EP2260675A2 - Leuchte, insbesondere zur erzielung eines tageslichtähnlichen leuchtspektrum - Google Patents

Leuchte, insbesondere zur erzielung eines tageslichtähnlichen leuchtspektrum

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Publication number
EP2260675A2
EP2260675A2 EP09717149A EP09717149A EP2260675A2 EP 2260675 A2 EP2260675 A2 EP 2260675A2 EP 09717149 A EP09717149 A EP 09717149A EP 09717149 A EP09717149 A EP 09717149A EP 2260675 A2 EP2260675 A2 EP 2260675A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
leds
power supply
light
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09717149A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Häge
Helmut Grantz
Gunnar Helms
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MBB International Group AG
Original Assignee
MBB International Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MBB International Group AG filed Critical MBB International Group AG
Publication of EP2260675A2 publication Critical patent/EP2260675A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/28—Controlling the colour of the light using temperature feedback

Definitions

  • the invention relates to a luminaire, in particular for achieving a daylight-like luminous spectrum, with a board receiving a plurality of LED illuminants, wherein at least one white LED and one colored LED are provided as the LED illuminant.
  • the operation of a luminaire with LEDs is already known in principle.
  • the LED bulbs are mostly used as individual lights that emit a specific color spectrum.
  • complex lighting systems are set up, which allow a larger room, into which no or only partial daylight falls, through such a daylight. light-like spectrum to illuminate.
  • the previous LEDs require due to the respective individual installation increased effort for installation and control.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a lamp with LED bulbs, which is constructed in a modular manner and allows easy adaptation to different installation conditions.
  • a luminaire with a circuit board which has at least one light module, which consists of at least two strands with LEDs and by a power supply and control device, which drive the at least one light module, each strand of the light module is driven by a controller of the control device, is adapted to the installation situation interpretation of the lamp in a simple manner.
  • the power supply and control device may be provided in the luminaire or may be arranged adjacent or even remote from the luminaire. Due to the modular design of a basic unit for a luminaire, a high degree of flexibility is given.
  • the power supply and control device are provided on the board, which receives at least one light module and forms a master module.
  • a completely integrated system is formed, which includes all the components needed to form a lamp.
  • the power supply and control device are provided as a separate unit to the board, which receives the at least one lighting module.
  • Such an arrangement is a so-called daughter module.
  • This has the advantage that it can be docked or plugged directly to the master module can and the LEDs of the at least one lighting module are supplied by the power supply and control device of the master module.
  • one or more daughter modules can preferably be inserted in series with one another and docked on the master module, so that large-area luminaires can be created in a simple manner.
  • the power supply and the control device each form a separate structural unit and are provided separately from the circuit board, which receive at least one light module.
  • Such an arrangement can facilitate subsequent retrofitting to the luminaire according to the invention, as this allows a flexible installation of the components.
  • a large-area distribution of LEDs for a luminaire can also be made possible. This large-area distribution can be particularly promoted by the fact that the individual strands of a light module are also arranged separately from each other.
  • the master and / or daughter module have at least one temperature sensor.
  • a separate temperature detection can be made possible in the region of the respective module in order to effect, via a suitable control intervention, that there is no overheating of the luminaire.
  • Each strand in the light module preferably has an individual number of LEDs.
  • a lamp adapted to the requirements can be produced.
  • this makes it possible for the number of colored and white LEDs to be matched to one another, as well as the combination in the arrangement of the colored and white LEDs relative to one another.
  • a specific power control can be made possible for each strand. This has the advantage that a uniform, comparable to the sunlight in the visible range spectral profile can be achieved. By such a vote in the number of LEDs, their combination and their performance a homogeneous illumination can be achieved without causing color spots.
  • a plurality of LEDs combined in one strand are connected in series.
  • the power supply module is designed such that a plurality of LEDs provided in a string can be operated simultaneously, so that a flexible stringing together of daughter modules is possible.
  • input voltages of 90V to 230V up to 100 LEDs can be connected in series when operated at approximately 3V.
  • a plurality of LEEDs combined in one strand have the same wavelength. This allows a simple, but also specific control enable, which can be achieved that the gaps within, for example, a white light can be substantially filled by colored LEDs to achieve a homogeneous to the eye illumination without color spots.
  • one or more daughter modules can be connected to a master module and preferably one or more daughter modules can be connected in series to one another at this master module.
  • a master module may comprise at least one light module with a plurality of strands on a board, at the same time the required power supply, control and regulation is provided on the board. This enables the master module, regardless of the housing form, to achieve an optimum lighting system and to replicate the daylight sequence.
  • a previously existing luminaire, or a conventional lighting system can be replaced and retrofitted by at least one such master module.
  • the daughter modules comprise one or more strands that form a light module and are provided on a circuit board. These daughter modules can be connected to the master module and are preferably connected in series. The control and regulation as well as the The daughter modules are powered by the master module. This provides a modular design that allows flexible adaptation to different geometries of the luminaires.
  • the power supply for the luminaire according to the invention comprises at least one fuse, a mains filter, a rectifier, an active error correction module, a programmable microprocessor and a signal demodulator.
  • a power supply generates, for example, a DC voltage of 400 V, which are provided for driving the strands of the at least one light module.
  • the power supply and the control device is connected upstream of an adapter device.
  • an adapter device makes it possible to modulate control signals for driving the luminaire onto the mains current.
  • at least one digital control signal can be transmitted via a connecting line.
  • an evaluation unit for signals is provided in the adapter device, which are transmitted by the master and / or daughter module. This allows, for example, the monitoring of each strand and in particular whether one or more LEDs have failed.
  • the adapter module comprises a real-time clock.
  • a preprogrammed brightness according to the time of day by driving the LEDs can be achieved. This brightness can be adjusted accordingly depending on the acquired data of the brightness sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a luminaire as a block diagram
  • Figure 3 is a schematic view of another alternative
  • Figure 4 is a schematic representation of a block diagram of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a lamp 11 is shown as a block diagram.
  • This luminaire 11 comprises a circuit board 12, on which a light module 14 is provided.
  • a light module 14 is provided.
  • This light module 14 is supplied by a power supply 16 and a control device 18.
  • a completely integrated system is created in which all modules are summarized.
  • Such a populated board 12 is referred to as a master module.
  • the light module 14 preferably consists of at least two strings 21 with LEDs as the light source.
  • five strands 21 are combined to form a light module 14, wherein three strands 21 a first Group with colored LEDs and the two other strands 21 form a second group with white LEDs.
  • the first group of colored LEDs comprises an LED 22 with a wavelength of, for example, 490 nm to 510 nm with the color cyan, an LED 23 with a wavelength of 625 nm to 635 nm, which outputs the color red and an LED 24, with a wavelength of 590 nm to 605 nm, which outputs the color yellow-orange.
  • Alternative color combinations are also possible.
  • the second group of white LEDs comprises, for example, a cool white LED with a color temperature of about 6000 0 K and the warm white LED a color temperature of, for example 3500 0 K.
  • the combination of warm white and cold white LEDs makes it possible, by changing the ratios of the light output in principle, a warmer or to create a cooler lighting mood. Since the white LEDs 26, 27 mainly depict the area of the sensitivity curve of the eye, usually sufficient pronounced spectra are missing in the yellow, red and also cyan spectral range. Therefore, the white ones are combined with colored LEDs that have their maximum spectrum just in the missing spectrum range of the white LEDs. This allows the realization of a uniform spectral profile.
  • each strand 21 two or more LEDs are provided with the same wavelength.
  • the strands 21 are connected in parallel by the control device 18.
  • the power supply 16 includes at least one fuse, a rectifier, a line filter and an optional active error correction module to prevent disturbing feedbacks on the network.
  • other suitable components are present, such as a control module 32 for the correct DC voltage, a driver for the network communication 33, a serial interface 34, provided for each strand 21 controller 36 and a temperature sensor 37.
  • the network with Input voltages from about 65 V to about 265 V are connected.
  • the power supply 18 As an output voltage, the power supply 18 generates a DC voltage of 400 V regardless of the mains voltage, which is passed via lines to each of the parallel connected controller 36.
  • a serial interface 34 is arranged, via which the control module 32 can be programmed by means of an external programming device.
  • the control module 32 contains in a memory module all programs and data required for internal and external communication and for the regulation and control of the LEDs 22 to 27 in order to simulate the daylight in the individual program steps.
  • the controller 36 are constructed in the manner of a switching power supply and provide the required for the LEDs 21 to 27 regulated output current via the lines leading to the lines 21 available. The information about the respectively required control state is received from the control module 32 via the lines 41.
  • the temperature sensor 37 detects the temperature of the circuit board 12 in the region of the light module 14, which is heated by the LEDs 21 to 27.
  • the acquired data is transmitted to the control module 32 and evaluated there by the stored program. For example, in a simple program version, at temperatures that are higher than the stored limit temperature, the LED currents of the strands 21 are lowered in percentage so that the limit temperature is no longer exceeded.
  • the temperature characteristics of the LEDs can be stored in a table, and depending on the temperature, the currents of the individual strands 21 are readjusted so that the color temperature of the emitted light is maintained according to the current switching state.
  • the proposed power supply 16 has the advantage that it can be variably connected to different mains voltages and mains frequencies and can supply a variable number of LEDs 22 to 27 of the respective string 21.
  • the power supply 16 has the advantage that different numbers and power classes of LEDs 22 to 27 can be operated, whereby the - spectrum is significantly expanded.
  • the power supply 16 has the advantage that no transformer is used for voltage conversion for the power supply 16 of the LEDs 22 to 27, whereby this power supply 16 can build very flat. Only a suitable rectifier system is used for this purpose.
  • current limiters are provided which provide the required low-power DC currents to power the LEDs.
  • the lamp 11 can be programmed in various ways.
  • a first variant is given by the fact that the lamp 11 lights up with a permanently set light spectrum as soon as it is switched on via a light switch. As a result, the lamp 11 can be replaced with existing conventional lights without further changes.
  • a circuit board 12 may be formed according to Figure 1 as such.
  • FIG. 2 shows a further variant of a construction for a luminaire 11.
  • an adapter device 45 is interposed between a switch 44 and a lamp 11.
  • Such adapter modules are arranged close to the operating system or programming system and have the task to digitally convincedmodulieren the control signals for controlling the lamp 11 to the power supply, for example, 220 V AC to control the light module.
  • the control device 18 in turn, corresponding components are provided to filter out these control signals, so that the individual strings 21 of the light module 14 are driven accordingly.
  • a formed by the power line 46 between the adapter device 45 and the lamp 11 data bus works bidirectionally, so that not only signals are transmitted to the lamp 11, but also signals from the lamp 11 can reach adapter devices 45. Thus, there is the possibility of diagnosis.
  • temperature controls via the temperature sensor 37 can be made possible, for example.
  • An optionally detected temperature profile can be output on a monitor which can be connected via the serial interface 34 of the adapter module 45. This feature also applies to the power line 47 between the switch 44 and the adapter device 45.
  • the adapter device 45 is shown in more detail in FIG. This includes a voltage converter 51 with low power, which supplies the other components described below in the adapter device 45 with appropriate voltage.
  • a processor 52 evaluates signals of an operating system, wherein the operating system may be provided instead of the switch 44 or coupled signals at this point. Furthermore, the processor 52 can evaluate signals of a real-time clock 53 and generates therefrom an information data record. This is forwarded to a converter module 54, which converts the received signals into a digital signal, which can be evaluated by the controller 18 of the lamp 11. Conversely, this converter module 54 modulates signals which pass from the luminaire 11 via the power line 46 to the adapter device 45.
  • the adapter device 45 shown in Figure 3 is in principle de-energized when the lamp 11 is turned off.
  • the real time clock 53 has an energy accumulator, not shown, in the form of a rechargeable battery or capacitor, which can be buffered during the switch-on, so that the phases are bridged, in which the lamp 11 is turned off.
  • a battery can be used.
  • the converter module 54 receives its information via a connecting line from the processor 52.
  • Data bus lines 48 transmit signals from the operating system or switch 44 to the processor 52 via which the at least one light module 14 can be controlled and adjusted as needed.
  • the data bus 48 may be formed, for example, as a serial data line.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a lighting system consisting of several modules.
  • a switch 44 or an operating system, which may likewise comprise a switch, is connected to an adapter device 45, wherein additionally a data bus can connect the two components to one another.
  • the luminaire 11 comprises a structure according to FIG.
  • the power supply 16 and the associated control device 18 are provided on a common circuit board 12. Furthermore, the power line 46 supplies a module consisting of a control device 18 and a light module 14 and thus represents the lamp 11 '. In addition, the power line 46 leads from the adapter device 45 to a further variant of the lamp 11 ", in which a module consisting is provided from a power supply 16 and a control device 18, wherein the respective strands 21 are provided separately in space.
  • FIG. 4 show the modular construction according to the invention for producing a luminaire 11 and for forming a luminous system.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere zur Erzielung eines tageslichtähnlichen Lichtes, mit einer LED-Leuchtmittel aufnehmenden Platine (12), wobei als LED-Leuchtmittel zumindest weiße LEDs (26, 27) und farbige LEDs (22, 23, 24) vorgesehen sind, die Platine (12) zumindest ein Lichtmodul (14) aufweist, welches aus zumindest zwei Strängen (21) mit LEDs (22, 23, 24, 26, 27) besteht und das zumindest eine Lichtmodul (14) durch eine Stromversorgung (16) und eine Regelungseinrichtung (18) ansteuerbar ist, wobei für jeden Strang (21) ein Regelventil (36) in der Regeleinrichtung (18) vorgesehen ist.

Description

Leuchte, insbesondere zur Erzielung eines tageslichtähnlichen Leuchtspektrums
Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere zur Erzielung eines tageslichtähnlichen Leuchtspektrums, mit einer mehrere LED-Leuchtmittel aufnehmenden Platine, wobei als LED-Leuchtmittel zumindest eine weiße LED und eine farbige LED vorgesehen sind.
Der Betrieb einer Leuchte mit LEDs ist bereits grundsätzlich bekannt. Die LED-Leuchtmittel werden zumeist als Einzelleuchten eingesetzt, die ein spezifisches Farbspektrum abstrahlen. Zur Erzielung eines tageslichtähnlichen Spektrums ist es jedoch erforderlich, dass mehrere LEDs zusammenwirken. Dabei ist auch erforderlich, dass komplexe Lichtsysteme aufgebaut werden, durch welche ermöglicht wird, einen größeren Raum, in den kein oder nur teilweise Tageslicht fällt, durch ein solches tages- lichtähnliches Spektrum zu beleuchten. Die bisherigen LEDs erfordern aufgrund der jeweiligen Einzelmontage einen erhöhten Aufwand zur Installation und zur Ansteuerung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte mit LED- Leuchtmittel zu schaffen, welche modulartig aufgebaut ist und eine einfache Anpassung an verschiedene Einbaubedingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Durch die Ausgestaltung einer Leuchte mit einer Platine, die zumindest ein Lichtmodul aufweist, welche aus wenigstens zwei Strängen mit LEDs besteht und durch eine Stromversorgung und Regeleinrichtung, welche das zumindest eine Lichtmodul ansteuern, wobei jeder Strang des Lichtmoduls durch einen Regler der Regeleinrichtung angesteuert wird, ist eine an die Einbausituation angepasste Auslegung der Leuchte in einfacher Weise ermöglicht. Beispielsweise kann die Stromversorgung und Regeleinrichtung in der Leuchte vorgesehen sein oder benachbart oder auch entfernt von der Leuchte angeordnet werden. Durch den modularen Aufbau einer Grundeinheit für eine Leuchte ist ein hohes Maß an Flexibilität gegeben.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromversorgung und Regeleinrichtung auf der Platine vorgesehen sind, welche zumindest ein Lichtmodul aufnimmt und ein Mastermodul bildet. Dadurch wird ein vollkommen integriertes System gebildet, welches alle benötigten Baugruppen umfasst, um eine Leuchte auszubilden.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stromversorgung und Regeleinrichtung als getrennte Baueinheit zur Platine vorgesehen sind, welche das zumindest eine Leuchtmodul aufnimmt. Eine solche Anordnung ist ein sogenanntes Tochtermodul. Dies weist den Vorteil auf, dass es unmittelbar an das Mastermodul angedockt oder angesteckt werden kann und die LEDs des zumindest einen Leuchtmoduls durch die Stromversorgung und Regeleinrichtung des Mastermoduls mit versorgt werden. Somit können bevorzugt ein oder mehrere Tochtermodule in Reihe zueinander gesteckt und an dem Mastermodul angedockt werden, so dass in einfacher Weise großflächige Leuchten geschaffen werden können.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromversorgung und die Regeleinrichtung jeweils eine separate Baueinheit bilden und getrennt zur Platine vorgesehen sind, die zumindest ein Lichtmodul aufnehmen. Eine solche Anordnung kann eine nachträgliche Umrüstung auf die erfindungsgemäße Leuchte erleichtern, da dadurch ein flexibler Einbau der Komponenten ermöglicht ist. Des Weiteren kann auch eine großflächige Verteilung von LEDs für eine Leuchte ermöglicht werden. Diese großflächige Verteilung kann insbesondere dadurch noch gefördert werden, dass die einzelnen Stränge eines Lichtmoduls ebenfalls getrennt voneinander angeordnet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Master- und/oder Tochtermodul zumindest einen Temperatursensor aufweisen. Dadurch kann im Bereich des jeweiligen Moduls eine separate Temperaturerfassung ermöglicht werden, um über einen geeigneten Regeleingriff zu bewirken, dass sich keine Überhitzung der Leuchte einstellt.
Jeder Strang im Lichtmodul weist bevorzugt eine individuelle Anzahl von LEDs auf. Dadurch kann eine an die Anforderungen angepasste Leuchte hergestellt werden. Beispielsweise ist dadurch ermöglicht, dass die Anzahl von farbigen und weißen LEDs aufeinander abgestimmt wird, wie auch die Kombination in der Anordnung der farbigen und weißen LEDs zueinander. Darüber hinaus kann auch für jeden Strang eine jeweils spezifische Leistungssteuerung ermöglicht werden. Dies weist den Vorteil auf, dass ein gleichmäßiger, dem Sonnenlicht im sichtbaren Bereich vergleichbarer Spektralverlauf erzielt werden kann. Durch eine solche Abstimmung in der Anzahl der LEDs, deren Kombination und deren Leis- tungsansteuerung kann eine homogene Ausleuchtung erzielt werden, ohne dass sich Farbflecken ergeben.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere in einem Strang zusammengefasste LEDs in Reihe geschalten sind. Dies ermöglicht eine einfache Ansteuerung und Stromversorgung. Bevorzugt ist das Stromversorgungsmodul derart ausgelegt, dass mehrere in einem Strang vorgesehene LEDs gleichzeitig betrieben werden können, so dass auch eine flexible Aneinanderreihung von Tochtermodulen möglich ist. Bei Eingangsspannungen von beispielsweise 90 V bis 230 V können bis zu 100 LEDs in Reihe geschalten werden, wenn sie mit circa 3 V betrieben werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere in einem Strang zusammengefasste LEEDs dieselbe Wellenlänge aufweisen. Dadurch lässt sich eine einfache, aber auch spezifische Ansteuerung ermöglichen, wodurch erzielt werden kann, dass die Lücken innerhalb beispielsweise einem weißen Licht durch farbige LEDs im Wesentlichen ausgefüllt werden können, um eine für das Auge homogene Ausleuchtung ohne Farbflecken zu erzielen.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass an ein Mastermodul ein oder mehrere Tochtermodule anschließbar sind und vorzugsweise ein oder mehrere Tochtermodule in Reihe zueinander an diesem Mastermodul anschließbar sind. Ein solches Mastermodul kann zumindest ein Lichtmodul mit mehreren Strängen auf einer Platine umfassen, wobei gleichzeitig auf der Platine die benötigte Stromversorgung, Ansteuerung und Regelung vorgesehen ist. Dies ermöglicht, dass das Mastermodul unabhängig der Gehäuseform ein optimales Lichtsystem erzielt und der Tageslichtablauf nachgebildet werden kann. Darüber hinaus kann eine bislang bestehende Leuchte, bzw. ein konventionelles Lichtsystem durch ein zumindest solches Mastermodul ersetzt und nachgerüstet werden. Die Tochtermodule umfassen eine oder mehrere Stränge, die ein Lichtmodul bilden und auf einer Platine vorgesehen sind. Diese Tochtermodule können mit dem Mastermodul verbindbar sein und werden vorzugsweise in Reihe geschalten. Die Ansteuerung und Regelung als auch die Stromversorgung der Tochtermodule erfolgt durch das Mastermodul. Dadurch ist ein modularer Aufbau gegeben, der eine flexible Anpassung an verschiedene Geometrien der Leuchten ermöglicht.
Die Stromversorgung für die erfindungsgemäße Leuchte umfasst zumindest eine Sicherung, einen Netzfilter, einen Gleichrichter, einen aktiven Fehlerkorrekturbaustein, einen programmierbaren Mikroprozessor und einen Signaldemodulator. Eine solche Stromversorgung erzeugt beispielsweise eine Gleichspannung von 400 V, welche zur Ansteuerung der Stränge des zumindest einen Lichtmoduls vorgesehen sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stromversorgung und der Regeleinrichtung eine Adaptereinrichtung vorgeschalten ist. Eine solche Adaptereinrichtung ermöglicht, dass Steuersignale für die Ansteuerung der Leuchte auf den Netzstrom aufmoduliert werden. Somit kann über eine Anschlussleitung nicht allein die elektrische Leistung mit Netzspannung, sondern auch zumindest ein digitales Steuersignal, übertragen werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Adaptereinrichtung ist in der Adaptereinrichtung auch eine Auswerteeinheit für Signale vorgesehen, welche von dem Master- und/oder Tochtermodul ausgesendet werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Überwachung jedes einzelnen Stranges und insbesondere, ob ein oder mehrere LEDs ausgefallen sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Adaptereinrichtung ist vorgesehen, dass Signale von Sensoren angesteuert werden können. Bei solchen Sensoren kann es sich um Temperatursensoren oder Helligkeitssensoren handeln. Insbesondere die Helligkeitssensoren können dazu verwendet werden, um das tatsächlich vorherrschende Tageslicht im Raum zu erfassen und dementsprechend eine Leistungsansteuerung für das Lichtmodul auszugeben.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Adapterbaustein eine Echtzeituhr umfasst. Dadurch kann nach Einschalten des Lichtsystems durch die Echtzeituhr zunächst eine vorprogrammierte Helligkeit entsprechend der Tageszeit durch Ansteuerung der LEDs erzielt werden. Diese Helligkeit kann in Abhängigkeit der erfassten Daten des Helligkeitssensors entsprechend nachgeregelt werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Leuchte als Blockbild,
Figur 2 eine schematische Ansicht eines modularen Aufbaus der Steuerung der Leuchte,
Figur 3 eine schematische Ansicht eines weiteren alternativen
Aufbaus einer Leuchte zu Figur 2 und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Blockbildes einer
Adaptereinrichtung.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Leuchte 11 als Blockschaltbild dargestellt. Diese Leuchte 11 umfasst eine Platine 12, auf welcher ein Lichtmodul 14 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein Lichtmodul 14 vorgesehen. Es können jedoch auch mehrere Lichtmodule 14 auf der Platine 12 angeordnet sein. Dieses Lichtmodul 14 wird von einer Stromversorgung 16 und einer Regeleinrichtung 18 versorgt. Durch diese Anordnung ist ein vollkommen integriertes System geschaffen, bei dem alle Baugruppen zusammengefasst sind. Eine solche bestückte Platine 12 wird als Mastermodul bezeichnet.
Das Lichtmodul 14 besteht bevorzugt aus zumindest zwei Strängen 21 mit LEDs als Leuchtmittel. Bevorzugt sind fünf Stränge 21 zu einem Lichtmodul 14 zusammengefasst, wobei drei Stränge 21 eine erste Gruppe mit farbigen LEDs und die zwei weiteren Stränge 21 eine zweite Gruppe mit weißen LEDs bilden. Die erste Gruppe der farbigen LEDs um- fasst eine LED 22 mit einer Wellenlänge von beispielsweise 490 nm bis 510 nm mit der Farbe Cyan, eine LED 23 mit einer Wellenlänge von 625 nm bis 635 nm, welche die Farbe Rot ausgibt und eine LED 24, mit einer Wellenlänge von 590 nm bis 605 nm, welche die Farbe Gelborange ausgibt. Alternative Farbkombinationen sind ebenfalls möglich. Die zweite Gruppe der weißen LEDs umfasst beispielsweise eine kaltweiße LED mit einer Farbtemperatur um circa 6000 0K und die warmweiße LED eine Farbtemperatur um beispielsweise 3500 0K. Die Kombination der warmweißen und kaltweißen LEDs ermöglicht es, durch Veränderungen der Verhältnisse der Lichtleistung prinzipiell eine wärmere oder kühlere Lichtstimmung zu erzeugen. Da die weißen LEDs 26, 27 vor allem den Bereich der Empfindlichkeitskurve des Auges abbilden, fehlen meistens genügend ausgeprägte Spektren im gelben, roten und auch cyanfarbe- nen Spektralbereich. Deshalb werden die weißen mit farbigen LEDs kombiniert, die ihr maximales Spektrum genau in dem fehlenden Spektrumsbereich der weißen LEDs haben. Dadurch wird die Realisierung eines gleichmäßigen Spektralverlaufs ermöglicht.
In jedem Strang 21 sind zwei oder mehrere LEDs mit gleicher Wellenlänge vorgesehen. Die Stränge 21 sind durch die Regeleinrichtung 18 parallel zueinander geschalten.
Die Stromversorgung 16 umfasst zumindest eine Sicherung, einen Gleichrichter, einen Netzfilter und einen optionalen aktiven Fehlerkorrekturbaustein, um störende Rückwirkungen auf das Netz zu verhindern. Außerdem sind weitere geeignete Komponenten vorhanden, wie beispielsweise ein Kontrollbaustein 32 für die richtige Gleichspannung, ein Treiber für die Netzkommunikation 33, eine serielle Schnittstelle 34, ein für jeden Strang 21 vorgesehener Regler 36 und ein Temperatursensor 37. An den Anschlüssen 38 kann das Netz mit Eingangsspannungen ab circa 65 V bis circa 265 V angeschlossen werden. Für bestimmte Einsatzfälle kann es jedoch sinnvoll sein, den Eingangsspannungsbereich nach unten zu begrenzen, um beispielsweise eine Eingangsspannung ab 200 V zu empfehlen. Als Ausgangsspannung erzeugt die Stromversorgung 18 eine Gleichspannung von 400 V unabhängig von der Netzspannung, welche über Leitungen an jeden der parallel angeschlossenen Regler 36 geleitet wird.
Vor dem Kontrollbaustein 32 ist eine serielle Schnittstelle 34 angeordnet, über die der Kontrollbaustein 32 mittels eines externen Programmiergerätes programmiert werden kann. Der Kontrollbaustein 32 beinhaltet in einem Speicherbaustein alle Programme und Daten, die zur internen und externen Kommunikation und für die Regelung und Ansteuerung der LEDs 22 bis 27 erforderlich sind, um in den einzelnen Programmschritten das Tageslicht nachzuempfinden. Die Regler 36 sind nach Art eines Schaltnetzteiles aufgebaut und stellen den für die LEDs 21 bis 27 benötigten geregelten Ausgangsstrom über die zu den Strängen 21 führenden Leitungen zur Verfügung. Die Information über den jeweils geforderten Regelzustand erhalten diese vom Kontrollbaustein 32 über die Leitungen 41.
Der Temperatursensor 37 erfasst die Temperatur der Platine 12 im Bereich des Lichtmoduls 14, die durch die LEDs 21 bis 27 aufgeheizt wird. Die erfassten Daten werden an den Kontrollbaustein 32 übertragen und dort durch das gespeicherte Programm ausgewertet. Beispielsweise werden in einer einfachen Programmversion bei Temperaturen, die höher sind als die hinterlegte Grenztemperatur, die LED-Ströme der Stränge 21 prozentual so abgesenkt, dass die Grenztemperatur nicht mehr überschritten wird. In einer weiteren Version können auch die Temperaturkennlinien der LEDs in einer Tabelle hinterlegt sein, und abhängig von der Temperatur werden die Ströme der einzelnen Stränge 21 so nachgeregelt, dass die Farbtemperatur des abgestrahlten Lichtes entsprechend dem aktuellen Schaltzustand erhalten bleibt.
Die vorgesehene Stromversorgung 16 weist den Vorteil auf, dass diese variabel an unterschiedlichen Netzspannungen und Netzfrequenzen anschließbar ist und eine variable Anzahl von LEDs 22 bis 27 des jeweiligen Strang 21 versorgen kann. Darüber hinaus weist die Stromversorgung 16 den Vorteil auf, dass unterschiedliche Anzahlen und Leistungsklassen von LEDs 22 bis 27 betrieben werden können, wodurch das Einsatz- spektrum erheblich erweitert wird. Des Weiteren weist die Stromversorgung 16 den Vorteil auf, dass für die Stromversorgung 16 der LEDs 22 bis 27 kein Transformator zur Spannungswandlung verwendet wird, wodurch diese Stromversorgung 16 sehr flach bauen kann. Es wird hierfür nur ein geeignetes Gleichrichtersystem eingesetzt. Außerdem sind Strombegrenzer vorhanden, die die benötigten Gleichströme niedriger Leistung zur Versorgung der LEDs bereitstellt.
Die Leuchte 11 kann auf verschiedene Arten programmiert werden.
Eine erste Variante ist dadurch gegeben, dass die Leuchte 11 mit einem fest eingestellten Lichtspektrum leuchtet, sobald diese über einen Lichtschalter eingeschalten wird. Dadurch kann die Leuchte 11 bei bereits vorhandenen konventionellen Leuchten ohne weitere Änderungen ersetzt werden. Beispielsweise kann eine Platine 12 gemäß Figur 1 als solche ausgebildet sein.
In Figur 2 ist eine weitere Variante eines Aufbaus für eine Leuchte 11 dargestellt. Bei dieser Leuchte 11 ist zwischen einem Schalter 44 und einer Leuchte 11 eine Adaptereinrichtung 45 zwischengeschalten. Solche Adapterbausteine werden nahe am Bediensystem oder Programmiersystem angeordnet und haben die Aufgabe, die Steuersignale zur Ansteuerung der Leuchte 11 auf die Stromversorgung mit beispielsweise 220 V Wechselstrom digital aufzumodulieren, um das Lichtmodul anzusteuern. In der Steuereinrichtung 18 sind wiederum entsprechende Bausteine vorgesehen, um diese Steuersignale herauszufiltrieren, so dass die einzelnen Stränge 21 des Lichtmoduls 14 entsprechend angesteuert werden. Ein durch die Netzleitung 46 zwischen der Adaptereinrichtung 45 und der Leuchte 11 gebildeter Datenbus funktioniert bidirektional, so dass nicht nur Signale an die Leuchte 11 übertragen werden, sondern auch Signale von der Leuchte 11 an Adaptereinrichtungen 45 gelangen können. Somit besteht die Möglichkeit der Diagnose. Dadurch können beispielsweise Temperaturkontrollen über den Temperatursensor 37 ermöglicht sein. Ein gegebenenfalls erfasster Temperaturverlauf kann auf einem Monitor ausgegeben werden, der über die serielle Schnittstelle 34 des Adapterbausteins 45 anschließbar ist. Diese Funktion gilt auch für die Netzleitung 47 zwischen dem Schalter 44 und der Adaptereinrichtung 45.
Die Adaptereinrichtung 45 ist in Figur 3 näher dargestellt. Diese umfasst einen Spannungswandler 51 mit niedriger Leistung, der die weiteren nachfolgend noch beschriebenen Komponenten in der Adaptereinrichtung 45 mit geeigneter Spannung versorgt. Ein Prozessor 52 wertet Signale eines Betriebssystems aus, wobei das Betriebssystem anstelle des Schalters 44 vorgesehen sein kann oder an dieser Stelle Signale einkoppelt. Des Weiteren kann der Prozessor 52 Signale einer Echtzeituhr 53 auswerten und generiert daraus einen Informationsdatensatz. Dieser wird an einen Wandlerbaustein 54 weitergeleitet, der die empfangenen Signale in ein digitales Signal umwandelt, das von der Regeleinrichtung 18 der Leuchte 11 ausgewertet werden kann. Umgekehrt moduliert dieser Wandlerbaustein 54 Signale, die von der Leuchte 11 über die Netzleitung 46 zur Adaptereinrichtung 45 gelangen. Die in Figur 3 dargestellte Adaptereinrichtung 45 ist prinzipiell stromlos, wenn die Leuchte 11 ausgeschaltet ist. Die Echtzeituhr 53 weist einen nicht dargestellten Energiespeicher in Form eines Akkus oder Kondensators auf, der während der Einschaltphase gepuffert werden kann, damit die Phasen überbrückt werden, bei denen die Leuchte 11 ausgeschalten ist. Alternativ kann auch eine Batterie eingesetzt werden.
Der Wandlerbaustein 54 erhält seine Information über eine Verbindungsleitung vom Prozessor 52. Datenbusleitungen 48 übertragen bei Bedarf Signale von dem Bediensystem beziehungsweise Schalter 44 an den Prozessor 52, über den das zumindest eine Lichtmodul 14 gesteuert und eingestellt werden kann. Die Datenbusleitung 48 kann beispielsweise als serielle Datenleitung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bediensystem über die Datenbusleitung 48 mit dem Prozessor 52 verbunden und die Leitung 59 mit einer seriellen Schnittstelle 34. An die serielle Schnittstelle 34 kann eine externe Kontroll- und Diagnoseeinrichtung 56 angesteckt werden. Des Weiteren kann diese serielle Schnittstelle 34 zur Programmierung oder im Servicefall verwendet werden. In Figur 4 ist ein Blockschaltbild eines Leuchtsystems bestehend aus mehreren Modulen dargestellt. Ein Schalter 44 beziehungsweise ein Bediensystem, welches ebenfalls einen Schalter umfassen kann, steht mit einer Adaptereinrichtung 45 in Verbindung, wobei zusätzlich noch ein Datenbus die beiden Bauteile miteinander verbinden kann. Von der A- daptereinrichtung 45 aus erstreckt sich eine Netzleitung 46, die auch gleichzeitig die Datenbusleitung zwischen Adapterbaustein 45 und Leuchten bildet, welche mehrere parallel angeordnete Leuchten versorgt, die auch einen unterschiedlichen Aufbau aufweisen können. Die Leuchte 11 umfasst einen Aufbau gemäß Figur 1, das heißt, dass auf einer gemeinsamen Platine 12 ein Lichtmodul 14, die Stromversorgung 16 und die dazugehörige Regeleinrichtung 18 vorgesehen sind. Des Weiteren versorgt die Netzleitung 46 ein Modul bestehend aus einer Regeleinrichtung 18 und einem Lichtmodul 14 und stellt somit die Leuchte 11' dar. Darüber hinaus führt die Netzleitung 46 von der Adaptereinrichtung 45 zu einer weiteren Variante der Leuchte 11", bei der ein Modul bestehend aus einer Stromversorgung 16 und einer Steuereinrichtung 18 vorgesehen ist, wobei die jeweiligen Stränge 21 getrennt im Raum vorgesehen sind.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zu den vorhandenen Lichtmodulen, beispielsweise bei den Leuchten 11 und 11', weitere Tochtermodule angedockt werden können. Analoges gilt für die Stränge 21, an welche weitere Stränge angedockt werden können.
Die in Figur 4 dargestellten Ausführungsvarianten zeigen den erfindungsgemäßen modularen Aufbau zur Herstellung einer Leuchte 11 und zur Bildung eines Leuchtsystems.

Claims

Ansprüche
1. Leuchte, insbesondere zur Erzielung eines tageslichtähnlichen Lichtes, mit einer LED-Leuchtmittel aufnehmenden Platine (12), wobei als LED-Leuchtmittel zumindest weiße LEDs (26, 27) und farbige LEDs (22, 23, 24) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (12) zumindest ein Lichtmodul (14) aufweist, welches aus zumindest zwei Strängen (21) . mit LEDs (22, 23, 24, 26, 27) besteht und dass das zumindest eine Lichtmodul (14) durch eine Stromversorgung (16) und eine Regelungseinrichtung (18) ansteuerbar ist, wobei für jeden Strang (21) ein Regler (36) in der Regeleinrichtung (18) vorgesehen ist.
2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (16) und Regeleinrichtung (18) auf der das zumindest eine Lichtmodul (14) aufnehmenden Platine (12) vorgesehen sind und ein Mastermodul bilden.
3. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul einen Temperatursensor (37) umfasst.
4. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (16) und die Regeleinrichtung (18) als getrennte Baueinheit vorgesehen sind.
5. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (16) und die Regeleinrichtung (18) jeweils getrennte Baueinheiten bilden.
6. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine mit zumindest einem Lichtmodul ohne Stromversorgung (16) und ohne Regeleinrichtung (18) ein Tochtermodul bildet und vorzugsweise einen Temperatursensor (37) umfasst.
7. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strang eine individuelle Anzahl an LEDs (22, 23, 24, 26, 27) aufweist.
8. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in einem Strang (21) zusammengefasste LEDs (22, 23, 24, 26, 27) elektrisch in Reihe geschalten sind.
9. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in einem Strang (21) angeordnete LEDs (22, 23, 24, 26, 27) dieselbe Wellenlänge aufweisen.
10. Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an ein Mastermodul ein oder mehrere Tochtermodule anschließbar sind und vorzugsweise mehrere Tochtermodule in Reihe zueinander an diesem Mastermodul anschließbar sind.
11. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (16) zumindest aus einer Sicherung, einem Netzfilter, einem Gleichrichter, einem aktiven Fehlerkorrekturbaustein, einem programmierbaren Mikroprozessor und einem Signaldemo- dulator aufgebaut ist.
12. Leuchte nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromversorgung (16) und der Regeleinrichtung (18) eine Adaptereinrichtung (45) vorgeschalten ist, welche Signale auf eine Netzleitung (46) aufmoduliert, welche gleichzeitig als Datenbusleitung vorgesehen ist.
13. Leuchte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung (45) Signale des Master- oder Tochtermoduls oder Signale über einen Datenbus (48) von einem Bediensystem oder Lichtmodul (14) auswertet.
14. Leuchte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Adaptereinrichtung (45) Sensoren, insbesondere Hellig- keits- oder Temperatursensoren (37), oder eine Echtzeituhr (53) ansteuerbar sind.
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