EP2862416A1 - Verfahren und anordnung zum betreiben einer leuchtdiode - Google Patents

Verfahren und anordnung zum betreiben einer leuchtdiode

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Publication number
EP2862416A1
EP2862416A1 EP12758788.9A EP12758788A EP2862416A1 EP 2862416 A1 EP2862416 A1 EP 2862416A1 EP 12758788 A EP12758788 A EP 12758788A EP 2862416 A1 EP2862416 A1 EP 2862416A1
Authority
EP
European Patent Office
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time interval
light
during
emitting diode
ambient light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12758788.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas LÜDE
Stefan Ludwig GRÜBL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2862416A1 publication Critical patent/EP2862416A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for the ambient-light-dependent operation of at least one light-emitting diode.
  • Light-emitting diodes are operated so that these light emitting diodes in dark ambient light with a lower brightness than in bright ambient light. So that a user in dark To ⁇ is milaslicht by the bright LEDs dazzled to be prevented.
  • a brightness sensor eg., A photodiode or a phototransistor
  • a phototransistor for determining the ambient light with which the brightness of the ambient light is ermit ⁇ telt.
  • European Patent Application EP 1 781 071 A1 discloses a signal lamp and a method for operating a signal lamp, in which no additional brightness sensor is used to operate a light-emitting diode.
  • the light-emitting diode is switched by means of a multi-pole mechanical Umschal ⁇ ters from the lighting operation in a measuring mode.
  • the LED is used as a photodiode ver ⁇ spent.
  • the invention has for its object to provide a simple and reliable method and a simple and reliable arrangement for ambient light-dependent operation of at least one light emitting diode.
  • a method for ambient ⁇ light-dependent operating at least one light-emitting diode in which a light-emitting diode is driven so that the light ⁇ diode lights during a first time interval and does not light during a subsequent second time interval (ie dark), while the During the second time interval, a capacitor is charged, during the second time interval, the capacitor is discharged via the light emitting diode, the light emitting diode is exposed to the ambient light (and works as a photodiode), during the second time interval, the capacitor voltage is measured, and depending on the capacitor voltage, the ratio the length of the first time interval to the length of the second time interval ver ⁇ changes.
  • the light-emitting diode is used as light source and during the second time interval, the light-emitting diode as a photodiode USAGE ⁇ det during the first time interval.
  • it is particularly advantageous that it can be determined by a simple measurement of the capacitor voltage (ie, the voltage applied to the capacitor), how bright the ambient light is currently.
  • the ratio of the length of the first time interval is then changed to the length of the second time interval depending ⁇ speed of these measured capacitor voltage. This ratio determines the average luminosity or luminous power of the LED.
  • the method may be such that the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval Valls is changed depending on the time Ver ⁇ course of the capacitor voltage (during the second time interval).
  • the time profile of the capacitor voltage is determined and changed in dependence on the determined time course, the ratio.
  • the method may also be such that the ratio of the length of the first time interval to the length of the second Zeitin ⁇ tervalls is changed depending on the change in the capacitor voltage (during the second time interval).
  • the change in the capacitor voltage indicates how much the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval is changed.
  • the method can also be such that the change in the capacitor voltage (during the second time interval) detects how bright the ambient light is. In this case, bright ambient light leads to a weaker change in the capacitor voltage than darker ambient light.
  • the method can also be designed in such a way that, in the case of a sharp change (in particular in the event of a sharp drop) in the capacitor voltage (during the second time interval), it is recognized that there is dark ambient light or if the change is comparatively weaker (in particular if there is a weaker decrease). the capacitor voltage (during the second time interval) is detected that comparatively brighter ambient light is present.
  • the method may be configured such that a plurality of light-emitting diode ⁇ are electrically connected in series and is discharged during the second time interval of the capacitor via the series-connected light emitting diodes, wherein the light emitting diodes are exposed to ambient light.
  • a plurality of light-emitting diodes can be operated at the same time depending on ambient light conditions.
  • This can be z. B. achieve higher luminous intensities or realize constructed of a plurality of LEDs display units.
  • Is given according to the invention further comprises a device for ambient light dependent operating at least one light-emitting diode, the arrangement being configured for driving a light emitting diode such that the LED is lit during a first time interval and does not light during a réellefol ⁇ constricting second time interval (ie dark), charging a Capacitor during the first time interval, discharging the capacitor via the light emitting diode during the second time interval, wherein the light emitting diode the
  • Ambient light is exposed, measuring the capacitor voltage during the second time interval, and changing the ratio ⁇ nes the length of the first time interval to the length of the second time interval in dependence on the capacitor voltage.
  • the capacitor voltage is the voltage applied to the capacitor.
  • This arrangement can be designed to change the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval as a function of the time profile of the capacitor voltage (during the second time interval).
  • This arrangement may also be configured to change the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval in dependence on the change of the capacitor voltage (during the second time interval).
  • the arrangement may also be configured to detect how bright the ambient light is from the change in capacitor voltage (during the second time interval). In this case, bright ambient light leads to a weaker change in the capacitor voltage than darker ambient light.
  • This arrangement may be especially designed for he know ⁇ that dark ambient light is present when a sharp change (especially a strong decrease) the con- densatorschreib occurs (during the second time interval) on ⁇ , or for detecting that comparatively brighter Conversely ⁇ environment light is present, when a comparatively weaker ⁇ n ⁇ alteration (in particular, a comparatively weaker dips in KEN) of the capacitor voltage (during the second time interval) occurs.
  • the arrangement can also be designed such that a plurality of light-emitting diodes are electrically connected in series and the discharge of the capacitor takes place during the second time interval via the light-emitting diodes connected in series, the light-emitting diodes being exposed to the ambient light.
  • 1 is an embodiment of an arrangement and a
  • FIG. 2 shows an embodiment of the voltages occurring in the arrangement and the method in bright
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the voltages occurring in the arrangement and the method in the case of dark ambient light and in
  • Figure 4 shows an embodiment of an arrangement and a
  • FIG. 1 shows an arrangement for the ambient light-dependent operation of a light-emitting diode (LED, light-emitting diode, light emitting diode) is shown. It is important to supply voltage UV a resistor R connected. In series with this resistor R, a switch S and a light emitting diode D are connected. In this case, the anode of the light-emitting diode D is electrically connected to the switch S, and the cathode of the light-emitting diode D is electrically connected to a ground potential M (ground potential M). Parallel to the light emitting diode D, a capacitor C is connected. The capacitor can be an independent component.
  • a capacitor may also have a capacity of light-emitting diode (for example, a so-called. Diffu ⁇ sion capacity of the light-emitting diode) are used.
  • the switch S is driven by means of a switching voltage Ul, the switching voltage Ul is output by a control device ST.
  • the switching voltage Ul has a rectangular shape. By this switching voltage Ul, the switch S is opened and closed periodically. If the switch S is closed, then there is a first time interval during which the LED D lights; when the switch S is open, then there is a second time interval during which the light emitting diode D is not illuminated (ie, currency ⁇ rend which the light emitting diode D is dark).
  • the frequency of the switching voltage Ul (and thus the frequency with which the switch S is opened and closed) can be selected within a wide range. This frequency can be, for example, between 100 Hz and a few kHz (eg 3 kHz).
  • the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval determines how bright (telt averaged over the first time interval and the second time Inter ⁇ vall) the light emitting diode D will light. If the length of the first time interval is longer than the length of the second Zeitin ⁇ tervalls, then the light emitting diode D is brighter than if the length of the first time interval is less than the length of the second time interval in the middle.
  • the driving of the light emitting diode with ⁇ means of pulse width modulation (PWM).
  • Pulse width modulation the average luminous power of the light emitting diode D is determined by the ratio of the length of the first Zeitin ⁇ tervalls to the length of the second time interval. The larger this ratio, the higher the average luminous power of the LED D.
  • the switching voltage U1 thus represents a pulse-width-modulated signal (PWM signal).
  • PWM signal pulse-width-modulated signal
  • Control direction ST is measured.
  • the condensation tor C discharges comparatively weaker and there is only a comparatively weak change in the capacitor voltage U2, in particular to a comparatively weaker Absin ⁇ ken the capacitor voltage U2 during the second time interval.
  • the time profile of the capacitor voltage during the second time interval (in particular the change or decrease in the capacitor voltage during the second time interval) thus indicates how bright the ambient light of the light-emitting diode D is.
  • the change of the voltage U2 during the second time interval thus represents a brightness indicator for the ambient light of the light emitting diode.
  • the control device ST If there is a sharp change, in particular to a sharp decrease in the capacitor voltage during the second time interval, it is detected by the control device ST that there is dark ambient light, and the control device changes the switching voltage U1 so that the ratio of the length of the first Time interval is adapted to the length of the second time interval to this dark ambient light. Measures the controller that there is only a comparatively weak change during the two-th time interval (in particular, to a weaker decrease) of the capacitor voltage U2, then the control device ST detects that relatively brighter ambient light is present ⁇ . In this case, the control device ST adjusts the switching voltage U1 so that the ratio of the length of the first time interval to the length of the second time interval is adapted to the brighter ambient light. For an environmentally dicaslichttwoes operation of the light emitting diode D is made ⁇ light.
  • FIG. 3 shows the switching voltage U1 and the capacitor voltage U2 for dark ambient light.
  • a first time interval Z1 is present, while this first time interval Z1 is closed by means of the voltage U1 of the switches S and the light-emitting diode D lights up.
  • Such a first time interval ZI is also present between the times t2 and t3 and between the times t4 and t5.
  • a second time interval Z2 is present between the times t1 and t2, while the second time interval Z2 is opened by means of the switching voltage U1 of the switches S and the light-emitting diode D does not light up.
  • Such a second Zeitin ⁇ interval Z2 is also available between the times t3 and t4 and between times t5 and t6.
  • the switching voltage U1 in the case of bright ambient light is shown identical to the switching voltage U1 in the case of dark ambient light.
  • the switching voltage Ul in bright ambient light may also be different than the switching voltage Ul in dark ambient light.
  • the ratio the length of the first time interval to the length of the second time interval be different than the switching voltage Ul in dark ambient light.
  • the control device ST measures in the embodiment, the amount of change of the capacitor voltage (in particular, the strength of the descent of the Kon ⁇ densatorschreib) during the second time interval, and it ⁇ averages an average value for this decrease (for example, the average drop in the capacitor voltage during the second time interval is 5 millivolts per millisecond, 5 mV / ms).
  • control device ST is a table till ⁇ stores, in each case a specific ratio of the length of the first time interval to the length of the second Zeitin ⁇ tervalls is associated with the determined values for the drop in the capacitor voltage.
  • FIG. 4 shows an arrangement for ambient-light-dependent operation of a plurality of light-emitting diodes. This arrangement differs from the reference to the figure 1 arrangement beschrie ⁇ surrounded by the fact that three light-emitting diodes electrically connected in series Dl, D2 and D3 are present, instead of a light-emitting diode D.
  • the capacitor C is electrically connected in parallel with the series circuit of the light-emitting diodes D1, D2 and D3.
  • the capacitor C discharges via the series-connected light-emitting diodes D 1, D 2 and D 3, these light-emitting diodes D 1, D 2 and D 3 being exposed to the ambient light.
  • a different number of light-emitting diodes can be selected.
  • LED D only a small effort necessary. Insbeson ⁇ particular no additional brightness sensor (such. As an additional photodiode or an additional phototransistor) is required, since the light emitting diode D is Valls used during the second programmable time as a photodiode.
  • Such an arrangement for ambient light-dependent operation of at least one light-emitting diode and such a method can be used in particular in the case of light-emitting diode-based illuminations, light-diode-based illumination systems or light-emitting diode-based display units.
  • Such devices, systems or units can be used in a variety of electrical and electronic devices, such as charging devices for electric cars. Since derar- term charging devices are often arranged in the open air, there is frequently changing ambient light, so that can be the method and the arrangement advantageously be ⁇ sets there. It has been described by one or more light emitting diodes to a method and an arrangement for ambient light dependent ⁇ operating. By means of this method and this arrangement can be in a simple and reliable manner the average luminosity or luminous output of the LED and the LED itself changing ambient light anpas ⁇ sen.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode (D). Bei diesem Verfahren wird eine Leuchtdiode (D) so angesteuert, dass die Leuchtdiode (D) während eines ersten Zeitintervalls (Z1) leuchtet und während eines darauffolgenden zweiten Zeitintervalls (Z2) nicht leuchtet. Während des ersten Zeitintervalls (Z1) wird ein Kondensator (C) aufgeladen. Während des zweiten Zeitintervalls (Z2) wird der Kondensator (C) über die Leuchtdiode (D) entladen, wobei die Leuchtdiode (D) dem Umgebungslicht ausgesetzt ist. Während des zweiten Zeitintervalls (Z2) wird die Kondensatorspannung (U2) gemessen, und in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung (U2) wird das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls (Z1) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) verändert.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zum Betreiben einer Leuchtdiode Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode .
Häufig besteht Bedarf, eine Leuchtdiode umgebungslichtabhän- gig zu betreiben, d. h. diese Leuchtdiode in Abhängigkeit von dem Umgebungslicht zu betreiben. Beispielsweise sollen
Leuchtdioden (z. B. in Anzeigeelementen) so betrieben werden, dass diese Leuchtdioden bei dunklem Umgebungslicht mit einer geringeren Helligkeit leuchten als bei hellem Umgebungslicht. Damit soll verhindert werden, dass ein Nutzer bei dunklem Um¬ gebungslicht von den leuchtenden Leuchtdioden geblendet wird. Als ein weiteres Beispiel kann auch Bedarf auftreten, bei dunklem Umgebungslicht eine Leuchtdiode mit einer stärkeren Helligkeit leuchten zu lassen als bei einem hellen Umgebungs- licht. Damit kann z. B. erreicht werden, dass die als Lampe arbeitende Leuchtdiode auch bei dunklem Umgebungslicht für eine ausreichende Beleuchtung sorgt.
Oftmals ist zur Bestimmung des Umgebungslichts ein Hellig- keitssensor (z. B. eine Fotodiode oder ein Fototransistor) vorgesehen, mit dem die Helligkeit des Umgebungslichts ermit¬ telt wird.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 781 071 AI ist eine Signallampe und ein Verfahren zum Betreiben einer Signallampe bekannt, bei denen zum Betreiben einer Leuchtdiode kein zusätzlicher Helligkeitssensor verwendet wird. Hierbei wird die Leuchtdiode mittels eines mehrpoligen mechanischen Umschal¬ ters vom Leuchtbetrieb in einen Messbetrieb umgeschaltet. Bei dem Messbetrieb wird die Leuchtdiode als eine Fotodiode ver¬ wendet . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren und eine einfache und zuverlässige Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Anordnung nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß angegeben wird ein Verfahren zum umgebungs¬ lichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode, bei dem eine Leuchtdiode so angesteuert wird, dass die Leucht¬ diode während eines ersten Zeitintervalls leuchtet und wäh- rend eines darauffolgenden zweiten Zeitintervalls nicht leuchtet (d.h. dunkel ist), während des ersten Zeitintervalls ein Kondensator aufgeladen wird, während des zweiten Zeitintervalls der Kondensator über die Leuchtdiode entladen wird, wobei die Leuchtdiode dem Umgebungslicht ausgesetzt ist (und als Fotodiode arbeitet) , während des zweiten Zeitintervalls die Kondensatorspannung gemessen wird, und in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls ver¬ ändert wird. Hierbei wird während des ersten Zeitintervalls die Leuchtdiode als Leuchtmittel verwendet und während des zweiten Zeitintervalls die Leuchtdiode als Fotodiode verwen¬ det. Bei diesem Verfahren ist besonders vorteilhaft, dass durch eine einfache Messung der Kondensatorspannung (d.h. der am Kondensator anliegenden Spannung) festgestellt werden kann, wie hell das Umgebungslicht aktuell ist. In Abhängig¬ keit von dieser gemessenen Kondensatorspannung wird dann das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls verändert. Dieses Verhältnis bestimmt die mittlere Leuchtstärke bzw. Leuchtleistung der Leucht- diode.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitinter- valls verändert wird in Abhängigkeit von dem zeitlichen Ver¬ lauf der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) . Bei diesem Verfahren wird der zeitliche Verlauf der Kondensatorspannung ermittelt und in Abhängigkeit von dem er- mittelten zeitlichen Verlauf das Verhältnis verändert.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitin¬ tervalls verändert wird in Abhängigkeit von der Änderung der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) . Hierbei gibt die Änderung der Kondensatorspannung an, wie stark das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls verändert wird. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass anhand der Änderung der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) erkannt wird, wie hell das Umgebungslicht ist. Dabei führt helles Umgebungslicht zu einer schwächeren Änderung der Kondensatorspannung als dunkleres Umgebungslicht.
Insbesondere kann das Verfahren auch so ausgestaltet sein, dass bei einer starken Änderung (insbesondere bei einem starken Absinken) der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) erkannt wird, dass dunkles Umgebungslicht vorliegt, oder bei einer vergleichsweise schwächeren Änderung (insbesondere bei einem schwächeren Absinken) der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) erkannt wird, dass vergleichsweise helleres Umgebungslicht vorliegt. Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass mehrere Leucht¬ dioden elektrisch in Reihe geschaltet sind und während des zweiten Zeitintervalls der Kondensator über die in Reihe geschalteten Leuchtdioden entladen wird, wobei die Leuchtdioden dem Umgebungslicht ausgesetzt sind. Hierbei können vorteil- hafterweise gleich mehrere Leuchtdioden umgebungslichtabhän- gig betrieben werden. Damit lassen sich z. B. höhere Leuchtstärken erreichen oder aus mehreren Leuchtdioden aufgebaute Anzeigeeinheiten realisieren. Erfindungsgemäß angegeben wird weiterhin eine Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode, wobei die Anordnung ausgestaltet ist zum Ansteuern einer Leuchtdiode derart, dass die Leuchtdiode während eines ersten Zeitintervalls leuchtet und während eines darauffol¬ genden zweiten Zeitintervalls nicht leuchtet (d.h. dunkel ist) , Aufladen eines Kondensator während des ersten Zeitintervalls, Entladen des Kondensators über die Leuchtdiode wäh- rend des zweiten Zeitintervalls, wobei die Leuchtdiode dem
Umgebungslicht ausgesetzt ist, Messen der Kondensatorspannung während des zweiten Zeitintervalls, und Ändern des Verhält¬ nisses der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls in Abhängigkeit von der Kondensator- Spannung. Dabei ist die Kondensatorspannung die an dem Kondensator anliegende Spannung.
Diese Anordnung kann ausgestaltet sein zum Ändern des Ver- hältnisses der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) . Diese Anordnung kann auch ausgestaltet sein zum Ändern des Verhältnisses der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls in Abhängigkeit von der Änderung der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) . Die Anordnung kann auch ausgestaltet sein, zum Erkennen anhand der Änderung der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls), wie hell das Umgebungslicht ist. Dabei führt helles Umgebungslicht zu einer schwächeren Änderung der Kondensatorspannung als dunkleres Umgebungslicht.
Diese Anordnung kann insbesondere ausgestaltet sein zum Er¬ kennen, dass dunkles Umgebungslicht vorliegt, wenn eine starke Änderung (insbesondere ein starkes Absinken) der Kon- densatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) auf¬ tritt, oder zum Erkennen, dass vergleichsweise helleres Umge¬ bungslicht vorliegt, wenn eine vergleichsweise schwächere Än¬ derung (insbesondere ein vergleichsweise schwächeres Absin- ken) der Kondensatorspannung (während des zweiten Zeitintervalls) auftritt.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass mehrere Leuchtdioden elektrisch in Reihe geschaltet sind und das Ent- laden des Kondensators während des zweiten Zeitintervalls über die in Reihe geschalteten Leuchtdioden erfolgt, wobei die Leuchtdioden dem Umgebungslicht ausgesetzt sind.
Die Anordnungen weisen ebenfalls die Vorteile auf, die oben im Zusammenhang mit den Verfahren angegeben sind.
Im Folgenden werden das Verfahren und die Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung und eines
Verfahrens zum umgebungslichtabhängigen Betreiben einer Leuchtdiode, in
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der bei der Anordnung und dem Verfahren auftretenden Spannungen bei hellem
Umgebungslicht, in
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der bei der Anordnung und dem Verfahren auftretenden Spannungen bei dunklem Umgebungslicht und in
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung und eines
Verfahren zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mehrerer Leuchtdioden dargestellt.
In Figur 1 ist eine Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben einer Leuchtdiode (LED, light-emitting diode, lichtemittierende Diode) dargestellt. Dabei ist an einer Ver- sorgungsspannung UV ein Widerstand R angeschlossen. In Reihe zu diesem Widerstand R sind ein Schalter S und eine Leucht¬ diode D geschaltet. Dabei ist die Anode der Leuchtdiode D mit dem Schalter S elektrisch verbunden, und die Kathode der Leuchtdiode D ist mit einem Massepotential M (Erdpotential M) elektrisch verbunden. Parallel zu der Leuchtdiode D ist ein Kondensator C geschaltet. Der Kondensator kann dabei ein eigenständiges Bauelement sein. Der Kondensator braucht aber kein eigenständiges Bauelement zu sein, als Kondensator kann auch eine Kapazität der Leuchtdiode (z.B. eine sog. Diffu¬ sionskapazität der Leuchtdiode) genutzt werden.
Der Schalter S wird mittels einer Schaltspannung Ul angesteuert, wobei die Schaltspannung Ul von einer Steuereinrichtung ST ausgegeben wird. Die Schaltspannung Ul hat einen rechteck- förmigen Verlauf. Durch diese Schaltspannung Ul wird der Schalter S periodisch geöffnet und geschlossen. Wenn der Schalter S geschlossen ist, dann liegt ein erstes Zeitintervall vor, während dem die Leuchtdiode D leuchtet; wenn der Schalter S geöffnet ist, dann liegt ein zweites Zeitintervall vor, während dem die Leuchtdiode D nicht leuchtet (d. h. wäh¬ rend dem die Leuchtdiode D dunkel ist) .
Die Frequenz der Schaltspannung Ul (und damit die Frequenz, mit der der Schalter S geöffnet und geschlossen wird) kann in einem weiten Bereich gewählt werden. Diese Frequenz kann beispielsweise zwischen 100 Hz und einigen kHz (z.B. 3 kHz) liegen. Das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls bestimmt, wie hell (gemit- telt über das erste Zeitintervall und das zweite Zeitinter¬ vall) die Leuchtdiode D leuchtet. Wenn die Länge des ersten Zeitintervalls länger ist als die Länge des zweiten Zeitin¬ tervalls, dann leuchtet die Leuchtdiode D im Mittel heller als wenn die Länge des ersten Zeitintervalls kleiner ist als die Länge des zweiten Zeitintervalls.
Mit anderen Worten erfolgt das Ansteuern der Leuchtdiode mit¬ tels Pulsweitenmodulation (PWM) . Bei dieser als solche be- kannten Pulsweitenmodulation wird die mittlere Leuchtleistung der Leuchtdiode D vom Verhältnis der Länge des ersten Zeitin¬ tervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls bestimmt. Je größer dieses Verhältnis ist, desto höher ist die mittlere Leuchtleistung der Leuchtdiode D.
Die Schaltspannung Ul stellt also ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) dar. Während des zweiten Zeitintervalls (wenn die Schaltspannung Ul ihren niedrigen Spannungspegel aufweist und daher die Leuchtdiode dunkel ist) beeinflusst das Umgebungslicht die Eigenschaften der Leuchtdiode. Die Leuchtdiode arbeitet dann in diesem zweiten Zeitintervall als Fotodiode. Je höher die Intensität des einfallenden Umge¬ bungslichts ist (also je heller die Umgebung ist), desto größer ist der auftretende Fotoeffekt.
Während des ersten Zeitintervalls (d. h. wenn der Schalter S geschlossen ist) , fließt ein elektrischer Strom von der Versorgungsspannung UV über den Widerstand R, den Schalter S und die Leuchtdiode D zum Massepotential M, so dass die Leucht¬ diode D leuchtet. Gleichzeitig fließt ein elektrischer Strom von der Versorgungsspannung UV über den Widerstand R und dem Schalter S zu dem Kondensator C und lädt diesen auf. Dieser Strom wird mit II bezeichnet. An dem geladenen Kondensator C tritt eine Kondensatorspannung auf, die als eine Spannung U2 zu der Steuereinrichtung ST übertragen wird und von der
Steuerrichtung ST gemessen wird.
Wenn daraufhin der Schalter S geöffnet wird, dann entlädt sich der Kondensator C über die Leuchtdiode D, so dass ein
Strom 12 von dem Kondensator C über die Leuchtdiode D fließt. Aufgrund dieser Entladung des Kondensators C verändert sich die Kondensatorspannung U2. Die Größe des Stroms 12 und damit die Stärke der Entladung des Kondensators C sowie die Stärke der Änderung der Kondensatorspannung U2 hängt davon ab, welchem Umgebungslicht die Leuchtdiode D während des zweiten Zeitintervalls ausgesetzt ist. Wenn die Leuchtdiode D einem dunklen Umgebungslicht ausgesetzt ist, dann entlädt sich der Kondensator C stark und die Spannung U2 sinkt während des zweiten Zeitintervalls stark ab. Wenn die Leuchtdiode während des zweiten Zeitintervalls einem vergleichsweise helleren Um¬ gebungslicht ausgesetzt ist, dann entlädt sich der Kondensa- tor C vergleichsweise schwächer und es kommt nur zu einer vergleichsweise schwächeren Änderung der Kondensatorspannung U2, insbesondere zu einem vergleichsweise schwächeren Absin¬ ken der Kondensatorspannung U2, während des zweiten Zeitintervalls. Der zeitliche Verlauf der Kondensatorspannung wäh- rend des zweiten Zeitintervalls (insbesondere die Änderung bzw. das Absinken der Kondensatorspannung während des zweiten Zeitintervalls) gibt also an, wie hell das Umgebungslicht der Leuchtdiode D ist. Die Änderung der Spannung U2 während des zweiten Zeitintervalls stellt also einen Helligkeitsindikator für das Umgebungslicht der Leuchtdiode dar.
Kommt es zu einer starken Änderung, insbesondere zu einem starken Absinken, der Kondensatorspannung während des zweiten Zeitintervalls, wird durch die Steuereinrichtung ST erkannt, dass dunkles Umgebungslicht vorliegt, und die Steuereinrich¬ tung verändert die Schaltspannung Ul so, dass das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls an dieses dunkle Umgebungslicht angepasst wird. Misst die Steuereinrichtung, dass es während des zwei- ten Zeitintervalls nur zu einer vergleichsweise schwächeren Änderung (insbesondere zu einem schwächeren Absinken) der Kondensatorspannung U2 kommt, dann erkennt die Steuereinrichtung ST, dass vergleichsweise helleres Umgebungslicht vor¬ liegt. In diesem Fall passt die Steuereinrichtung ST die Schaltspannung Ul so an, dass das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls an das hellere Umgebungslicht angepasst wird. Damit wird ein um- gebungslichtabhängiges Betreiben der Leuchtdiode D ermög¬ licht .
Bei hellem Umgebungslicht erzeugt die (als Fotodiode arbei¬ tende) Leuchtdiode einen Fotostrom, welcher entgegengesetzt zum Strom 12 gerichtet ist. Man kann sich die Leuchtdiode da- bei als eine Stromquelle vorstellen. Aufgrund dieses dem Strom 12 entgegengerichteten Fotostroms entlädt sich der Kondensator nur langsam. Im Unterschied dazu erzeugt die Leuchtdiode bei dunklem Umge¬ bungslicht nur einen geringen Fotostrom. Daher entlädt sich der Kondensator schneller als bei hellem Umgebungslicht. Deshalb sinkt bei dunklem Umgebungslicht die Kondensatorspannung stärker (d.h. schneller) ab als bei hellem Umgebungslicht.
In Figur 2 sind in einem Diagramm der zeitliche Verlauf der Schaltspannung Ul und der Kondensatorspannung U2 für helles Umgebungslicht dargestellt. In Figur 3 sind die Schaltspan¬ nung Ul und die Kondensatorspannung U2 für dunkles Umgebungs- licht dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten tO und tl liegt ein erstes Zeitintervall ZI vor, während dieses ersten Zeitintervalls ZI ist mittels der Spannung Ul der Schalter S geschlossen und die Leuchtdiode D leuchtet. Ein solches erstes Zeitintervall ZI liegt auch zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 sowie zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 vor.
Zwischen den Zeitpunkten tl und t2 liegt ein zweites Zeitin- tervall Z2 vor, während dieses zweiten Zeitintervalls Z2 ist mittels der Schaltspannung Ul der Schalter S geöffnet und die Leuchtdiode D leuchtet nicht. Ein derartiges zweites Zeitin¬ tervall Z2 liegt auch zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 sowie zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 vor.
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 die Schaltspannung Ul bei hellem Umgebungslicht identisch zur Schaltspannung Ul bei dunklem Umgebungslicht dargestellt. In anderen Ausführungs- beispielen kann natürlich die Schaltspannung Ul bei hellem Umgebungslicht auch anders verlaufen als die Schaltspannung Ul bei dunklem Umgebungslicht. Insbesondere kann bei der Schaltspannung Ul bei hellem Umgebungslicht das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitinterfalls anders sein als bei der Schaltspannung Ul bei dunklem Umgebungslicht. In Figur 2 ist gut zu erkennen, dass bei hellem Umgebungs¬ licht die Spannung U2 während des zweiten Zeitintervalls na¬ hezu konstant bleibt (d. h. nur sehr wenig absinkt - dieses geringe Absinken ist in der Figur 2 nicht erkennbar) . Demgegenüber sinkt in Figur 3 bei dunklem Umgebungslicht die Span- nung U2 während des zweiten Zeitintervalls stark ab. Der zeitliche Verlauf der Kondensatorspannung U2 während des zweiten Zeitintervalls wird von der Steuereinrichtung ST gemessen und ausgewertet. Anhand des zeitlichen Verlaufs er¬ kennt die Steuereinrichtung ST, ob helleres oder dunkleres Umgebungslicht vorliegt. Dazu misst im Ausführungsbeispiel die Steuereinrichtung ST die Stärke der Änderung der Kondensatorspannung (insbesondere die Stärke des Absinkens der Kon¬ densatorspannung) während des zweiten Zeitintervalls und er¬ mittelt einen mittleren Wert für dieses Absinken (Beispiel: das mittlere Absinken der Kondensatorspannung während des zweiten Zeitintervalls beträgt 5 Millivolt pro Millisekunde, 5 mV/ms) . In der Steuereinrichtung ST ist eine Tabelle abge¬ speichert, bei der bestimmten Werten für das Absinken der Kondensatorspannung jeweils ein bestimmtes Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitin¬ tervalls zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung ST liest für den gemessenen Wert des Absinkens der Kondensatorspannung den zugehörigen Wert für das Verhältnis aus der Tabelle aus (Bei¬ spiel: Bei einem Absinken der Kondensatorspannung von 5 Mil- livolt pro Millisekunde beträgt das neue Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls zur Länge des zweiten Zeitintervalls 3:2 = 1,5; das entspricht 60% Einschaltdauer der
Leuchtdiode und 40% Ausschaltdauer der Leuchtdiode) . Darauf¬ hin gibt die Steuereinrichtung ST eine Schaltspannung Ul aus, die das Verhältnis 1,5 aufweist (in den Figuren nicht darge¬ stellt) . Damit wird die mittlere Leuchtstärke der Leuchtdiode D an das Umgebungslicht angepasst. In Figur 4 ist eine Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben von mehreren Leuchtdioden dargestellt. Diese Anordnung unterscheidet sich von der anhand der Figur 1 beschrie¬ benen Anordnung dadurch, dass anstelle der einen Leuchtdiode D drei elektrisch in Reihe geschaltete Leuchtdioden Dl, D2 und D3 vorhanden sind. Der Kondensator C ist elektrisch parallel zu der Reihenschaltung aus den Leuchtdioden Dl, D2 und D3 geschaltet. Während des zweiten Zeitintervalls entlädt sich der Kondensator C über die in Reihe geschalteten Leucht- dioden Dl, D2 und D3, wobei diese Leuchtdioden Dl, D2 und D3 dem Umgebungslicht ausgesetzt sind. Natürlich kann auch eine andere Anzahl Leuchtdioden gewählt werden.
Bei dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Anord- nung ist für die Steuerung der mittleren Helligkeit der
Leuchtdiode D nur ein geringer Aufwand notwendig. Insbeson¬ dere wird kein zusätzlicher Helligkeitssensor (wie z. B. eine zusätzliche Fotodiode oder ein zusätzlicher Fototransistor) benötigt, da die Leuchtdiode D während des zweiten Zeitinter- valls als Fotodiode verwendet wird.
Eine solche Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode und ein solches Verfahren können insbesondere bei leuchtdiodenbasierten Beleuchtungen, leucht- diodenbasierten Beleuchtungssystemen oder bei leuchtdiodenbasierten Anzeigeeinheiten eingesetzt werden. Derartige Geräte, Systeme oder Einheiten können bei verschiedensten elektrischen und elektronischen Geräten eingesetzt werden, beispielsweise bei Ladeeinrichtungen für Elektroautos. Da derar- tige Ladeeinrichtungen oftmals unter freiem Himmel angeordnet sind, liegt dort häufig wechselndes Umgebungslicht vor, so dass dort das Verfahren und die Anordnung vorteilhaft einge¬ setzt werden können. Es wurde ein Verfahren und eine Anordnung zum umgebungslicht¬ abhängigen Betreiben von einer oder mehreren Leuchtdioden beschrieben. Mittels dieses Verfahrens und dieser Anordnung lässt sich in einfacher und zuverlässiger Art und Weise die mittlere Leuchtstärke bzw. Leuchtleistung der Leuchtdiode bzw. der Leuchtdioden an sich änderndes Umgebungslicht anpas¬ sen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode (D) , bei dem
- eine Leuchtdiode (D) so angesteuert wird, dass die Leucht¬ diode (D) während eines ersten Zeitintervalls (ZI) leuchtet und während eines darauffolgenden zweiten Zeitintervalls (Z2) nicht leuchtet,
- während des ersten Zeitintervalls (ZI) ein Kondensator (C) aufgeladen wird,
- während des zweiten Zeitintervalls (Z2) der Kondensator (C) über die Leuchtdiode (D) entladen wird, wobei die Leuchtdiode (D) dem Umgebungslicht ausgesetzt ist,
- während des zweiten Zeitintervalls (Z2) die Kondensator- Spannung (U2) gemessen wird und
- in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung (U2) das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Kondensatorspannung (U2) das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) verän- dert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in Abhängigkeit von der Änderung der Kondensatorspannung (U2) das Verhältnis der Länge des ersten Zeitintervalls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) verändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- anhand der Änderung der Kondensatorspannung (U2) erkannt wird, wie hell das Umgebungslicht ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- bei einer starken Änderung der Kondensatorspannung (U2) erkannt wird, dass dunkles Umgebungslicht vorliegt, oder
- bei einer vergleichsweise schwächeren Änderung der Konden- satorspannung (U2) erkannt wird, dass vergleichsweise helle¬ res Umgebungslicht vorliegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- mehrere Leuchtdioden (Dl, D2, D3) elektrisch in Reihe geschaltet sind und während des zweiten Zeitintervalls (Z2) der Kondensator (C) über die in Reihe geschalteten Leuchtdioden (Dl, D2, D3) entladen wird, wobei die Leuchtdioden (Dl, D2, D3) dem Umgebungslicht ausgesetzt sind.
7. Anordnung zum umgebungslichtabhängigen Betreiben mindestens einer Leuchtdiode (D) , wobei die Anordnung ausgestaltet ist zum
- Ansteuern einer Leuchtdiode (D) derart, dass die Leucht- diode (D) während eines ersten Zeitintervalls (ZI) leuchtet und während eines darauffolgenden zweiten Zeitintervalls (Z2) nicht leuchtet,
- Aufladen eines Kondensator (C) während des ersten Zeitintervalls (ZI),
- Entladen des Kondensators (C) über die Leuchtdiode (D) wäh¬ rend des zweiten Zeitintervalls (Z2), wobei die Leuchtdiode (D) dem Umgebungslicht ausgesetzt ist,
- Messen der Kondensatorspannung (U2) während des zweiten Zeitintervalls (Z2) und
- Ändern des Verhältnisses der Länge des ersten Zeitinter¬ valls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) in Ab¬ hängigkeit von der Kondensatorspannung (U2).
8. Anordnung nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
diese ausgestaltet ist zum
- Ändern des Verhältnisses der Länge des ersten Zeitintervalls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) in Ab- hängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Kondensatorspannung (U2) .
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
diese ausgestaltet ist zum
- Ändern des Verhältnisses der Länge des ersten Zeitintervalls (ZI) zur Länge des zweiten Zeitintervalls (Z2) in Ab¬ hängigkeit von der Änderung der Kondensatorspannung (U2) .
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
diese ausgestaltet ist zum
- Erkennen anhand der Änderung der Kondensatorspannung (U2), wie hell das Umgebungslicht ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
diese ausgestaltet ist zum
- Erkennen, dass dunkles Umgebungslicht vorliegt, wenn eine starke Änderung der Kondensatorspannung (U2) auftritt, oder
- Erkennen, dass vergleichsweise helleres Umgebungslicht vor¬ liegt, wenn eine vergleichsweise schwächere Änderung der Kon¬ densatorspannung (U2) auftritt.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- mehrere Leuchtdioden (Dl, D2, D3) elektrisch in Reihe geschaltet sind und das Entladen des Kondensators (C) während des zweiten Zeitintervalls (Z2) über die in Reihe geschalte¬ ten Leuchtdioden (Dl, D2, D3) erfolgt, wobei die Leuchtdioden (Dl, D2, D3) dem Umgebungslicht ausgesetzt sind.
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