EP2428098B1 - VORRICHTUNG ZUM BETREIBEN VON LEDs - Google Patents

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EP2428098B1
EP2428098B1 EP10719578.6A EP10719578A EP2428098B1 EP 2428098 B1 EP2428098 B1 EP 2428098B1 EP 10719578 A EP10719578 A EP 10719578A EP 2428098 B1 EP2428098 B1 EP 2428098B1
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EP
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led
led2
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measurement
leds
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EP10719578.6A
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EP2428098A2 (de
Inventor
Horst Knoedgen
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication of EP2428098A2 publication Critical patent/EP2428098A2/de
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Publication of EP2428098B1 publication Critical patent/EP2428098B1/de
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    • 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
    • H05B45/12—Controlling the intensity of the light using optical feedback

Definitions

  • the invention relates to a device for operating LEDs and a method for operating LEDs.
  • Such devices are used in lighting systems to achieve a colored or flat lighting of rooms, paths or escape routes. Usually, the bulbs are driven by operating devices and activated as needed. For such illumination, organic or inorganic light emitting diodes (LED) are used as the light source.
  • LED organic or inorganic light emitting diodes
  • light-emitting diodes are also increasingly being used as the light source.
  • the efficiency and luminous efficacy of light-emitting diodes is being increased more and more so that they are already being used in various general lighting applications.
  • US 2005/230600 A1 relates to an optical system and an array of semiconductor light-emitting devices.
  • the arrangement of US 2005/230600 A1 includes at least one detector for selectively monitoring a plurality of characteristics of the semiconductor light-emitting devices, and is configured to generate a signal corresponding to a selected characteristic.
  • a controller is configured to control the semiconductor light emitting devices in response to the signal from the at least one detector.
  • At least one of the plurality of properties may be aligned with the region of the array, and the at least one detector may be disposed within that array within the array to selectively monitor the characteristics related to that region of the array.
  • US 2002/047624 A1 relates to a lighting device that uses a plurality of light sources and generates a desired color of the plurality of light sources.
  • the illumination arrangement comprises a processor, a memory, a plurality of light sources and a detector.
  • the memory is coupled to the processor and stores data and information.
  • Each light source of the plurality of light sources is coupled to the processor and generates a different color.
  • the processor is capable of independently controlling the intensity of each light source to produce a desired resulting color.
  • the detector is also coupled to the processor. The detector provides information to the processor which the processor uses to determine how to adjust the intensity of each of the light sources to provide the desired resulting color.
  • US 2006/028156 A1 relates to a system and method for generating light using light emitting elements and detecting intensity and spectral energy distribution using the same light emitting light sensing elements as spectrally sensitive photodetectors.
  • the light-emitting elements operate in two modes, ie in an on-mode and in an off-mode, wherein in the on state, the light-emitting elements are activated and emit light of a certain frequency or frequency range.
  • the off mode the light-emitting elements are deactivated, emitting no light but serving to detect photons incident on them and thereby generate an electrical signal representing the intensity and spectral energy distribution of the incident photons.
  • the detected signal may be used to provide photonic feedback to a lighting system and thereby may be used to control the brightness and color balance of the lighting system.
  • the light emitting elements may be arranged so that no spectrally selective filters or optics are required to block or focus the light on the light emitting elements.
  • the solution according to the invention for a device for operating LEDs is based on the idea that it has a driver module and an LED module controlled by the driver module with at least two LEDs.
  • the driver module includes a switching regulator, wherein at least in one operating mode, a first LED is driven so that it lights, and the second LED is used in a reverse mode as a photodiode and receives at least a portion of the light of the first LED, and a measurement the second LED is used, the measurement on the second LED for determining an operating parameter of the LED module is used and this measurement takes place on the second LED, while the second LED is bridged.
  • the invention also makes possible a method for operating LEDs, wherein at least in one operating mode a first LED is activated so that it lights up, a second LED is used in a reverse mode as a photodiode and receives at least part of the light of the first LED, and Measurement on the second LED is used to determine an operating parameter of the LED module.
  • Fig. 1 shows an apparatus for operating LED in an abstracted representation.
  • This device has a driver module 1, and an LED module 5 controlled by the driver module 1 with at least two LEDs (LED1, LED2).
  • the LED (LED1, LED2) of the LED module 5 can be selectively controlled via the various drive channels (via the wiring 4).
  • This device preferably has a memory for storing information about the LED module 5, wherein the memory can be contained either in the driver module 1 or in the LED module 5 and optionally the information in the memory can be changed.
  • the memory is preferably designed to be non-volatile, i. that it is maintained even when switching off or failure of the supply voltage.
  • a flash memory can be used.
  • the memory may be included in a driver module 1.
  • the driver module 1 has connections 2 and 3 to which two or more LEDs (LED1, LED2) are connected via the wiring 4 to a (preferably common) LED module 5.
  • the LED module 5 can be, for example, a circuit board or a base support on which two or more LEDs (LED1, LED2) are arranged.
  • the LEDs can be embodied, for example, as a wired LED, as an SMD LED or as a COB LED (chipon board LED).
  • the LED module 5 can also have means for heat removal or cooling.
  • the LEDs can also be selectively controlled via individually controllable channels (via the wiring 4).
  • the individually controllable LED can be selectively controlled on an LED module 5 (for example, turned on, turned off and changed in their brightness).
  • An LED module 5 can have different LEDs (LED1, LED2), wherein these can preferably be controlled independently of each other (selectively) via individual channels. These different LEDs may differ, for example, in their wavelength, color location and / or intensity.
  • a first LED is driven so that it lights up.
  • the second LED LED2 is used in a reverse mode as a photodiode and can receive at least a portion of the light of the first LED LED1. In this case, a measurement takes place on the second LED LED2, the measurement on the second LED serving to determine an operating parameter of the LED module (ie, for example, the first LED LED1 or the second LED LED2) the second LED LED2 is bridged.
  • the measurement on the second LED LED2 can be used to determine the temperature of the LED module or the temperature of the first LED1 or the second LED LED2.
  • the measurement on the second LED LED2 can also be used to monitor the aging of the LED module or the first LED1 or the second LED LED2.
  • the measurement can be made on the basis of the leakage current of the second LED LED2.
  • the measurement can be made on the basis of a measurement of the differential resistance of the second LED LED2.
  • the second LED LED2 can be controlled as an LED in a different operating state from the reverse mode, to light up and contribute to light generation. This is preferably always done when no measurement is performed (at the second LED LED2) to determine an operating parameter of the LED module, but the LED module is operated (or at least the other LEDs of the same color as the second LED LED2 are driven) ,
  • the two LEDs can be optically coupled.
  • the optical coupling OK can take place via a light guide, which preferably connects the first LED LED1 to the second LED LED2. For example, part of the light from the first LED can be coupled out into the light guide.
  • the optical coupling can be done via a partial reflection or total reflection within the LED module or within the lamp surrounding the LED module.
  • the second LED LED2 may be placed so that it can receive a part of the light emitted by the LED modules.
  • the second LED LED2 may be placed so that it is isolated from ambient light and can only receive light emitted by the LED modules (total reflection). This partitioning can be done by a cover, which is specially mounted for the measurement with the second LED LED2 for determining an operating parameter of the LED module. This cover may contain the second LED LED2. The second LED LED2 can also be placed on the reflector of the first LED LED1.
  • the second LED may be placed LED2 so as to directly or indirectly receive the light of the first LED LED1 of the LED module.
  • the luminaire surrounding the LED module can also be constructed such that part of the light of the first LED LED1 is reflected and can be received by the second LED LED2 (partial reflection).
  • the measurement on the second LED LED2 to determine an operating parameter can be repeated at regular intervals or initiated by a control command.
  • driver modules for LED operate at frequencies above 200 Hz (in the range up to several hundred kHz), so that a sufficiently short measurement is possible.
  • the measurement on the second LED LED2 for determining an operating parameter can, however, also take place during a switch-off phase of the LED module, in particular the measurement can take place on the second LED LED2 while it is switched off, preferably bypassed.
  • the second LED LED2 may be optically coupled to another LED of the LED module.
  • the measurement on the second LED LED2 to determine an operating parameter for the first LED LED1 and the other LED can be done by sequential activation of the individual LED or at the same time for the entire LED module or subregions (groups of LED).
  • the device may have a memory for storing the operating parameter.
  • the memory can be read out via a digital interface.
  • the memory may be located on the driver module and read by the user when the LED module is replaced.
  • the memory can be read from the driver module via a (preferably digital) interface 7.
  • the memory can be located on the LED module 5 and be read when replacing the LED module 5 by the user.
  • the memory can be read out before the replacement of the LED module 5 by the driver module 1 due to a user signaling.
  • the memory can also be arranged in a calibration device or on the driver module 1.
  • Information about the type of LED, the wavelength, the color location and / or the intensity of the LED can be stored in the memory. Furthermore, other operating parameters such as the required setpoint operating current through the LED or the maximum permissible current through the LED or also the maximum permissible voltage through the LED can be stored as information in the memory.
  • the signaling for reading the memory on the LED module 5 can be done by the user by a switching sequence on the supply voltage, a digital control command or by other signaling.
  • the information read out can be stored in the memory of the new LED module 5.
  • the driver module 1 can forward the information stored in the memory via a (preferably digital) interface 7 to other driver modules.
  • the invention also makes possible a method for operating LEDs, wherein at least in one operating mode a first LED is activated so that it lights up, a second LED is used in a reverse mode as a photodiode and receives at least part of the light of the first LED, and Measurement on the second LED is used to determine an operating parameter of the LED module.
  • a luminaire comprising a device according to the invention for operating LEDs.
  • the driver module 1 may include a switching regulator, for example an AC-DC converter or DC-DC converter.
  • the driver module 1 can be connected to a supply voltage 8 (for example, an AC mains voltage or a DC voltage).
  • the driver module 1 may include a PFC (active or passive power factor correction circuit).
  • the PFC can be formed for example by a boost converter, buck-boost converter, a flyback converter or by a valley fill circuit.
  • the driver module 1 may have a potential separation. This isolation can be done for example via a transformer.
  • the driver module 1 may, for example, a buck converter (buck converter) include a flyback converter (isolated flyback converter), a forward converter (Durchflußwandler) or a half-bridge converter with transformer.
  • buck converter buck converter
  • flyback converter isolated flyback converter
  • forward converter Dechflußwandler
  • the driver module 1 has a PFC, it can be implemented as a so-called single-stage topology, for example by a flyback converter operating in the so-called borderline mode or else by a so-called two-stage topology, for example by a boost converter with a subsequent half-bridge topology. Converter with transformer, be executed.
  • the driver module 1 may have means for controlling the current through one or more LEDs of the LED module 5, the voltage across the LED of the LED module 5, or power supplied to the LED of the LED module 5.
  • the detection of the current by one or more LEDs of the LED module 5 and / or the voltage across the LED of the LED module 5 can be done by means of resistors or by other sensor means such as a current orpalsGermanwachungstransformators.
  • the driver module 1 may also have a current source characteristic and be operated such that a predetermined current is impressed at a certain drive frequency and / or Anberichteinschaltjan.
  • the operation of the LEDs can be such that the LED module 5 with at least two LEDs (LED1, LED2) is driven by a driver module, and a memory for storing information about the LED module 5 is present, with information in the Memory can be stored or modified.
  • the information in the memory can be changed based on a calibration measurement.
  • a calibration measurement can be carried out with the aid of a temperature sensor.
  • both a measurement with the second LED LED2 used as the photodiode and with the temperature sensor can be carried out when the first LED LED1 is operated.
  • the measurement result of the measurement can be compared with the second LED LED2.
  • reference values preferably in a table
  • the information in the memory can be changed by a correction factor.
  • the information in memory may be modified by a correction factor determined based on a calibration measurement.
  • the correction factor may be selected depending on the temperature measured by the invention.
  • the correction factor can also be changed on the basis of a calibration measurement.
  • the correction factor can also be changed by a user, for example via a specification via an interface 7.
  • the interface 7 can use both a wired and a wireless transmission.
  • the change of the correction factor for example by a user, can, as already mentioned, also take place on the basis of a calibration measurement.
  • This calibration measurement can be made by measuring with a sensor 6 (as later with reference to FIG Fig. 4 described) or only on the visual perception of the user.
  • the correction factor may be dependent on the aging or the operating time of the LED module 5.
  • Fig. 2 is given as an example of a switching regulator as driver module 1 a buck converter.
  • the buck converter as driver module 1 is designed for the operation of at least two LED (LED1, LED2) and has a switch S1.
  • switch S1 a field effect transistor is preferably used.
  • the switch S1 is clocked high-frequency, typically in a frequency range of about 10 kHz.
  • the driver module 1 is supplied with a DC voltage or a rectified AC voltage U0.
  • the current through the two LEDs can be effected by suitable selection of the switch-on time and the switch-off time of the switch S1.
  • these times may be selected to turn on the switch S1 when the current falls below a certain minimum reference value for the current through the first LED LED1, and the switch is turned off when the current through the first LED LED1 exceeds a maximum reference value ,
  • At least one filter capacitor C1 may be provided, which is connected in parallel with one or more LEDs.
  • the switches S2 and S4 arranged parallel to the LED are open.
  • a decoupling element for example a diode DB or a switch
  • the decoupling element is preferably arranged on the anode side of the respective LED (LED1 or LED2) to be decoupled.
  • a detection circuit is provided at least in the second LED LED2.
  • the LED used for monitoring second LED LED2 is selectively bridged.
  • the bridging phase is separated by a decoupling from the feeding switching regulator.
  • there is a detection circuit by means of which the current injected by the monitored LED can be detected.
  • a switching regulator can feed a series circuit of LEDs, wherein individual LEDs are briefly bridged by a controllable switch S4 (this bridged second LED LED2 forms the monitored LED).
  • this bridged second LED LED2 forms the monitored LED.
  • the single monitored LED LED2 is disconnected from the series circuit by a decoupling element (eg, a diode DB or a switch). As Entkoppelglied but can also serve another LED.
  • the current is detected by the monitored LED LED2 via the detection circuit.
  • the second LED LED2 is therefore referred to as a monitored LED, since it is monitored by means of the detection circuit for the measurement (to determine an operating parameter of the LED module 5).
  • the controllable switches S1 and S2 and S4 can be controlled by a common control circuit, which can preferably also evaluate the measurement on the second LED LED2 for determining an operating parameter of the LED module 5.
  • the common control circuit may be formed as an integrated circuit such as an ASIC or microcontroller.
  • the detection circuit can be switched on for this bridging phase, but it can also be permanently connected to the LED to be monitored and evaluated only for the bridging phase for detecting the current through the monitored LED LED2.
  • two switching regulator stages can also drive individual groups of LEDs (preferably two serial strings of LEDs).
  • individual groups of LEDs preferably two serial strings of LEDs.
  • Fig. 3 symbolically only one LED is shown.
  • the two switching regulators K1 and K2 together form the driver module 1 and correspond in their basic structure and also in their function to the in Fig. 2 illustrated switching regulator.
  • At least one switching regulator (the switching regulator K2) has at the output, which feeds the LED, a controllable switch S4 connected in parallel with the output of the switching regulator K2.
  • a diode DB2 is optionally connected as a decoupling element. As Entkoppelglied but can also serve another LED or a switch.
  • a detection circuit connected to the LED LED2. With the aid of the detection circuit, the current injected by the monitored LED can be determined.
  • the further switching regulator (switching regulator K1) is also formed by a step-down converter for supplying an LED LED1, this can optionally also have a controllable switch S2 connected in parallel with the output of the switching regulator K1 and a diode DB1 as the decoupling element, the diode DB1 being connected between the output of the LED Switching regulator K1 with high potential P1 and the LED LED1 is activated.
  • there is an optical coupling OK between the first LED LED1 and the second LED LED in particular by a light guide, which forwards a part of the light emitted by the first LED LED1 directly to the second LED LED2 and couples in there.
  • the second LED LED2 (as a monitored LED) selectively short-circuited by closing the controllable switch S4. For this period of bridging (ie the bridging phase), the second LED LED2 is now disconnected from the feeding switching regulator K2 by the decoupling element DB2. The current through the second LED LED2 can now be detected as a monitored LED via the detection circuit Sense2.
  • the detection circuit can be switched on for this bridging phase, but it can also be permanently connected to the LED to be monitored and evaluated only for the bridging phase for detecting the current through the monitored LED.
  • the switching regulator K2 has a current source characteristic.
  • the switching regulator K2 designed as a step-down converter has a current control, so that the current through the LED LED2 is kept constant (at least during the clock phases during PWM dimming).
  • This arrangement has the advantage that in case of a short-term bridging by the controllable switch S4, the current is taken over by this, wherein the switching regulator K2 is not disturbed by this bridging in its operation. A brief bridging of the LED LED2 thus has no negative effect on the control loop or on the radiated light.
  • both switching regulators K1 and K2 each have the elements of the controllable switch S2 or S4 and the decoupling element DB1 or DB2 and a detection circuit, the two LEDs (LED1 or LED2) can monitor each other. As already explained, there is preferably an optical coupling OK between the two LEDs and both can each be bridged and decoupled for a short time.
  • a calibration measurement can also be carried out, for example, with a color measurement with a sensor 6 (for example an RGB color sensor, preferably a CCD sensor).
  • the sensor 6 can also be formed by a plurality of photodiodes, each having a color filter, so that the photodiodes can be excited only by specific wavelengths or wavelength ranges.
  • a sensor 6 can be coupled to the device as an additional sensor, and the device according to the invention can be calibrated with the aid of the sensor 6.
  • the color location and / or the intensity of the LED can be stored so that this information can be stored in the memory.
  • the individual LED modules 5 can be switched on and calibrated one after the other.
  • the calibration can be used to determine the colors of the connected LED modules 5. In this case, the individual colors or color locations and / or the intensities of the respectively driven LEDs are determined.
  • both a measurement with the second LED LED 2 used as the photodiode and with the sensor 6 are preferably carried out when the first LED LED 1 is operated.
  • the measurement result of the measurement with the second LED LED2 can be adjusted.
  • reference values can be stored in a table in the memory.
  • one or more LED modules 5 can be switched off.
  • 5 individually controllable channels can be selectively switched off within an LED module, so that the individually controllable LED on an LED module 5 can be selectively switched off.
  • the sensor 6 may be placed so that it can receive a part of the light emitted by the LED modules 5.
  • the sensor 6 may be placed so that it is shielded from ambient light and can only receive light emitted by the LED modules 5. This foreclosure can be done by a cover that is specially designed for the calibration measurement. On this cover 11, the sensor 6 may be located. The sensor 6 can also be placed on the reflector 10 of the LED lamp.
  • the sensor 6 may be placed so as to directly or indirectly receive the light of the LED of the LED module 5.
  • the assignment of the colors and the mixture of the individual LEDs required for the output of a desired color by the LED illumination can be determined.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben von LEDs und ein Verfahren zum Betreiben von LEDs.
    • Technisches Gebiet
  • Derartige Vorrichtungen werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um eine farbige oder flächige Beleuchtung von Räumen, Wegen oder auch Fluchtwegen zu erreichen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert und bei Bedarf aktiviert. Für eine derartige Beleuchtung werden organische oder anorganische Leuchtdioden (LED) als Lichtquelle genutzt.
    • Stand der Technik
  • Zur Beleuchtung werden anstelle von Gasentladungslampen und Glühlampen immer häufiger auch Leuchtdioden als Lichtquelle eingesetzt. Die Effizienz und Lichtausbeute von Leuchtdioden wird immer stärker erhöht, so dass sie bei verschiedenen Anwendungen der Allgemeinbeleuchtung bereits zum Einsatz kommen.
  • Heutige LED Beleuchtungssystem haben oft jedoch den Nachteil, dass aufgrund von Alterung oder durch Austausch einzelner LEDs oder LED Module sich die Farbabgabe oder die Helligkeit verändern kann. Zudem hat die Sekundäroptik einen Einfluss auf das Thermomanagement, da die Wärmeabstrahlung behindert wird. Zudem kann es aufgrund von Alterung und Wärmeeinwirkung zu einer Veränderung des Phosphors der LED kommen. Es ist daher wichtig, dass man bestimmte Betriebsparameter des LED-Moduls wie beispielsweise die Temperatur oder auch die Alterung auf einfache Weise überwachen kann.
  • Es gibt bereits Systeme mit speziellen Farb-oder Temperatursensoren, diese sind jedoch teuer und können nicht für die eigentliche Aufgabe, die Lichterzeugung genutzt werden.
  • US 2005/230600 A1 betrifft ein optisches System und eine Anordnung von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen. Die Anordnung der US 2005/230600 A1 umfasst zumindest einen Detektor zum selektiven Überwachen mehrerer Eigenschaften der lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen und ist konfiguriert, ein Signal entsprechend einer ausgewählten Kennlinie zu erzeugen. Eine Steuerung ist konfiguriert, die lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen in Erwiderung auf das Signal von dem mindestens einen Detektor zu steuern. Mindestens eine der mehreren Eigenschaften kann auf den Bereich der Anordnung ausgerichtet sein, und der zumindest eine Detektor kann in diesem Bereich innerhalb der Anordnung angeordnet sein, um die Eigenschaften selektiv zu überwachen, die auf diesen Bereich des Arrays bezogen sind.
  • US 2002/047624 A1 betrifft eine Beleuchtungsanordnung, die eine Vielzahl von Lichtquellen verwendet und eine gewünschte Farbe der Vielzahl von Lichtquellen erzeugt. Die Beleuchtungsanordnung umfasst einen Prozessor, einen Speicher, eine Vielzahl von Lichtquellen und einem Detektor. Der Speicher ist mit dem Prozessor gekoppelt und speichert Daten und Informationen. Jede Lichtquelle der Vielzahl von Lichtquellen ist mit dem Prozessor gekoppelt und erzeugt eine andere Farbe. Der Prozessor ist in der Lage, unabhängig die Intensität jeder Lichtquelle zu steuern, um eine gewünschte resultierende Farbe zu erzeugen. Der Detektor ist ebenfalls mit dem Prozessor gekoppelt. Der Detektor stellt dem Prozessor Informationen bereit, welche der Prozessor verwendet, um zu bestimmen, wie die Intensität jeder der Lichtquellen einzustellen ist, um die gewünschte resultierende Farbe zu liefern.
  • US 2006/028156 A1 betrifft ein System und ein Verfahren zum Erzeugen von Licht unter Verwendung von lichtemittierenden Elementen und zum Detektieren der Intensität und der spektralen Energieverteilung unter Verwendung derselben lichtemittierenden Lichterfassungselemente als spektral empfindlichen Photodetektoren. Die lichtemittierenden Elemente funktionieren in zwei Modi, d.h. in einen An-Modus und in einen Aus-Modus, wobei im eingeschalteten Zustand die lichtemittierenden Elemente aktiviert werden und Licht einer bestimmten Frequenz oder Frequenzbereich emittieren. Wenn im Aus-Modus werden die Licht emittierenden Elemente deaktiviert, wobei sie kein Licht emittieren, sondern dazu dienen, auf sie auftreffende Photonen zu erfassen und damit ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die Intensität und die spektrale Energieverteilung der einfallenden Photonen wiedergibt. Das detektierte Signal kann verwendet werden, ein photonisches Feedback einem Beleuchtungssystem bereitzustellen, und kann dadurch verwendet werden, die Helligkeit und Farbbalance des Beleuchtungssystems zu steuern. Zusätzlich können die lichtemittierenden Elemente so angeordnet werden, dass keine spektral selektiven Filter oder Optiken erforderlich sind, um das Licht auf den lichtemittierenden Elementen zu blockieren oder zu fokusieren.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtmittel und ein Verfahren bereitzustellen, welches das gleichmäßige und farbechte Ausleuchten einer Fläche durch ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden ohne die oben genannten Nachteile bzw. unter einer deutlichen Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Lösung für eine Vorrichtung zum Betreiben von LEDs (organische oder anorganische Leuchtdioden) beruht auf dem Gedanken, dass sie ein Treiber-Modul aufweist, und ein von dem Treiber-Modul angesteuertes LED-Modul mit wenigstens zwei LEDs. Das Treiber-Modul enthält einen Schaltregler, wobei zumindest in einem Betriebsmodus eine erste LED so angesteuert wird, dass sie leuchtet, und die zweite LED in einem Reversbetrieb als Photodiode genutzt wird und zumindest einen Teil des Lichtes der ersten LED empfängt, und eine Messung an der zweiten LED erfolgt, wobei die Messung an der zweiten LED zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls dient und diese Messung an der zweiten LED erfolgt, während die zweite LED überbrückt ist.
  • Die Erfindung ermöglicht auch ein Verfahren zum Betreiben von LEDs, wobei zumindest in einem Betriebsmodus eine erste LED so angesteuert wird, dass sie leuchtet, eine zweite LED in einem Reversbetrieb als Photodiode genutzt wird und zumindest einen Teil des Lichtes der ersten LED empfängt, und die Messung an der zweiten LED zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls dient.
  • Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr gleichbleibende und gleichmäßige Ausleuchtung einer Fläche durch ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden zu erreichen.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Betreiben von LED
    • Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
    • Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung eines Beispiels zum Vergleich
    • Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit zur Kalibrierung einer Vorrichtung
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Betreiben von LED in einer abstrahierten Darstellung. Diese Vorrichtung weist ein Treiber-Modul 1 auf, und ein von dem Treiber-Modul 1 angesteuertes LED-Modul 5 mit wenigstens zwei LED (LED1, LED2). Die LED (LED1, LED2) des LED-Moduls 5 können über die verschiedenen Ansteuerkanäle (über die Verdrahtung 4) selektiv angesteuert werden.
  • Diese Vorrichtung weist vorzugsweise einen Speicher zur Hinterlegung von Informationen über das LED-Modul 5 auf, wobei der Speicher entweder im Treiber-Modul 1 oder im LED-Modul 5 enthalten sein kann und optional die Informationen im Speicher abgeändert werden können.
  • Der Speicher ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er nichtflüchtig ist, d.h. dass er auch bei einem Ausschalten oder Ausfall der Versorgungsspannung erhalten bleibt. Beispielsweise kann ein Flash-Speicher genutzt werden. Der Speicher kann in einem Treiber-Modul 1 enthalten sein.
  • Das Treiber-Modul 1 verfügt über Anschlüsse 2 und 3, an die über die Verdrahtung 4 zwei oder mehrere LED (LED1, LED2) auf einem (vorzugsweise gemeinsamen) LED-Modul 5 angeschlossen sind. Das LED-Modul 5 kann beispielsweise eine Platine oder ein Grundträger sein, auf dem zwei oder mehrere LED (LED1, LED2) angeordnet sind. Die LED können beispielsweise als bedrahtete LED, als SMD-LED oder als COB-LED (Chipon-board-LED) ausgeführt sein. Das LED-Modul 5 kann auch Mittel zur Wärmeabfuhr oder Kühlung aufweisen. Es können innerhalb eines LED-Moduls 5 die LED auch über einzeln ansteuerbare Kanäle (über die Verdrahtung 4) selektiv angesteuert werden. Somit können die einzeln ansteuerbaren LED auf einem LED-Modul 5 selektiv angesteuert (beispielsweise eingeschaltet, abgeschaltet und in ihrer Helligkeit geändert) werden.
  • Ein LED-Modul 5 kann dabei unterschiedliche LED (LED1, LED2) aufweisen, wobei diese vorzugsweise unabhängig voneinander (selektiv) über einzelne Kanäle angesteuert werden können. Diese unterschiedlichen LED können sich beispielsweise in ihrer Wellenlänge, Farbort und / oder Intensität unterscheiden.
  • Zumindest in einem Betriebsmodus des LED-Moduls 5 durch das Treiber-Modul 1 wird eine erste LED so angesteuert, dass sie leuchtet. Die zweite LED LED2 wird in einem Reversbetrieb als Photodiode genutzt und kann zumindest einen Teil des Lichtes der ersten LED LED1 empfangen. Es erfolgt dabei eine Messung an der zweiten LED LED2, wobei die Messung an der zweiten LED zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls (d. h. beispielsweise der ersten LED LED1 oder der zweiten LED LED2 dient. Diese Messung an der zweiten LED LED2 erfolgt, während die zweite LED LED2 überbrückt ist.
  • Die Messung an der zweiten LED LED2 kann zur Ermittlung der Temperatur des LED-Moduls oder der Temperatur der ersten LED1 oder der zweiten LED LED2 dienen. Die Messung an der zweiten LED LED2 kann auch zur Überwachung der Alterung des LED-Moduls oder der ersten LED1 oder der zweiten LED LED2 dienen.
  • Die Messung kann anhand des Leckstromes der zweiten LED LED2 erfolgen. Die Messung kann anhand einer Messung des differentiellen Widerstandes der zweiten LED LED2 erfolgen.
  • Die zweite LED LED2 kann in einem von dem Reversbetrieb abweichenden Betriebszustand als LED angesteuert werden, um zu leuchten und zur Lichterzeugung beizutragen. Dies erfolgt vorzugsweise immer dann, wenn keine Messung (an der zweiten LED LED2) zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls durchgeführt wird, aber das LED-Modul betrieben wird (oder zumindest die weiteren LEDs gleicher Farbe wie die zweite LED LED2 angesteuert werden).
  • Die beiden LED können optisch gekoppelt sein. Die optische Kopplung OK kann über einen Lichtleiter erfolgen, der vorzugsweise die erste LED LED1 mit der zweiten LED LED2 verbindet. Beispielsweise kann ein Teil des Lichtes der ersten LED in den Lichtleiter auskoppelt werden.
  • Die optische Kopplung kann über eine Teilreflexion oder Totalreflexion innerhalb des LED-Moduls oder innerhalb der das LED-Modul umgebenden Leuchte erfolgen. Die zweite LED LED2 kann so platziert sein, dass sie einen Teil des von den LED-Modulen abgestrahlten Lichtes empfangen kann.
  • Die zweite LED LED2 kann so platziert sein, dass sie gegen Umgebungslicht abgeschottet ist und nur von den LED Modulen abgestrahltes Licht empfangen kann (Totalreflexion). Diese Abschottung kann durch eine Abdeckung erfolgen, die speziell für die Messung mit der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls angebracht wird. Auf dieser Abdeckung kann sich die zweite LED LED2 befinden. Die zweite LED LED2 kann aber auch auf dem Reflektor der ersten LED LED1 platziert werden.
  • Die zweite LED kann LED2 so platziert sein, dass sie direkt oder indirekt das Licht der ersten LED LED1 des LED-Modules empfängt. Es kann die das LED-Modul umgebende Leuchte aber auch so konstruiert sein, dass ein Teil des Lichtes der ersten LED LED1 reflektiert wird und von der zweiten LED LED2 empfangen werden kann (Teilreflexion).
  • Die Messung an der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters kann in regelmäßigen Abständen wiederholt oder auch durch einen Steuerbefehl initiiert werden.
  • Die Messung an der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters kann während des Betriebs für eine so kurze Zeitspanne erfolgen, dass das menschliche Auge diese Messung nicht wahrnehmen kann. Typischerweise arbeiten Treiber-Module für LED bei Frequenzen über 200 Hz (im Bereich bis zu mehreren Hundert kHz), so dass eine ausreichend kurze Messung möglich ist.
  • Die Messung an der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters kann aber auch während einer Ausschaltphase des LED-Moduls erfolgen, insbesondere kann die Messung an der zweite LED LED2 erfolgen, während sie ausgeschaltet, vorzugsweise überbrückt, ist.
  • Die zweite LED LED2 kann mit weiteren LED des LED-Moduls optisch gekoppelt sein.
  • Die Messung an der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters für die erste LED LED1 und die weiteren LED kann durch sequentielle Aktivierung der einzelnen LED oder aber auch gleichzeitig für das gesamte LED-Modul oder Teilbereiche (Gruppen von LED) erfolgen.
  • Die Vorrichtung kann wie bereits erwähnt einen Speicher zum Speichern des Betriebsparameters aufweisen. Der Speicher kann über eine digitale Schnittstelle ausgelesen werden.
  • Der Speicher kann sich auf dem Treiber-Modul befinden und bei Austausch des LED-Moduls durch den Benutzer ausgelesen werden.
  • Beispielsweise kann der Speicher aus dem Treiber-Modul über eine (vorzugsweise digitale) Schnittstelle 7 ausgelesen werden. Der Speicher kann sich auf dem LED-Modul 5 befinden und bei Austausch des LED-Moduls 5 durch den Benutzer ausgelesen werden. Wenn sich der Speicher auf dem LED-Modul 5 befindet, kann der Speicher vor einem Austausch des LED-Moduls 5 durch das Treiber-Modul 1 aufgrund einer Signalisierung durch den Benutzer ausgelesen werden.
  • Der Speicher kann aber auch in einem Kalibriergerät oder auf dem Treiber-Modul 1 angeordnet sein.
  • In dem Speicher können Informationen über den Typ der LED, die Wellenlänge, den Farbort und / oder die Intensität der LED hinterlegt werden. Weiterhin können andere Betriebsparameter wie der erforderliche Soll-Betriebsstrom durch die LED oder der maximale zulässige Strom durch die LED oder auch die maximal zulässige Spannung durch die LED als Informationen in dem Speicher hinterlegt werden.
  • Die Signalisierung zum Auslesen des Speichers auf dem LED-Modul 5 kann durch den Benutzer durch eine Schaltfolge an der Versorgungsspannung, einen digitalen Steuerbefehl oder durch eine andere Signalisierung erfolgen.
  • Nach dem Austausch des LED-ModuJs 5 können die ausgelesenen Informationen in dem Speicher des neuen LED-Moduls 5 abgelegt werden. Das Treiber-Modul 1 kann die im Speicher abgelegte Information über eine (vorzugsweise digitale) Schnittstelle 7 an andere Treiber-Module weiterleiten.
  • Die Erfindung ermöglicht auch ein Verfahren zum Betreiben von LEDs, wobei zumindest in einem Betriebsmodus eine erste LED so angesteuert wird, dass sie leuchtet, eine zweite LED in einem Reversbetrieb als Photodiode genutzt wird und zumindest einen Teil des Lichtes der ersten LED empfängt, und die Messung an der zweiten LED zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls dient.
  • Somit wird eine Leuchte ermöglicht, aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben von LEDs.
  • Es kann gemäß der Erfindung eine Leuchte mit LED aufgebaut werden.
  • Das Treiber-Modul 1 kann einen Schaltregler, beispielsweise einen AC-DC-Wandler oder DC-DC-Wandler, enthalten. Das Treiber-Modul 1 kann an eine Versorgungsspannung 8 angeschlossen werden (beispielsweise eine AC Netzspannung oder auch eine Gleichspannung). Das Treiber-Modul 1 kann einen PFC (aktive oder passive Leistungsfaktorkorrekturschaltung) enthalten.
  • Der PFC kann beispielsweise durch einen Boost-Konverter, Buck-Boost-Konverter, einen Flyback-Konverter oder auch durch eine Valley Fill Schaltung gebildet werden. Das Treiber-Modul 1 kann eine Potentialtrennung aufweisen. Diese Potentialtrennung kann beispielsweise über einen Transformator erfolgen.
  • Das Treiber-Modul 1 kann beispielsweise einen Tiefsetzsteller (Buck-Konverter) einen Flyback-Konverter (isolierten Sperrwandler), einen Forward-Konverter (Durchflußwandler) oder eine Halbbrücken-Konverter mit Transformator enthalten.
  • Wenn das Treiber-Modul 1 einen PFC aufweist, kann es als sogenannte einstufige Topologie, beispielsweise durch einen Flyback-Konverter, der im sogenannten Borderline Mode arbeitet, oder auch durch eine sogenannte zweistufige Topologie, beispielsweise durch einen Boost-Konverter mit einem nachfolgendem Halbbrücken-Konverter mit Transformator, ausgeführt sein. Das Treiber-Modul 1 kann Mittel zur Regelung des Stromes durch einzelne oder mehrere LED des LED-Moduls 5, der Spannung über den LED des LED-Moduls 5 oder auch Leistung, welche den LED des LED-Moduls 5 zugeführt wird, aufweisen.
  • Die Erfassung des Stromes durch einzelne oder mehrere LED des LED-Moduls 5 und / oder der Spannung über den LED des LED-Moduls 5 kann mittels Widerständen oder auch mittels anderer Sensormittel wie beispielsweise anhand eines Strom- oder Spannungsüberwachungstransformators erfolgen. Das Treiber-Modul 1 kann auch eine Stromquellencharakteristik aufweisen und derart betrieben werden, dass ein vorgegebener Strom bei einer bestimmten Ansteuerfrequenz und / oder Ansteuereinschaltverhältnis eingeprägt wird.
  • Der Betrieb der LEDs kann derart erfolgen, daß das LED-Modul 5 mit wenigstens zwei LEDs (LED1, LED2) von einem Treiber-Modul angesteuert wird, und ein Speicher zur Hinterlegung von Informationen über das LED-Modul 5 vorhanden ist, wobei Informationen im Speicher abgelegt oder abgeändert werden können. Die Informationen im Speicher können aufgrund einer Kalibrierungsmessung abgeändert werden.
  • Es kann eine Kalibrierungsmessung unter Zuhilfenahme eines Temperatursensors erfolgen. Beispielsweise kann bei der Kalibrierung sowohl eine Messung mit der als Photodiode verwendeten zweiten LED LED2 als auch mit dem Temperatursensor durchgeführt, wenn die erste LED LED1 betrieben wird. Anhand der Messung mit dem Temperatursensor kann das Messergebnis von der Messung mit der zweiten LED LED2 abgeglichen werden. Beispielsweise können Referenzwerte (vorzugsweise in einer Tabelle) in dem Speicher abgelegt werden.
  • Die Informationen im Speicher können um einen Korrekturfaktor abgeändert werden. Die Informationen im Speicher können um einen Korrekturfaktor abgeändert werden, der aufgrund einer Kalibrierungsmessung bestimmt wurde. Beispielsweise kann der Korrekturfaktor abhängig von der der mittels der Erfindung gemessenen Temperatur gewählt werden.
  • Der Korrekturfaktor kann aber auch aufgrund einer Kalibrierungsmessung abgeändert werden. Der Korrekturfaktor kann auch von einem Benutzer geändert werden, beispielsweise über eine Vorgabe über eine Schnittstelle 7. Die Schnittstelle 7 kann sowohl eine drahtgebundene als auch eine drahtlose Übertragung nutzen.
  • Die Änderung des Korrekturfaktors, beispielsweise durch einen Benutzer, kann wie bereits erwähnt auch aufgrund einer Kalibrierungsmessung erfolgen.
  • Diese Kalibrierungsmessung kann durch eine Messung mit einem Sensor 6 (wie später anhand der Fig. 4 beschrieben) oder auch nur über das visuelle Empfinden des Benutzers erfolgen. Der Korrekturfaktor kann von der Alterung bzw. der Betriebsdauer des LED-Moduls 5 abhängig sein.
  • Im Folgenden soll die Erfindung an einem Beispiel anhand der Fig. 2 genauer erklärt werden.
  • In Fig. 2 ist als Beispiel für einen Schaltregler als Treiber-Modul 1 ein Tiefsetzsteller angeführt.
  • Der Tiefsetzsteller als Treiber-Modul 1 ist für den Betrieb zumindest zweier LED (LED1, LED2) ausgelegt und weist einen Schalter S1 auf. Als Schalter S1 wird vorzugsweise ein Feldeffekttransistor verwendet. Der Schalter S1 wird hochfrequent getaktet, typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz. Die Treiber-Modul 1 wird mit einer Gleichspannung bzw. einer gleichgerichteten Wechselspannung U0 versorgt.
  • Im eingeschalteten Zustand des Schalters S1 (während der Zeitdauer t_on) wird in der Spule L1 Energie aufgebaut (d.h. die Spule wird aufmagnetisiert), die sich im ausgeschalteten Zustand des Schalters S1 (Zeitdauer t_off) über die LED-Strecke (welche die erste LED LED1 und zweite LED LED2 enthält) entlädt (d.h. die Spule wird entmagnetisiert). Es ist anzumerken, dass eingeschalteten Zustand des Schalters S1 der Strom durch den Schalter S1 und die Spule L1 auch über die LED-Strecke (welche die erste LED LED1 und zweite LED LED2 enthält) fließt.
  • Der Strom durch die beiden LED (LED1, LED2) kann durch geeignete Wahl des Einschaltzeitpunkts und des Ausschaltzeitpunkts des Schalters S1 erfolgen.
  • So können diese Zeitpunkte beispielsweise so gewählt werden, dass der Schalter S1 eingeschaltet wird, wenn der Strom einen bestimmten minimalen Referenzwert für den Strom durch die erste LED LED1 unterschreitet und der Schalter wird ausgeschaltet, wenn der Strom durch die erste LED LED1 einen maximalen Referenzwert überschreitet.
  • In diesem Fall ergibt sich eine hysteretische Regelung, bei der die Frequenz und das Tastverhältnis des Schalters S1 angepasst werden. Alternativ ist aber auch eine Regelung nur über eine Anpassung der Frequenz oder des Tastverhältnisses des Schalters S1 möglich. Zur Glättung und Stabilisierung des Stromes durch die LED kann zumindest ein Filterkondensator C1 vorgesehen sein, der parallel zu einer oder mehreren LED geschaltet ist.
  • Während des normalen Betriebes aller LED der LED-Strecke mit der ersten LED LED1 und zweiten LED LED2 (ohne erfindungsgemäße Messung mittels der zweiten LED LED2) sind die parallel zu den LED angeordneten Schalter S2 und S4 geöffnet. In Serie mit der ersten LED LED1 und zweiten LED LED2 ist jeweils ein Entkoppelglied (bspw. eine Diode DB oder ein Schalter) angeordnet. Als Entkoppelglied kann aber auch eine weitere LED dienen. Vorzugsweise ist das Entkoppelglied an der Anodenseite der jeweils zu entkoppelnden LED (LED1 bzw. LED2) angeordnet. Weiterhin ist zumindest bei der zweiten LED LED2 eine Erfassungsschaltung vorgesehen.
  • Um nun eine Überwachung von LED mittels einer Messung des sog. Leckstromes einer LED (als Photodiode genutzt) zu ermöglichen, wird die zur Überwachung genutzte LED zweite LED LED2 selektiv überbrückt. Optional wird für diesen Zeitraum der Überbrückung (also die Überbrückungsphase) durch ein Entkoppelglied von dem speisenden Schaltregler getrennt. Zusätzlich ist eine Erfassungsschaltung vorhanden, mit Hilfe derer der durch die überwachte LED eingekoppelte Strom ermittelt werden kann.
  • Beispielsweise kann ein Schaltregler eine Serienschaltung von LED speisen, wobei einzelne LED kurzzeitig durch einen steuerbaren Schalter S4 überbrückt werden (diese überbrückte zweite LED LED2 bildet die überwachte LED). Optional wird während dieser Überbrückungsphase die einzelne überwachte LED LED2 durch ein Entkoppelglied (bspw. eine Diode DB oder ein Schalter) von der Serienschaltung getrennt. Als Entkoppelglied kann aber auch eine weitere LED dienen.
  • Über die Erfassungsschaltung wird der Strom durch die überwachte LED LED2 erfasst. Die zweite LED LED2 wird daher als überwachte LED bezeichnet, da bei ihr eine Überwachung mittels der Erfassungsschaltung für die Messung (zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls 5) erfolgt.
  • Die steuerbaren Schalter S1 sowie S2 und S4 können durch eine gemeinsame Steuerschaltung angesteuert werden, die vorzugsweise auch die Messung an der zweiten LED LED2 zur Ermittlung eines Betriebsparameters des LED-Moduls 5 auswerten kann. Die gemeinsame Steuerschaltung kann als integrierte Schaltung wie beispielsweise ein ASIC oder Microcontroller ausgebildet sein.
  • Die Erfassungsschaltung kann für diese Überbrückungsphase zugeschaltet werden, sie kann aber auch dauerhaft mit der zu überwachenden LED verbunden sein und nur für die Überbrückungsphase zur Erfassung des Stromes durch die überwachte LED LED2 ausgewertet werden.
  • Es können aber auch zwei Schaltreglerstufen einzelne Gruppen von LED (vorzugsweise zwei serielle Ketten von LED) ansteuern. In dem Beispiel zum Vergleich gemäß Fig. 3 ist jeweils symbolisch nur eine LED dargestellt.
  • Die beiden Schaltregler K1 und K2 bilden gemeinsam das Treiber-Modul 1 und entsprechen in ihrem grundsätzlichen Aufbau und auch in ihrer Funktion dem in Fig. 2 dargestellten Schaltregler.
  • Zumindest ein Schaltregler (der Schaltregler K2) weist am Ausgang, der die LED speist, einen parallel zum Ausgang des Schaltregler K2 geschalteten steuerbaren Schalter S4 auf.
  • Zwischen dem Ausgang des Schaltregler K2 mit hohem Potential P2 und der angesteuerten LED LED2 ist optional eine Diode DB2 als Entkoppelglied geschaltet. Als Entkoppelglied kann aber auch eine weitere LED oder eine Schalter dienen. Zusätzlich ist eine Erfassungsschaltung vorhanden, die mit der LED LED2 verbunden ist. Mit Hilfe der Erfassungsschaltung kann der durch die überwachte LED eingekoppelte Strom ermittelt werden.
  • Der weitere Schaltregler (Schaltregler K1) wird auch durch einen Tiefsetzsteller zur Speisung einer LED LED1 gebildet, dieser kann optional ebenfalls einen parallel zum Ausgang des Schaltregler K1 geschalteten steuerbaren Schalter S2 und eine Diode DB1 als Entkoppelglied aufweisen, wobei die Diode DB1 zwischen dem Ausgang des Schaltreglers K1 mit hohem Potential P1 und der angesteuerten LED LED1 geschaltet ist. Vorzugsweise besteht eine optische Kopplung OK zwischen der ersten LED LED1 und der zweiten LED LED2, insbesondere durch einen Lichtleiter, der einen Teil des von der ersten LED LED1 abgestrahlten Lichts direkt zu der zweiten LED LED2 weiterleitet und dort einkoppelt.
  • Nunmehr kann die zweite LED LED2 (als überwachte LED) selektiv kurzzeitig durch Schliessen des steuerbaren Schalters S4 überbrückt werden. Für diesen Zeitraum der Überbrückung (also die Überbrückungsphase) wird nun die zweite LED LED2 durch das Entkoppelglied DB2 von dem speisenden Schaltregler K2 getrennt. Über die Erfassungsschaltung Sense2 kann nun der Strom durch die zweite LED LED2 als überwachte LED erfasst werden.
  • Die Erfassungsschaltung kann für diese Überbrückungsphase zugeschaltet werden, sie kann aber auch dauerhaft mit der zu überwachenden LED verbunden sein und nur für die Überbrückungsphase zur Erfassung des Stromes durch die überwachte LED ausgewertet werden.
  • Vorzugsweise weist der Schaltregler K2 eine Stromquellencharakteristik auf. Insbesondere weist der als Tiefsetzsteller ausgebildete Schaltregler K2 eine Stromregelung auf, so dass der Strom durch die LED LED2 konstant gehalten wird (zumindest während der Taktphasen beim PWM Dimmen).
  • Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass bei einer kurzzeitigen Überbrückung durch den steuerbaren Schalter S4 der Strom von diesem übernommen wird, wobei der Schaltregler K2 durch dieses Überbrücken nicht in seinem Betrieb gestört wird. Ein kurzzeitiges Überbrücken der LED LED2 wirkt sich somit weder negativ auf die Regelschleife noch auf das abgestrahlte Licht aus.
  • Wenn beide Schaltregler K1 und K2 jeweils die Elemente des steuerbaren Schalters S2 bzw. S4 und des Entkoppelgliedes DB1 bzw. DB2 sowie eine Erfassungsschaltung aufweisen, können sich die beiden LED (LED1 bzw. LED2) gegenseitig überwachen. Es besteht wie bereits erläutert vorzugsweise eine optische Kopplung OK zwischen den beiden LED und beide können jeweils kurzzeitig überbrückt und entkoppelt werden.
  • Ein weiteres vergleichendes Beispiel für eine Kalibrierungsmessung soll anhand der Fig. 4 erläutert werden.
  • Eine Kalibrierungsmessung kann beispielsweise auch mit einer Farbmessung mit einem Sensor 6 (beispielsweise ein RGB Farbsensor, vorzugsweise ein CCD Sensor) durchgeführt werden. Der Sensor 6 kann aber auch durch mehrere Photodioden gebildet werden, die jeweils einen Farbfilter aufweisen, so dass die Photodioden nur durch bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche angeregt werden können.
  • Für die Durchführung einer Kalibrierungsmessung kann ein Sensor 6 als zusätzlicher Sensor mit der Vorrichtung gekoppelt werden und die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Zuhilfenahme des Sensors 6 kalibriert werden.
  • Bei der Kalibrierung können der Farbort und / oder die Intensität der LED gespeichert werden, dass diese Informationen können in dem Speicher abgelegt werden. Bei der Kalibrierung können die einzelnen LED-Module 5 nacheinander eingeschaltet und kalibriert werden. Die Kalibrierung kann zur Bestimmung der Farben der angeschlossenen LED-Module 5 dienen. Dabei werden die einzelnen Farben oder Farborte und / oder die Intensitäten der jeweils angesteuerten LEDs bestimmt.
  • Vorzugsweise wird bei der Kalibrierung sowohl eine Messung mit der als Photodiode verwendeten zweiten LED LED2 als auch mit dem Sensor 6 durchgeführt, wenn die erste LED LED1 betrieben wird.
  • Anhand der Messung mit dem Sensor 6 kann das Messergebnis von der Messung mit der zweiten LED LED2 abgeglichen werden. Beispielsweise können Referenzwerte in einer Tabelle in dem Speicher abgelegt werden.
  • Zur Kalibrierung können eine oder mehrere LED-Module 5 abgeschaltet werden. Dabei können auch innerhalb eines LED-Moduls 5 einzeln ansteuerbare Kanäle selektiv abgeschaltet werden, so dass die einzeln ansteuerbaren LED auf einem LED-Modul 5 selektiv abgeschaltet werden können.
  • Zur Kalibrierung kann jeweils auch nur ein LED-Modul 5 bzw. nur ein Kanal eines LED-Moduls 5 eingeschaltet werden.
  • Der Sensor 6 kann so platziert sein, dass er einen Teil des von den LED-Modulen 5 abgestrahlten Lichtes empfangen kann.
  • Der Sensor 6 kann so platziert ist, dass er gegen Umgebungslicht abgeschottet ist und nur von den LED-Modulen 5 abgestrahltes Licht empfangen kann. Diese Abschottung kann durch eine Abdeckung erfolgen, die speziell für die Kalibrierungsmessung angebracht wird. Auf dieser Abdeckung 11 kann sich der Sensor 6 befinden. Der Sensor 6 kann aber auch auf dem Reflektor 10 der LED Leuchte platziert werden.
  • Der Sensor 6 kann so platziert sein, dass er direkt oder indirekt das Licht der LED des LED-Moduls 5 empfängt.
  • Aus der Kombination der einzelnen Kalibrierungsmessungen, die nacheinander durchgeführt werden, kann die Zuordnung der Farben und für die Ausgabe einer gewünschten Farbe durch die LED Beleuchtung erforderliche Mischung der einzelnen LED ermittelt werden.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, aufweisend ein Treiber-Modul (1) und ein von dem Treiber-Modul (1) angesteuertes LED-Modul (5) mit wenigstens zwei LEDs (LED1, LED2), wobei die LEDs so platziert sind, dass eine zweite LED (LED2) zumindest einen Teil des von einer ersten LED (LED1) emittierten Lichts empfängt,
    - wobei das Treiber-Modul (1) einen Schaltregler enthält,
    - wobei der Schaltregler zur Speisung einer Serienschaltung der wenigstens zwei LEDs (LED1, LED2) ausgelegt ist,
    - wobei der Schaltregler zudem so ausgelegt ist, dass er zumindest in einem Betriebsmodus eine erste LED (LED1) so steuert, dass sie von einem Strom durchflossen wird und dadurch Licht emittiert,
    und
    - wobei die Vorrichtung eine Erfassungsschaltung umfasst, durch die mittels einer Messung im Betriebsmodus ein Betriebsparameter des LED-Moduls (5) ermittelbar ist, und wobei die Vorrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass
    - parallel zu der zweiten LED (LED2) ein steuerbarer Schalter (S4) angeordnet ist, wobei der steuerbare Schalter (S4) dazu ausgelegt ist, im Betriebsmodus durch ein Schließen die zweite LED (LED2) zu überbrücken, wodurch die zweite LED (LED2), die zumindest einen Teil des Lichts der ersten LED (LED1) empfängt, in einem Reversbetrieb als Photodiode genutzt wird,
    - der Strom durch die zweite LED (LED2) im Betriebsmodus mittels der Erfassungsschaltung als der Betriebsparameter ermittelbar ist und
    - ein Entkoppelglied (DB2) in Serie mit der zweiten LED (LED2) angeordnet ist, wodurch die zweite LED (LED2) für den Zeitraum der Überbrückung vom Schaltregler trennbar ist.
  2. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Strom der Leckstrom der zweiten LED (LED2) ist.
  3. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strommessung anhand einer Messung des differentiellen Widerstandes der zweiten LED (LED2) erfolgt.
  4. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine optische Kopplung (OK) der beiden LEDs (LED1, LED2) über eine Teilreflexion oder Totalreflexion innerhalb des LED-Moduls (5) oder innerhalb der das LED-Modul (5) umgebenden Leuchte erfolgt.
  5. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messung an der zweiten LED (LED2) zur Ermittlung eines Betriebsparameters in regelmäßigen Abständen wiederholbar ist.
  6. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messung an der zweiten LED (LED2) zur Ermittlung eines Betriebsparameters durch einen Steuerbefehl initiierbar ist.
  7. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung einen Speicher zum Speichern des Betriebsparameters aufweist.
  8. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messung an der zweiten LED (LED2) zur Ermittlung eines Betriebsparameters während des Betriebs für eine so kurze Zeitspanne erfolgt, dass das menschliche Auge diese Messung nicht wahrnehmen kann.
  9. Vorrichtung zum Betreiben von LEDs, nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite LED (LED2) mit weiteren LED des LED-Moduls (5) optisch gekoppelt ist.
  10. Leuchte aufweisend eine Vorrichtung zum Betreiben von LEDs nach einem der vorangegangen Ansprüche.
  11. Verfahren zum Betreiben von LEDs mittels einer Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei:
    - in dem Betriebsmodus die erste LED (LED1) mittels des Schaltreglers so angesteuert wird, dass sie von einem Strom durchflossen wird und dadurch Licht emittiert;
    - mittels der Messung der Erfassungsschaltung eine Ermittlung des Betriebsparameters des LED-Moduls (5) erfolgt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die zweite LED (LED2) durch das Schließen des steuerbaren Schalters (S4) in dem Reversbetrieb als Photodiode betrieben wird und zumindest einen Teil des Lichtes der ersten LED (LED1) empfängt; und
    - der Strom durch die zweite LED (LED2) mittels der Erfassungsschaltung als Betriebsparameter ermittelt wird.
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