit zunehmender Zeit abnehmen, so dass eine Korrektur der Vorwärtsspannung bzw. des Vorwärtsstromes notwendig wird.
Optional kann darüber hinaus ein Temperatursensor 9 vorgesehen sein, welcher die Temperatur innerhalb des Leuchtdioden-Moduls 1 misst und diese Daten ebenfalls an die Steuereinheit 3 übermittelt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Last 7 ein ohmscher Widerstand ist, welcher sich erwärmt. Falls sich das Leuchtdioden-Modul 1 zu stark erwärmt, kann die Steuereinheit 3 ggf. für eine kurze Zeit den ersten Wandler 4 und den zweiten Wandler 5 so ansteuern, dass die an die Last 7 gelieferte elektrische Kenngröße reduziert wird, so dass eine Abkühlung des Leuchtdioden-Moduls 1 möglich ist. Eine weitere Möglichkeit ist, am Leuchtdioden-Modul 1 einen Kommunikationseingang (in der Figur nicht dargestellt) vorzusehen, durch den von außen beispielsweise über einen externen Rechner in das System eingegriffen werden kann.
Fig. 3 zeigt schematisch die Schritte gemäss einem beispielhaften Verfahren der vorliegenden Erfindung. Der Prozess beginnt in Schritt SO beispielsweise mit der Fertigstellung eines Leuchtdioden-Moduls 1. Im nächsten Schritt Sl, welcher bereits auf Herstellerseite erfolgen kann, wird die Kennlinie der alten Leuchtdioden- Anordnung, d.h. der ursprünglich im Leuchtdioden-Modul 1 vorgesehenen Anordnung erfasst. Im nächsten Schritt S2 wird im Falle eines Ersetzens der alten Leuchtdioden- Anordnung die Kennlinie der neuen Leuchtdioden-Anordnung 6 ebenfalls erfasst. Dies kann entweder in einer separaten Messung geschehen oder die entsprechenden Daten können zusammen mit der neuen Leuchtdiode ausgeliefert und dann auf die Steuereinheit 3 aufgespielt werden.
Optional, falls eine Messeinheit 2 vorgesehen ist, wird die elektrische Kenngröße zwischen den Terminals A und B ermittelt und an die Steuereinheit 3 übertragen. Auf Basis der Kennlinien der alten und neuen LED sowie auf Basis der ermittelten VersorgungsSpannung bzw. des ermittelten Versorgungsstromes kann die Steuereinheit 3 dann die an die Leuchtdiöden-Anordnung 6 zu übermittelnde Vorwärtsspannung bzw. den zu übermittelnden Vorwärtsstrom ermitteln.
Im nächsten Schritt S5 sendet die Steuereinheit 3 entsprechende Signale an den ersten Wandler 4 und an den zweiten Wandler 5, so dass die gewünschte VorwärtsSpannung bzw. der gewünschte Vorwärtsstrom an der Leuchtdiöden-Anordnung 6 anliegt und die Differenz zwischen der von den Terminals A und B gelieferten elektrischen Kenngröße und der an der Leuchtdioden- Anordnung 6 anliegenden elektrischen Kenngröße über den zweiten Wandler 5 an die Last 7 abgegeben wird.
Im nächsten Schritt S6 können optional durch die Steuereinheit 3 die Sensordaten erfasst werden, d.h. die
Daten, welche von dem Lichtsensor 8 bzw. dem
Temperatursensor 9 an die Steuereinheit 3 übermittelt werden. Der Schritt S6 kann indessen auch zu anderen
Zeitpunkten, bspw. nach dem Schritt Sl am alten Modul durchgeführt werden kann.
Im nächsten Schritt S7 überprüft die Steuereinheit 3, ob das Leuchtdioden-Modul 1 die gewünschte Betriebsweise aufweist. Dies umfasst insbesondere, ob die gewünschte Lichtleistung erreicht wird und ob ggf. eine Überhitzung erfolgt. Falls die Steuereinheit in Schritt S7 ermittelt hat, dass das Leuchtdioden-Modul die gewünschte Funktionsweise aufweist, so folgt im Schritt S8 der normale Betrieb bis der Prozess in Schritt SlO endet, beispielsweise mit dem Abschalten des Leuchtdioden-Moduls 1.
Andernfalls, falls die Steuereinheit 3 in Schritt S7 feststellt, dass das Leuchtdioden-Modul nicht die gewünschte Funktionsweise aufweist, ermittelt die Steuereinheit in Schritt S9 eine neue, an die Leuchtdiöden-Anordnung 6 zu übermittelnde elektrische Kenngröße und sendet im Schritt S5 die entsprechenden Signale an den ersten Wandler 4 und an den zweiten Wandler 5.
Optional kann während des Betriebs in Schritt S8 die Funktionsweise des Leuchtdioden-Moduls auch in bestimmten Zeitabständen immer wieder überprüft werden, um ggf. eine neue VorwärtsSpannung bzw. einen neuen Vorwärtsstrom für die Leuchtdioden-Anordnung 6 zu bestimmen.

Claims

Ansprüche
1. Leuchtdioden-Modul (1) aufweisend eine Leuchtdioden- Anordnung ( 6 ) , eine parallel zur Leuchtdioden-Anordnung (6) geschaltete Last (7), einen mit der Leuchtdiöden-Anordnung (6) verbundenen ersten Wandler (4) und einen mit der Last (7) verbundenen zweiten Wandler (5) zum Aufteilen der von einer Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrische Kenngröße auf die Leuchtdiöden-Anordnung (6) und die Last (7), und eine Steuereinheit (3) zum Ansteuern des ersten und zweiten Wandlers (4, 5) derart, dass die Betriebsweise der Leuchtdiöden-Anordnung (6) einer vorbestimmten Einstellung entspricht.
2. Modul ( 1 ) nach Anspruch 1 , wobei die vorbestimmte Betriebsweise einer vorbestimmten Lichtleistung der Leuchtdiöden-Anordnung (6) entspricht.
3. Modul ( 1 ) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Last (7) die mittels des zweiten Wandlers (5) an die Last (7) gelieferte elektrische Kenngröße verbraucht .
4. Modul ( 1 ) nach Anspruch 3 , wobei die Last (7) sich mittels der elektrischen Kenngröße erwärmt .
5. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Last (7) ein ohmscher Widerstand ist.
6. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend des weiteren eine Messeinheit (2) zum Ermitteln der von der Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße und Übermitteln der Daten an die Steuereinheit (3) .
7. Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend des weiteren einen Lichtsensor (8) zum Ermitteln der Lichtleistung der Leuchtdioden-Anordnung (6) .
8. Modul ( 1 ) nach Anspruch 7 , wobei der Lichtsensor (8) die ermittelten Daten an die Steuereinheit (3) übermittelt.
9. Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, aufweisend des weiteren einen Temperatursensor (9) zum Ermitteln der Temperatur der Leuchtdioden-Anordnung (6) .
10. Modul (1) nach Anspruch 9, wobei der Temperatursensor (9) die ermittelten Daten an die Steuereinheit (3) übermittelt.
11. Modul (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 9, wobei die Steuereinheit (3) auf Basis der übermittelten Daten die Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Wandlers (4, 5) verändert.
12. Verfahren zur Steuerung eines Leuchtdioden Moduls aufweisend die Schritte:
- Bereitstellen einer Leuchtdioden-Anordnung (6),
- Bereitstellen einer parallel zur Leuchtdioden- Anordnung (6) geschalteten Last (7) ,
- Aufteilen der von einer Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße auf die Leuchtdioden-Anordnung (6) und die Last (7) mittels eines mit der Leuchtdiöden-Anordnung (6) verbundenen ersten Wandlers (4) und eines mit der Last (7) verbundenen zweiten Wandlers (5) , und
- Ansteuern des ersten und zweiten Wandlers (4, 5) derart, dass die Betriebsweise der Leuchtdioden- Anordnung (6) einer vorbestimmten Einstellung entspricht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die vorbestimmte Betriebsweise einer vorbestimmten Lichtleistung der Leuchtdiöden-Anordnung (6) entspricht.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, aufweisend den Schritt des Verbrauchens der mittels des zweiten Wandlers an die Last (7) gelieferten elektrischen Kenngröße durch die Last (7) .
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Last (7) sich mittels der elektrischen Kenngröße erwärmt .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, aufweisend den Schritt des Vorsehens eines Ohm' sehen Widerstands als Last (7) .
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, aufweisend den Schritt des Vorsehens einer Messeinheit (2) zum Ermitteln der von der Strom- oder Spannungsquelle gelieferten elektrischen Kenngröße und Übermitteln der Daten an die Steuereinheit (3) .
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, aufweisend den Schritt des Vorsehen eines Lichtsensor (8) s zum Ermitteln der Lichtleistung der Leuchtdioden- Anordnung (6) .
19. Verfahren nach Anspruch 18, aufweisend den Schritt des Übermitteins der ermittelten Daten vom Lichtsensor (8) an die Steuereinheit (3).
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, aufweisend den Schritt des Vorsehens eines Temperatursensor (9)s zum Ermitteln der Temperatur der Leuchtdiöden-Anordnung (6) .
21. Verfahren nach Anspruch 20, umfassend Übermitteln der ermittelten Daten vom Temperatursensor (9) an die Steuereinheit (3).
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 20, aufweisend den Schritt des Veränderns der Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Wandlers (4, 5) verändert auf Basis der durch den Temperatursensor (9) und/oder Lichtsensor (8) übermittelten Daten.
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