EP2584870B1 - LED-Leuchte mit einstellbarer Helligkeit - Google Patents

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EP2584870B1
EP2584870B1 EP12189177.4A EP12189177A EP2584870B1 EP 2584870 B1 EP2584870 B1 EP 2584870B1 EP 12189177 A EP12189177 A EP 12189177A EP 2584870 B1 EP2584870 B1 EP 2584870B1
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EP
European Patent Office
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leds
led lamp
operating mode
sub
groups
Prior art date
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Active
Application number
EP12189177.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2584870A1 (de
Inventor
Bernd Clauss
Thomas Kottek
Matthias Menke
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Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Publication of EP2584870A1 publication Critical patent/EP2584870A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2584870B1 publication Critical patent/EP2584870B1/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
    • 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]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs
    • 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
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection

Definitions

  • the invention relates to an LED lamp (LED: light emitting diode), in particular an LED spotlight, with at least three LEDs, each of the LEDs is designed to emit a light with the same spectral property, as well as with a control unit for controlling the LEDs. Moreover, the invention relates to a method for controlling such an LED light.
  • LED lamp light emitting diode
  • LED spotlight with at least three LEDs, each of the LEDs is designed to emit a light with the same spectral property, as well as with a control unit for controlling the LEDs.
  • the invention relates to a method for controlling such an LED light.
  • a known such LED light can be adjusted by means of pulse width modulation (PWM) in their brightness.
  • PWM pulse width modulation
  • the LEDs are switched on and off in very short time intervals so that "on times” and “off times” result for the LEDs. These time intervals are so short that under normal circumstances no corresponding brightness fluctuations are perceived by a human observer.
  • the luminaire comprises a plurality of groups of LEDs, wherein more or fewer LED groups can be switched on to change the brightness.
  • the invention has for its object to provide a corresponding improved LED light;
  • the LED light should be better suited for lighting when shooting movies.
  • an improved method for controlling a corresponding LED light to be specified.
  • the LED luminaire in particular a LED spotlight provided having or the LEDs in a total number N for light emission in an external space of the LED lamp, where N ⁇ 3 applies and wherein each of N LEDs designed the total to is to emit a light with the same spectral property.
  • the LED lamp has a control unit for controlling the LEDs; the control unit is designed to set the luminaire optionally in one of a plurality of different operating modes, wherein in each of the different operating modes a respective different part number n of the total of N LEDs, with 0 ⁇ n ⁇ N , and the respective remaining N - n LEDs are turned off.
  • control unit is further configured to put the LED light in one of the different modes depending on a predetermined dimming value. This allows easier adjustment of the brightness.
  • At least one of the N LEDs is turned on and at least one other of the N LEDs is off, with the following:
  • the control unit is further configured to selectively switch on one of a plurality of different sub-groups of in each case j LEDs of the total of N LEDs in order to place the LED light in the operating mode in question.
  • This preferably applies to any operating mode in which at least one of the LEDs is switched on and at least one of the LEDs is switched off. In this way, a certain level of brightness can be achieved by switching on different subgroups of the LEDs, which can reduce the turn-on of the individual LEDs to achieve the relevant brightness level, so that overall the life of the LED lamp can be extended.
  • the configuration is preferably such that the different subgroups do not overlap, so that each of the total of N LEDs can only be part of one of the different subgroups.
  • a simplified design of the control unit is made possible in particular.
  • control unit is further configured to determine which of the subgroups is turned on to place the LED light in the mode of operation considered. This makes it easier to operate the LED light.
  • the LED light further comprises a detection unit which is adapted to continuously detect for each of the subgroups a respective current value, which represents a summed up over a certain period duty cycle of the respective subgroup; As a period, for example, the operating time of the LED light can be selected. On the basis of these values, that subgroup can be determined and set for activation - ie for switching on the corresponding LEDs - which has the shortest switch-on duration so far. This can extend the life of the LED lamp overall.
  • control unit is further configured to determine, depending on the values that have been previously detected by the detection unit, which of the subgroups is turned on in order to put the LED light in the operating mode under consideration. With “switching on a subgroup”, of course, a switching on of the LEDs of the relevant subgroup is indicated.
  • the one of the subgroups whose value represents the shortest duty cycle or, if appropriate, one of the subgroups whose values represent the shortest turn-on durations is determined. The latter makes sense if at least two of several possible subgroups have the same shortest value.
  • the LED light is configured in such a way that, when the operating mode changes from a current operating mode to a subsequent operating mode, the subgroups of the current operating mode and the subgroups of the subsequent operating mode can be superimposed by control by the control unit, for which purpose a corresponding operating current is varied. This avoids that the change between the two operating modes appears "jerky".
  • a particularly simple design of the LED light is possible if all N LEDs have the same power.
  • in particular structurally identical LEDs can be used.
  • all N LEDs are arranged on a circuit board.
  • the total number N of LEDs may be at least 25, so that the following applies: N ⁇ 25.
  • N ⁇ 25 This makes it possible, for example, to realize a square field for emitting light with a matrix-type arrangement of 5 ⁇ 5 LEDs. Even more preferred is the total number N ⁇ 49.
  • the larger N is selected, the more different operating modes and thus brightness levels can be realized with the LED lamp.
  • LED light in the form of an LED spotlight for movie lighting in interiors due to the above-mentioned relationships.
  • a method for driving an LED luminaire comprising the following steps: (a) input of the dimming value into the control unit, (b) assignment of one of the operating modes to that in step (a) (d) optionally selecting one of a plurality of possible subgroups of LEDs that can be switched on to the operating mode assigned in step (b), using as a selection criterion the current values that have been previously acquired by the detection unit and (d) in a change of the mode of operation from a current mode to a subsequent mode, the subgroups of the current mode and subgroups of the subsequent mode are superimposed by a control by the control unit, for which a corresponding operating current is varied.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of an LED lamp according to the embodiment shown.
  • the LED lamp has LEDs 2, the total number of which is generally designated N here. In this case, N ⁇ 3, so there are at least three LEDs 2 are provided.
  • the LEDs 2 are designed to emit light in an outer space of the LED light and arranged in the LED light.
  • the LED light may be, for example, an LED spotlight, in particular an LED spotlight for indoor movie lighting.
  • the total of N LEDs are each designed to emit a light with the same spectral property.
  • all LEDs 2 have the same power.
  • all N LEDs can be identical LEDs.
  • the LEDs 2 may be formed, for example, for emitting white light.
  • the LED lamp has a control unit 6 for controlling the LEDs 2.
  • the control unit 6 is adapted to set the LED light either in one of several different modes B1 , B2 , ..., wherein in each of the different modes B1 , B2, ... a respective other part number n of the total N LEDs are switched on and the remaining N - n LEDs are switched off. In this case, 0 ⁇ n ⁇ N.
  • each of the total of N LEDs can either be switched on or off, ie in particular not dimmed. This makes it possible in particular to achieve a brightness adjustment for the LED lamp without PWM control.
  • the number of different operating modes or brightness levels is not limited to N + 2, because fewer operating modes or brightness levels can be provided.
  • N + 2 can be provided for the number of different operating modes B1 , B2, ... Or brightness levels.
  • control unit 6 is further adapted to put the LED light in one of the different modes B1 , B2, ... in dependence on a predetermined dimming value.
  • the control unit 6 can have a control interface 61 for this purpose.
  • a dimm value input by a user, analog or digital control signal via the control interface 61 is read;
  • the control interface 61 as a function of the number of provided brightness levels or modes, ie in the context of "Functional range" of the LED lamp, a corresponding number of different control signals or dimming values offered for selection.
  • the input control signal is subsequently interpreted in an interpretation unit 62 of the control unit 6 in order to assign one of the operating modes B1 , B2, ... To the control signal.
  • the control signal is occupied by a dimming curve.
  • one of the operating modes B1 , B2, ... Is assigned to the control signal which comes closest to the desired amount of light in accordance with the manipulated variable or, depending on the place of use, is generally rounded up or down.
  • At least one of the N LEDs is turned on and at least one other of the N LEDs is turned off, with the following:
  • the control unit 6 is further configured to optionally one of several different subgroups U1, U2, ... of each j LEDs of the total N LEDs turn on to the LED light in the considered mode Bj offset. This preferably applies to each of the operating modes B1 , B2, ..., In which at least one of the N LEDs is switched on and at least one is switched off.
  • the first operating mode B1 is sketched, in which all LEDs are switched off.
  • the second and the third operating mode three different possibilities of switched on and off LEDs are shown side by side.
  • this considered operating mode Bj at least one of the LEDs 2 is switched on and at least one of the LEDs 2 off.
  • Fig. 3 the first subgroup U1 is sketched in the second line on the left, in the middle the second subgroup U2 and on the right the third subgroup U3.
  • the control unit 6 can switch on the first subgroup U1 for the first time , the second subgroup U2 for the second time, and the third subgroup U3 for the third time.
  • the service life is at least approximated increase the LED light by a factor of three.
  • control unit 6 preferably has a subgroup assignment unit 63.
  • the different subgroups U1, U2, U3 are preferably "non-overlapping", which expresses that each of the total of nine LEDs can only be part of one of the different subgroups U1, U2, U3 .
  • each of the total of N LEDs is either only on or off, but not dimmed as such.
  • a particularly simple handling of the LED light is made possible when the control unit 6 is designed to "automatically" determine which of the subgroups U1, U2, U3 is turned on to the lamp in the second operating state B2 or in the considered operating state Bj to move. In this way it can be avoided that one of the subgroups U1, U2, U3 has to be selected manually for this purpose.
  • the LED light preferably also has a detection unit 8, which is designed to continuously record a respective current value for each of the subgroups U1, U2, U3 , one, over a certain period of time, for example the operating time of the LED light , accumulated duty cycle represents. This value can then be used by the control unit 6 as a suitable selection criterion in the selection or determination of one of the subgroups U1, U2, U3 .
  • the detection unit 8 is connected to the control unit 6, as in FIG Fig. 1 symbolically indicated by a double arrow 10.
  • the detection unit 8 preferably has a memory for storing the values.
  • the value may be an absolute time, any unit proportional to the duty cycle, or a corresponding ratio of the subgroups to each other.
  • control unit 6 may be designed to determine which of the subgroups U1, U2, U3 is turned on, depending on the values representing the switch-on periods and which have previously been detected by the detection unit 8, about the LED light in the second operating mode B2 or in the considered operating mode Bj .
  • control unit 6 is designed in such a way that that one of the subgroups U1, U2, U3 is determined or determined to be switched on, the value of which represents the shortest duty cycle, or optionally one of those subgroups U1, U2, U3 whose values are the shortest duty cycle represent.
  • the number of LEDs that are present in a subgroup basically any values assumed; In particular, a subgroup may already be formed by a single LED.
  • the control unit 6 is preferably designed to individually switch on and off or control each of the total of N LEDs.
  • That subgroup is selected, whose duty cycle is the shortest or one of those subgroups whose duty cycles are the shortest.
  • the LED light can continue to be designed such that in this change, if necessary, the subgroups of the current mode and the subgroups of the subsequent mode by a Control can be superimposed by the control unit 6, for which purpose a corresponding operating current is varied.
  • the control unit 6 may in particular have a crossfade unit 64 for each subgroup. This can be realized for example by means of software or by an analog module.
  • the output of the cross-fade unit 64 is an interface to a driver 12 of the LEDs 2; This driver 12 can be realized analog or digitized.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte (LED: lichtemittierende Diode), insbesondere einen LED-Strahler, mit mindestens drei LEDs, wobei jede der LEDs dazu ausgelegt ist, ein Licht mit ein und derselben spektralen Eigenschaft auszusenden, sowie mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der LEDs. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen LED-Leuchte.
  • Eine bekannte derartige LED-Leuchte lässt sich mittels Pulsweitenmodulation (PWM) in ihrer Helligkeit einstellen. Zur Pulsweitenmodulation werden die LEDs in sehr kurzen Zeitabständen ein- und wieder ausgeschaltet, so dass sich "Einzeiten" und "Auszeiten" für die LEDs ergeben. Dabei sind diese Zeitabstände so kurz, dass unter normalen Umständen von einem menschlichen Betrachter keine entsprechenden Helligkeitsschwankungen wahrgenommen werden.
  • Wenn diese LED-Leuchte jedoch im Innenraumbereich zur Beleuchtung bei Filmaufnahmen eingesetzt wird, besteht grundsätzlich das Problem, dass bei gedimmter Lichtabgabe ein "Flimmern in der Kamera" erzeugt wird. Mit anderen Worten kommt es hierbei in der Regel dazu, dass aufgrund der Frequenz, mit der von der Kamera die Bilder aufgenommen werden, die "Auszeiten" der LEDs dazu führen, dass bestimmte Bilder weniger und andere Bilder mehr Licht von der LED-Leuchte erhalten. Hierdurch kann es auf den Filmen zu unerwünschten Helligkeitsschwankungen kommen, die als solche durchaus wahrnehmbar sind. Dieses Problem besteht insbesondere auch bei "hochfrequenten" PWM-Techniken, da bei heutigen Kamera- und Filmtechnologien ebenfalls eine vergleichbar hohe Frequenz (HD) eingesetzt wird.
  • Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, eine LED-Leuchte durch Veränderung des zugeführten Stroms zu dimmen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass dies zu einer, in der Regel unerwünschten Veränderung der Farbtemperatur des von der LED-Leuchte abgegebenen Lichts führt; hierdurch wird die Qualität der Beleuchtung signifikant vermindert. Außerdem wirkt sich diese Art des Dimmens nachteilig auf die Lebensdauer der LEDs aus.
  • Aus der US 2007/0211463 A1 ist eine LED-Leuchte zur Tunnelbeleuchtung bekannt. Die Leuchte umfasst mehrere Gruppen von LEDs, wobei zur Veränderung der Helligkeit mehr oder weniger LED-Gruppen eingeschaltet werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende verbesserte LED-Leuchte anzugeben; insbesondere soll sich die LED-Leuchte besser zur Beleuchtung bei Filmaufnahmen eignen. Außerdem soll ein verbessertes Verfahren zur Ansteuerung einer entsprechenden LED-Leuchte angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung ist eine LED-Leuchte, insbesondere ein LED-Strahler vorgesehen, die bzw. der LEDs in einer Gesamtanzahl N zur Lichtabgabe in einen Außenraum der LED-Leuchte aufweist, wobei N ≥ 3 gilt und wobei jede der insgesamt N LEDs dazu ausgelegt ist, ein Licht mit ein und derselben spektralen Eigenschaft auszusenden. Weiterhin weist die LED-Leuchte eine Steuereinheit zur Ansteuerung der LEDs auf; die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die Leuchte wahlweise in eine von mehreren unterschiedlichen Betriebsarten zu versetzen, wobei in jeder der unterschiedlichen Betriebsarten eine jeweils andere Teilanzahl n der insgesamt N LEDs, mit 0 ≤ n ≤ N, eingeschaltet und die jeweils restlichen N - n LEDs ausgeschaltet sind.
  • Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass von der LED-Leuchte Licht in unterschiedlichen Helligkeitsstufen abgegeben wird, wobei bei jeder Helligkeitsstufe jede einzelne der hierzu eingeschalteten LEDs mit 100%, also ohne Dimmung, Licht abgibt. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass die LEDs in raschen zeitlichen Folgen ein- und ausgeschaltet werden, wie bei der bekannten PWM-Technik der Fall. Entsprechende unerwünschte Helligkeitsschwankungen bei Filmaufnahmen lassen sich somit zuverlässig vermeiden. Außerdem lässt sich so vermeiden, dass sich die Farbtemperatur des von der Leuchte abgegebenen Lichts bei einer Veränderung der Helligkeitsstufe ändert.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, die LED-Leuchte in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Dimm-Wert in eine der unterschiedlichen Betriebsarten zu versetzen. Hierdurch ist eine erleichterte Einstellung der Helligkeit ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß ist in wenigstens einer betrachteten Betriebsart der unterschiedlichen Betriebsarten mindestens eine der N LEDs eingeschaltet und mindestens eine andere der N LEDs ausgeschaltet, wobei Folgendes gilt: Sei j genau die Teilanzahl von den insgesamt N LEDs, die in der betrachteten Betriebsart eingeschaltet sind, dann ist die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, wahlweise eine von mehreren unterschiedlichen Untergruppen von jeweils j LEDs der insgesamt N LEDs einzuschalten, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart zu versetzen. Vorzugsweise gilt dies für jede Betriebsart, bei der wenigstens eine der LEDs eingeschaltet ist und wenigstens eine der LEDs ausgeschaltet ist. Auf diese Weise lässt sich eine bestimmte Helligkeitsstufe durch Einschalten von unterschiedlichen Untergruppen der LEDs erzielen, wodurch sich die Einschaltdauern der einzelnen LEDs zur Erzielung der betreffenden Helligkeitsstufe verringern lassen, so dass sich insgesamt die Lebensdauer der LED-Leuchte verlängern lässt.
  • Vorzugsweise ist dabei die Ausgestaltung derart, dass sich die unterschiedlichen Untergruppen nicht überlappen, so dass jede der insgesamt N LEDs lediglich Teil von einer der unterschiedlichen Untergruppen sein kann. Hierdurch ist insbesondere eine vereinfachte Ausbildung der Steuereinheit ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, festzulegen, welche der Untergruppen eingeschaltet wird, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart zu versetzen. Hierdurch lässt sich die Bedienung der LED-Leuchte vereinfachen.
  • Vorzugsweise weist die LED-Leuchte weiterhin eine Erfassungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, laufend für jede der Untergruppen einen jeweils aktuellen Wert zu erfassen, der eine, über einen bestimmten Zeitraum aufsummierte Einschaltdauer der jeweiligen Untergruppe repräsentiert; als Zeitraum kann dabei beispielsweise die Betriebsdauer der LED-Leuchte gewählt sein. Auf Basis dieser Werte kann diejenige Untergruppe ermittelt und zur Aktivierung - also zum Einschalten der entsprechenden LEDs - festgelegt werden, die die bislang kürzeste Einschaltdauer aufweist. Hierdurch lässt sich die Lebensdauer der LED-Leuchte insgesamt verlängern.
  • Vorteilhaft ist hierfür die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Werte, die zuvor von der Erfassungseinheit erfasst worden sind, festzulegen, welche der Untergruppen eingeschaltet wird, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart zu versetzen. Mit "Einschalten einer Untergruppe" sei dabei natürlich ein Einschalten der LEDs der betreffenden Untergruppe bezeichnet. Vorteilhaft im Sinn der obigen Ausführung wird dabei diejenige der Untergruppen festgelegt, deren Wert die kürzeste Einschaltdauer repräsentiert oder gegebenenfalls eine der Untergruppen festgelegt, deren Werte die kürzesten Einschaltdauern repräsentieren. Letzteres ist sinnvoll, wenn wenigstens zwei von mehreren möglichen Untergruppen denselben kürzesten Wert aufweisen.
  • Erfindungsgemäß ist die LED-Leuchte derart gestaltet, dass bei einer Veränderung der Betriebsart von einer aktuellen Betriebsart auf eine nachfolgende Betriebsart gegebenenfalls die Untergruppen der aktuellen Betriebsart und die Untergruppen der nachfolgenden Betriebsart durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit überblendet werden können, wobei hierfür ein entsprechender Betriebsstrom variiert wird. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass die Änderung zwischen den beiden Betriebsarten "ruckartig" erscheint.
  • Eine besonders einfache Ausführung der LED-Leuchte ist ermöglicht, wenn alle N LEDs dieselbe Leistung haben. Hierbei können insbesondere baugleiche LEDs verwendet werden. Weiterhin vorteilhaft für eine einfache Ausführung sind alle N LEDs auf einer Platine angeordnet.
  • Die Gesamtanzahl N der LEDs kann beispielsweise wenigstens 25 betragen, so dass dementsprechend gilt: N ≥ 25. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein quadratisches Feld zur Lichtabgabe mit einer matrixartigen Anordnung von 5 x 5 LEDs realisieren. Noch bevorzugter ist die Gesamtanzahl N ≥ 49. Je größer N gewählt wird, desto mehr unterschiedliche Betriebsarten und damit Helligkeitsstufen lassen sich mit der LED Leuchte realisieren.
  • Besonders geeignet ist die LED-Leuchte in Form eines LED-Strahlers für Filmbeleuchtung in Innenräumen aufgrund der eingangs genannten Zusammenhänge.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Eingabe des Dimm-Werts in die Steuereinheit, (b) Zuordnung einer der Betriebsarten zu dem in Schritt (a) eingegebenen Dimm-Wert, (c) gegebenenfalls Auswahl einer von mehreren möglichen Untergruppen von LEDs, die zu der in Schritt (b) zugeordneten Betriebsart eingeschaltet werden können, wobei als Auswahlkriterium die aktuellen Werte verwendet werden, die vorab durch die Erfassungseinheit erfasst worden sind und die Einschaltdauern der Untergruppen repräsentieren und (d) bei einer Veränderung der Betriebsart von einer aktuellen Betriebsart auf eine nachfolgende Betriebsart werden die Untergruppen der aktuellen Betriebsart und die Untergruppen der nachfolgenden Betriebsart durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit überblendet, wobei hierfür ein entsprechender Betriebsstrom variiert wird.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Skizze zu einer LED-Leuchte gemäß dem Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    eine Skizze einer Lichtabgabefläche der LED-Leuchte bei einer Ausführungsvariante mit N = 7 x 7 = 49 LEDs und
    Fig. 3
    eine Skizze zu unterschiedlichen Betriebsarten im Fall einer Ausführungsvariante mit N = 3 x 3 = 9 LEDs.
  • In Fig. 1 ist eine schematische Skizze zu einer LED-Leuchte gemäß dem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die LED-Leuchte weist LEDs 2 auf, deren Gesamtanzahl hier allgemein mit N bezeichnet ist. Dabei gilt N ≥ 3, es sind also mindestens drei LEDs 2 vorgesehen. Die LEDs 2 sind zur Lichtabgabe in einen Außenraum der LED-Leuchte ausgebildet und in der LED-Leuchte angeordnet. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante sind exemplarisch neun LEDs 2 gezeigt, also N = 9, wobei die LEDs 2 matrixartig in einem Feld von 3 x 3 LEDs angeordnet sind. Alle N LEDs sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Platine 4 angeordnet.
  • In Fig. 2 ist exemplarisch eine Ausführungsvariante mit einem Feld von 7 x 7 = 49 LEDs gezeigt. Dabei zeigt Fig. 2 eine Ansicht auf die Platine 4 entgegen der Hauptabstrahlrichtung der LED-Leuchte. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die LEDs 2 die einzige Lichtquelle der LED-Leuchte darstellen.
  • Bei der LED-Leuchte kann es sich beispielsweise um einen LED-Strahler handeln, insbesondere um einen LED-Strahler für Filmebeleuchtung in Innenräumen.
  • Die insgesamt N LEDs sind jeweils dazu ausgelegt, ein Licht mit ein und derselben spektralen Eigenschaft auszusenden. Bei einer besonders einfachen Ausführung haben alle LEDs 2 dieselbe Leistung. Insbesondere können alle N LEDs baugleiche LEDs sein. Dabei können die LEDs 2 beispielsweise zur Abgabe von weißem Licht ausgebildet sein.
  • Weiterhin weist die LED-Leuchte eine Steuereinheit 6 zur Ansteuerung der LEDs 2 auf. Dabei ist die Steuereinheit 6 dazu ausgebildet, die LED-Leuchte wahlweise in eine von mehreren unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2, ... zu versetzen, wobei in jeder der unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2, ... eine jeweils andere Teilanzahl n der insgesamt N LEDs eingeschaltet und die jeweils restlichen N - n LEDs ausgeschaltet sind. Dabei gilt 0 ≤ n ≤ N.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Variante kann also beispielsweise eine erste Betriebsart B1 vorgesehen sein, bei der keine der LEDs eingeschaltet ist, also n = 0 gilt, eine zweite Betriebsart B2, bei der eine der LEDs eingeschaltet ist, also n = 1 gilt, eine dritte Betriebsart B3, bei der zwei der LEDs eingeschaltet sind, also n = 2 gilt, usw., so dass insgesamt N + 2, hier also elf unterschiedliche Betriebsarten B1 ... B11 vorgesehen sind. Da in jeder Betriebsart eine unterschiedliche Anzahl n von LEDs leuchtet, ist die Helligkeit des von der LED-Leuchte abgegebenen Lichts in jeder Betriebsart grundsätzlich unterschiedlich; in dem genannten Fall lassen sich also elf unterschiedliche Helligkeitsstufen für die Lichtabgabe der LED-Leuchte erzielen bzw. neun unterschiedliche Helligkeitsstufen zwischen der Betriebsart, in der keine der LEDs eingeschaltet ist (n = 0) und der Betriebsart, in der alle LEDs eingeschaltet sind (n = N). Dabei kann in jeder Betriebsart jede der insgesamt N LEDs entweder ein- oder ausgeschaltet sein, also insbesondere nicht gedimmt. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Helligkeitseinstellung für die LED-Leuchte ohne PWM-Ansteuerung erzielen.
  • Allerdings ist die Anzahl der unterschiedlichen Betriebsarten bzw. Helligkeitsstufen nicht auf N + 2 beschränkt, denn es können auch weniger Betriebsarten bzw. Helligkeitsstufen vorgesehen sein. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung mit 3 x 3 = 9 LEDs können alternativ beispielsweise lediglich vier unterschiedliche Betriebsarten vorgesehen sein, wobei in der ersten Betriebsart B1 keine der LEDs eingeschaltet ist, also n = 0 gilt, in der zweiten Betriebsart B2 genau drei der LEDs eingeschaltet sind, also n = 3 gilt, in der dritten Betriebsart B3 genau sechs der LEDs eingeschaltet sind, also n = 6 gilt und in der vierten Betriebsart B4 alle LEDs eingeschaltet sind, also n = 9 gilt. Auf diese Weise lassen sich vier unterschiedliche Helligkeitsstufen für die Lichtabgabe der LED-Leuchte erzielen.
  • Allgemeiner formuliert kann also für die Anzahl der unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2, ... bzw. Helligkeitsstufen maximal N+2 vorgesehen sein.
  • Vorteilhaft ist die Steuereinheit 6 weiterhin dazu ausgebildet, die LED-Leuchte in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Dimm-Wert in eine der unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2, ... zu versetzen. Hierdurch ist eine erleichterte HelligkeitsEinstellung der LED-Leuchte ermöglicht. Insbesondere kann die Steuereinheit 6 hierfür eine Steuerschnittstelle 61 aufweisen. Vorteilhaft ist dabei weiterhin vorgesehen, dass als Dimm-Wert ein von einem Benutzer einzugebendes, analoges oder digitales Steuersignal über die Steuerschnittstelle 61 eingelesen wird; dabei wird vorzugsweise durch die Steuerschnittstelle 61 in Abhängigkeit der Anzahl der vorgesehenen Helligkeitsstufen bzw. Betriebsarten, also im Rahmen des "Funktionsumfangs" der LED-Leuchte, eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Steuersignale bzw. Dimm-Werte zur Auswahl angeboten. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das eingegebene Steuersignal im Weiteren in einer Interpretationseinheit 62 der Steuereinheit 6 interpretiert wird, um eine der Betriebsarten B1, B2, ... dem Steuersignal zuzuordnen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Steuersignal mit einer Dimm-Kurve belegt wird. Beispielsweise wird dem Steuersignal eine der Betriebsarten B1, B2, ... zugeordnet, die der gewünschten Lichtmenge entsprechend dem Stellwert am nächsten kommt oder es wird, je nach Einsatzort, generell auf- oder abgerundet.
  • Vorzugsweise ist in wenigstens einer betrachteten Betriebsart Bj der unterschiedlichen Betriebsarten B1, B2, ... mindestens eine der N LEDs eingeschaltet und mindestens eine andere der N LEDs ausgeschaltet, wobei Folgendes gilt: Sei j genau die Teilanzahl von den insgesamt N LEDs, die in der betrachteten Betriebsart Bj eingeschaltet sind, dann ist die Steuereinheit 6 weiterhin dazu ausgebildet, wahlweise eine von mehreren unterschiedlichen Untergruppen U1, U2, ... von jeweils j LEDs der insgesamt N LEDs einzuschalten, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart Bj zu versetzen. Vorzugsweise gilt dies für jede der Betriebsarten B1, B2, ..., bei der wenigstens eine der N LEDs eingeschaltet ist und wenigstens eine ausgeschaltet ist.
  • Dies sei exemplarisch anhand der Fig. 3 näher erläutert, in der für den Fall N = 9 vier unterschiedliche Betriebsarten B1 ... B4 vorgesehen sind. In der ersten Zeile ist dabei die erste Betriebsart B1 skizziert, in der alle LEDs ausgeschaltet sind. In der zweiten Zeile ist die zweite Betriebsart B2 skizziert, bei der n = 3 LEDs eingeschaltet sind, in der dritten Zeile die dritte Betriebsart B3, in der n = 6 LEDs eingeschaltet sind und in der vierten Zeile die vierte Betriebsart B4, bei der sämtliche neun LEDs eigeschaltet sind. Bei der zweiten und der dritten Betriebsart sind dabei nebeneinander jeweils drei unterschiedliche Möglichkeiten von ein- und ausgeschalteten LEDs skizziert.
  • Im Folgenden sei nun - rein exemplarisch zur erleichterten Beschreibung - die zweite Betriebsart B2, bei der genau j = 3 LEDs eingeschaltet sind, näher betrachtet, also B2 = Bj. In dieser betrachteten Betriebsart Bj ist mindestens eine der LEDs 2 eingeschaltet und mindestens eine der LEDs 2 ausgeschaltet. Weiterhin sind drei unterschiedliche Untergruppen U1, U2, U3 gebildet, von denen jede jeweils genau j = 3 LEDs umfasst.
  • In Fig. 3 ist in der zweiten Zeile links die erste Untergruppe U1 skizziert, in der Mitte die zweite Untergruppe U2 und rechts die dritte Untergruppe U3.
  • Die Steuereinheit 6 ist dabei dazu ausgebildet, wahlweise eine der drei Untergruppen U1, U2, U3 von jeweils j = 3 LEDs einzuschalten, um die LED-Leuchte in die zweite Betriebsart B2 bzw. in die betrachtete Betriebsart Bj zu versetzen.
  • Wenn die LED-Leuchte also beispielsweise dreimal nacheinander in die zweite Betriebsart B2 versetzt wird, kann durch die Steuereinheit 6 hierzu das erstes Mal die erste Untergruppe U1, das zweite Mal die zweite Untergruppe U2 und das dritte Mal die dritte Untergruppe U3 eingeschaltet werden. Auf diese Weise lässt sich für die zweite Betriebsart B2 im Vergleich zu dem hypothetischen Fall, in dem bei jedem Einschalten der LED-Leuchte in die zweite Betriebsart B2 ein und dieselbe Untergruppe von LEDs von der Steuereinheit 6 aktiviert wird, zumindest in erster Näherung die Lebensdauer der LED-Leuchte um den Faktor drei erhöhen.
  • Bei der in Fig. 2 exemplarisch gezeigten Variante mit 7 x 7 = 49 LEDs sind zwischen der Betriebsart ohne Lichtabgabe (n = 0) und der Betriebsart mit maximaler Lichtabgabe (n = N) 49 unterschiedliche Helligkeitsstufen erzielbar. Dabei lässt sich aufgrund der dargestellten Zusammenhänge beispielsweise bei einem Dimming von 50% die Lebenszeit der Leuchte auf das Doppelte verlängern; grundsätzlich nimmt mit zunehmendem Dimming die hierdurch erzielbare Verlängerung der Lebenszeit linear zu.
  • Für die gegebenenfalls durchzuführende Entscheidung, welche der mehreren möglichen Untergruppen U1, U2, ... zum Einschalten im Einzelfall ausgewählt wird, weist die Steuereinheit 6 vorzugsweise eine Untergruppen-Zuweisungseinheit 63 auf.
  • Wie in dem anhand der Fig. 3 gezeigten Beispiel der Fall, sind dabei die unterschiedlichen Untergruppen U1, U2, U3 vorzugsweise "nicht-überlappend", womit zum Ausdruck gebracht sei, dass jede der insgesamt neun LEDs lediglich Teil einer der unterschiedlichen Untergruppen U1, U2, U3 sein kann.
  • Eine besonders einfache Ausgestaltung der Steuereinheit 6 lässt sich erzielen, wenn die Steuereinheit 6 dazu ausgebildet ist, die j = 3 LEDs einer der Untergruppen U1, U2, U3 lediglich ein- oder auszuschalten, um die LED-Leuchte in die zweite Betriebsart B2 bzw. in die betrachtete Betriebsart Bj zu versetzen. Insbesondere kann also vorgesehen sein, dass bei jeder Betriebsart jede einzelne der insgesamt N LEDs lediglich entweder ein- oder ausgeschaltet ist, aber als solche nicht gedimmt ist.
  • Eine besonders einfache Handhabung der LED-Leuchte ist ermöglicht, wenn die Steuereinheit 6 dazu ausgebildet ist, "selbsttätig" festzulegen, welche der Untergruppen U1, U2, U3 eingeschaltet wird, um die Leuchte in den zweiten Betriebszustand B2 bzw. in den betrachteten Betriebszustand Bj zu versetzen. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass eine der Untergruppen U1, U2, U3 hierfür manuell ausgewählt werden muss.
  • Vorzugsweise weist die LED-Leuchte hierfür außerdem eine Erfassungseinheit 8 auf, die dazu ausgebildet ist, laufend für jede der Untergruppen U1, U2, U3 einen jeweils aktuellen Wert zu erfassen, der eine, über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise die Betriebsdauer der LED-Leuchte, aufsummierte Einschaltdauer repräsentiert. Dieser Wert kann dann seitens der Steuereinheit 6 als geeignetes Auswahlkriterium bei der Auswahl bzw. Festlegung auf eine der Untergruppen U1, U2, U3 genutzt werden. Dementsprechend ist die Erfassungseinheit 8 mit der Steuereinheit 6 verbunden, wie in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 10 symbolisch angedeutet. Die Erfassungseinheit 8 weist vorzugsweise einen Speicher zur Speicherung der Werte auf.
  • Bei dem Wert kann es sich beispielsweise um eine absolute Zeitangabe handeln, um eine beliebige Einheit, die proportional zu der Einschaltdauer ist oder um eine entsprechende Verhältnisangabe der Untergruppen zueinander.
  • Insbesondere kann in diesem Fall die Steuereinheit 6 dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit der Werte, die die Einschaltdauern repräsentieren und die zuvor von der Erfassungseinheit 8 erfasst worden sind, festzulegen, welche der Untergruppen U1, U2, U3 eingeschaltet wird, um die LED-Leuchte in die zweite Betriebsart B2 bzw. in die betrachtetet Betriebsart Bj zu versetzen.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit 6 dabei derart gestaltet, dass diejenige der Untergruppen U1, U2, U3 festgelegt bzw. zum Einschalten bestimmt wird, deren Wert die kürzeste Einschaltdauer repräsentiert, bzw. gegebenenfalls eine derjenigen Untergruppen U1, U2, U3, deren Werte die kürzeste Einschaltdauer repräsentieren.
  • Die obigen Überlegungen gelten natürlich allgemeiner, also nicht beschränkt auf den Fall N = 9 und nicht beschränkt auf die zweite Betriebsart B2 als "betrachtete" Betriebsart Bj. Dabei ist es offensichtlich von Vorteil, wenn entsprechende Untergruppen für alle Betriebsarten gebildet sind, in denen wenigstens eine der LEDs eingeschaltet ist und wenigstens eine ausgeschaltet ist.
  • Dabei kann die Anzahl der LEDs, die in einer Untergruppe vorhanden sind, grundsätzlich beliebige Werte annahmen; insbesondere kann eine Untergruppe bereits durch eine einzelne LED gebildet sein. Die Steuereinheit 6 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, jede der insgesamt N LEDs einzeln ein- und auszuschalten bzw. anzusteuern.
  • Das Verfahren zur Ansteuerung einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte kann dementsprechend die folgenden Schritte aufweisen:
    1. (a) Eingabe eines bzw. des Dimm-Werts in die Steuereinheit 6,
    2. (b) Zuordnung einer der Betriebsarten B1, B2, ... zu dem in Schritt (a) eingegebenen Dimm-Wert,
    3. (c) gegebenenfalls Auswahl einer von mehreren möglichen Untergruppen U1, U2, ... von LEDs, die zu der in Schritt (b) zugeordneten Betriebsart eingeschaltet werden können, wobei als Auswahlkriterium die aktuellen Werte verwendet werden, die vorab durch die Erfassungseinheit 8 erfasst worden sind und die die aktuellen Einschaltdauern der Untergruppen U1, U2, ... repräsentieren.
  • Vorzugsweise wird dabei diejenige Untergruppe ausgewählt, deren Einschaltdauer am kürzesten ist bzw. eine derjenigen Untergruppen, deren Einschaltdauern am kürzesten sind.
  • Um eine "ruckartig" erscheinende Helligkeitsänderung bei einem Wechsel von einer aktuellen Betriebsart in eine unmittelbar nachfolgende Betriebsart zu vermeiden, kann weiterhin die LED-Leuchte derart gestaltet sein, dass bei dieser Veränderung gegebenenfalls die Untergruppen der aktuellen Betriebsart und die Untergruppen der nachfolgenden Betriebsart durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit 6 überblendet werden können, wobei hierfür ein entsprechender Betriebsstrom variiert wird. Hierfür kann die Steuereinheit 6 insbesondere eine Überblendungseinheit 64 für jede Untergruppe aufweisen. Dies kann beispielsweise mittels einer Software oder durch eine analoge Baugruppe realisiert sein. Der Ausgang der Überblendungseinheit 64 ist eine Schnittstelle zu einem Treiber 12 der LEDs 2; dieser Treiber 12 kann analog oder digitalisiert realisiert sein.

Claims (11)

  1. LED-Leuchte in der Form eines LED-Strahlers für Filmbeleuchtung in Innenräumen, aufweisend
    - LEDs (2) in einer Gesamtanzahl von N, zur Lichtabgabe in einen Außenraum der LED-Leuchte, wobei N ≥ 3 gilt und wobei jede der insgesamt N LEDs (2) dazu ausgelegt ist, ein Licht mit ein und derselben spektralen Eigenschaft auszusenden,
    - eine Steuereinheit (6) zur Ansteuerung der LEDs (2),
    wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, die LED-Leuchte wahlweise in eine von mehreren unterschiedlichen Betriebsarten (B1, B2, ...) zu versetzen,
    wobei in jeder der unterschiedlichen Betriebsarten eine jeweils andere Teilanzahl n der insgesamt N LEDs (2), mit 0 ≤ n ≤ N, eingeschaltet und die jeweils restlichen N - n LEDs (2) ausgeschaltet sind,
    wobei in wenigstens einer betrachteten Betriebsart (Bj) der unterschiedlichen Betriebsarten (B1, B2, ...) mindestens eine der N LEDs eingeschaltet und mindestens eine andere der N LEDs ausgeschaltet ist und dabei Folgendes gilt:
    Sei j genau die Teilanzahl von den insgesamt N LEDs, die in der betrachteten Betriebsart (Bj) eingeschaltet sind, dann ist die Steuereinheit (6) weiterhin dazu ausgebildet, wahlweise eine von mehreren unterschiedlichen Untergruppen (U1, U2, ...) von jeweils j LEDs der insgesamt NLEDs einzuschalten, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart (Bj) zu versetzen,
    dadurch gekennzeichnet
    dass die LED-Leuchte derart gestaltet ist, dass bei einer Veränderung der Betriebsart von einer aktuellen Betriebsart auf eine nachfolgende Betriebsart gegebenenfalls die Untergruppen der aktuellen Betriebsart und die Untergruppen der nachfolgenden Betriebsart durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit (6) überblendet werden wobei hierfür ein entsprechender Betriebsstrom variiert wird.
  2. LED-Leuchte nach Anspruch 1,
    bei der die Steuereinheit (6) weiterhin dazu ausgebildet ist, die LED-Leuchte in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Dimm-Wert in eine der unterschiedlichen Betriebsarten (B1, B2, ...) zu versetzen.
  3. LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die unterschiedlichen Untergruppen (U1, U2, ...) nicht-überlappend sind, so dass jede der insgesamt N LEDs lediglich Teil von einer der unterschiedlichen Untergruppen (U1, U2, ...) sein kann.
  4. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei der die Steuereinheit (6) weiterhin dazu ausgebildet ist, festzulegen, welche der Untergruppen (U1, U2, ...) eingeschaltet wird, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart (Bj) zu versetzen.
  5. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    weiterhin aufweisend
    - eine Erfassungseinheit (8), die dazu ausgebildet ist, laufend für jede der Untergruppen (U1, U2, ...) einen jeweils aktuellen Wert zu erfassen, der eine, über einen bestimmten Zeitraum aufsummierte Einschaltdauer der jeweiligen Untergruppe repräsentiert, wobei der Zeitraum beispielsweise die Betriebsdauer der LED-Leuchte ist.
  6. LED-Leuchte mit den in den Ansprüchen 4 und 5 genannten Merkmalen, bei der die Steuereinheit (6) weiterhin dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Werte, die zuvor von der Erfassungseinheit (8) erfasst worden sind, festzulegen, welche der Untergruppen (U1, U2, ...) eingeschaltet wird, um die LED-Leuchte in die betrachtete Betriebsart (Bj) zu versetzen.
  7. LED-Leuchte nach Anspruch 6,
    wobei diejenige der Untergruppen (U1, U2, ...) festgelegt wird, deren Wert die kürzeste Einschaltdauer repräsentiert oder gegebenenfalls eine der Untergruppen (U1, U2, ...) festgelegt wird, deren Werte die kürzesten Einschaltdauern repräsentieren.
  8. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei der alle N LEDs (2) dieselbe Leistung haben.
  9. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei der alle N LEDs (2) auf einer Platine (4) angeordnet sind.
  10. LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei der N ≥ 25, vorzugsweise N ≥ 49 gilt.
  11. Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte nach Anspruch 7, umfassend die Schritte:
    (a) Eingabe eines Dimm-Werts in die Steuereinheit (6),
    (b) Zuordnung einer der Betriebsarten zu dem in Schritt (a) eingegebenen Dimm-Wert, (c) gegebenenfalls Auswahl einer von mehreren möglichen Untergruppen (U1, U2, ....) von LEDs, die zu der in Schritt (b) zugeordneten Betriebsart eingeschaltet werden können, wobei als Auswahlkriterium die aktuellen Werte verwendet werden, die vorab durch die Erfassungseinheit (8) erfasst worden sind und die Einschaltdauern der Untergruppen (U1, U2, ....) repräsentieren und (d) bei einer Veränderung der Betriebsart von einer aktuellen Betriebsart auf eine nachfolgende Betriebsart werden die Untergruppen der aktuellen Betriebsart und die Untergruppen der nachfolgenden Betriebsart durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit (6) überblendet, wobei hierfür ein entsprechender Betriebsstrom variiert wird.
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