EP2989857B1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben einer led-lichtquelle - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer LED-Lichtquelle, mit dessen Hilfe Alterungserscheinungen der LED während des Betriebs kompensiert werden können, um dauerhaft eine gleichmäßige Lichtabgabe zu gewährleisten. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens.
• Gegenwärtig unterliegen alle verfügbaren LED-Lichtquellen Alterserscheinungen, die dazu führen, dass im Laufe der Betriebsdauer die Lichtabgabe abfällt. Die Stärke des Abfalls kann zwischen den verschiedenen LEDs variieren und z.B. von den verwendeten Technologien bei der Herstellung sowie den Betriebsbedingungen abhängig sein, trotz allem ist dieser Alterungseffekt grundsätzlich vorhanden. Dies führt dazu, dass Leuchten beziehungsweise Lichtquellen auf LED-Basis eine begrenzte Lebensdauer von üblicherweise etwa 50.000 Betriebsstunden aufweisen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass nach diesen 50.000 Stunden Betrieb die Lichtabgabe auf einen Grenzwert unterhalb von beispielsweise 70% - denkbar wäre auch ein Grenzwert von z.B. 80% oder 90% - des ursprünglichen Werts gefallen ist.
• Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt, um diesem Problem Rechnung zu tragen. Die einfachste Variante besteht darin, bei der Ansteuerung der LEDs keine Kompensation vorzunehmen, die dem Lichtabfall Rechnung trägt. Die Beleuchtung wird dabei von Anfang an derart geplant, dass die Lichtabgabe zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte einen gewissen Überschuss aufweist und erst am Ende der oben genannten Lebensdauer die Lichtabgabe auf einen Wert abgesunken ist, der der eigentlichen gewünschten Beleuchtung entspricht. Das heißt, die meiste Zeit wird die Lichtquelle überdimensioniert betrieben, derart, dass sie zu viel Licht abgibt, was offensichtlich zu einer reduzierten Effizienz führt. Trotz allem ist diese Vorgehensweise nach wie vor am weitesten verbreitet, um dem Phänomen der Alterung von LEDs Rechnung zu tragen.
• Darüber hinaus sind auch Leuchten bekannt, bei denen die Lichtabgabe unmittelbar durch einen Sensor erfasst wird und im Rahmen einer Regelung die Lichtquellen dann derart angesteuert werden, dass eine konstante Lichtabgabe erzielt wird. Diese Vorgehensweise ist allerdings verhältnismäßig aufwendig aufgrund des Sensors sowie eines erforderlichen optischen Systems, mit dessen Hilfe Licht in zuverlässiger Weise auf den Sensor gerichtet wird und dabei Einflüsse des Außenlichts eliminiert werden. Ferner besteht das Problem, dass auch ein entsprechender Helligkeitssensor Alterungserscheinungen unterliegt und dementsprechend auch hier nicht zwingend gewährleistet ist, dass tatsächlich eine gewünschte Lichtabgabe exakt über die gesamte Lebensdauer hinweg beibehalten wird.
• Eine dritte bekannte Vorgehensweise beruht darauf, dass ausgehend von statistischen Messungen sowie theoretischen Modellen der Helligkeitsabfall über die Zeit bestimmt wird. Auf Basis dieser Berechnungen werden dann die Lichtquellen zunehmend mit erhöhter Leistung betrieben, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Da es sich allerdings um theoretische Modelle handelt, können viele Faktoren, die Einfluss auf die Alterungserscheinung haben - zum Beispiel Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Parameter während des Betriebs und so weiter - nicht berücksichtigt werden, so dass auch diese Vorgehensweise mit einer nicht unbeträchtlichen Ungenauigkeit behaftet ist.
• Schließlich ist aus dem Stand der Technik auch bekannt, die Temperatur der LED zu messen und davon abhängig auf die Lichtabgabe zu schließen. Diese Vorgehensweise beruht auf der Erkenntnis, dass unabhängig von Alterungserscheinungen die Lichtabgabe einer LED von deren Betriebstemperatur abhängt. Wie erwähnt, handelt es sich hier allerdings nicht um einen Alterungseffekt, so dass dieser bei dieser Variante gar nicht berücksichtigt wird. US 2006/028155 A1 und WO 2009/044340 A2 , zum Beispiel, zeigen Verfahren zum Betreiben einer LED-Lichtquelle auf Basis von Temperaturmessungen. Letztendlich ist aus dem Stand der Technik bislang also kein Verfahren bekannt, welches mit ausreichender Zuverlässigkeit und mit vertretbarem Aufwand eine Beibehaltung der Lichtabgabe einer LED-Lichtquelle über ihre gesamte Lebensdauer hinweg gewährleistet. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabestellung zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und dadurch den Betrieb von LED-Lichtquellen zu optimieren.
• Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer LED-Lichtquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Betreiben einer LED-Lichtquelle bereitgestellt, wobei auf Basis von Temperaturmessungen ermittelt wird, welcher Anteil der der LED-Lichtquelle während des Betriebs zugeführten elektrischen Leistung (P_out) in Licht (P_light) umgesetzt wird und darauf basierend ein die Alterung der LED-Lichtquelle ausgleichender Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) bestimmt und die während des Betriebs zugeführte elektrische Leistung (P_out) um den Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) erhöht wird,
  wobei zur Bestimmung des Anteils der in Licht (P_light) umgesetzten elektrischen Leistung ein Korrelationsfaktor (F) berücksichtigt wird, der zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte bestimmt wurde,
  wobei der Korrelationsfaktor (F) durch Temperaturmessungen zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte sowie auf Basis von vorab bestimmten Parametern ermittelt wird und
  wobei die vorab bestimmten Parameter einen Effizienzfaktor (η_LED) umfassen, der beschreibt, mit welcher Effizienz die LED-Lichtquelle (1) im ursprünglichen Zustand ihr zugeführte elektrische Leistung (P_out) in Licht (P_light) umsetzt.
• Ferner wird eine Anordnung zum Betreiben einer LED-Lichtquelle bereitgestellt mit
• einem Konverter, welcher dazu ausgebildet ist, eingangsseitig zugeführte Leistung (P_in) in eine der LED-Lichtquelle zugeführte Ausgangsleistung (P_out) umzusetzen, sowie
• einer Steuereinheit zum Ansteuern des Konverters, welche dazu ausgebildet ist, auf Basis von Temperaturmessungen zu ermitteln, welcher Anteil der der LED-Lichtquelle von dem Konverter zugeführten elektrischen Leistung (P_out) in Licht (P_light) umgesetzt wird und darauf basierend ein die Alterung der LED-Lichtquelle ausgleichender Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist den Konverter derart anzusteuern, dass die zugeführte Ausgangsleistung (P_out) um den Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) erhöht wird,
  wobei die Steuereinheit zur Bestimmung des Anteils der in Licht (P_light) umgesetzten elektrischen Leistung einen Korrelationsfaktor (F) berücksichtigt, der zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte bestimmt wurde,
  wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist den Korrelationsfaktor (F) durch Temperaturmessungen zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte sowie auf Basis von vorab bestimmten Parametern zu ermitteln und
  wobei vorab bestimmten Parameter einen Effizienzfaktor (η_LED) umfassen, der beschreibt, mit welcher Effizienz die LED-Lichtquelle im ursprünglichen Zustand ihr zugeführte elektrische Leistung (P_out) in Licht (P_light) umsetzt.
• Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Tatsache, dass ein Abfall in der Lichtabgabe einer LED-Lichtquelle in einem Temperaturanstieg der LED beziehungsweise der sogenannten Light Engine, also der Komponenten, welche gemeinsam mit der LED Licht abgeben, resultiert. Da die zugeführte Energie von einer Leuchte mit LEDs nicht vollständig in Licht umgewandelt wird, muss zwangsläufig innerhalb der Leuchte ein bestimmter Energieanteil in Wärme umgewandelt werden. Um nunmehr sicherzustellen, dass die Lichtabgabe über die gesamte Lebensdauer der Leuchte konstant bleibt, ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben der Lichtquelle dazu ausgelegt, zu ermitteln, in welchen Verhältnissen die zugeführte Energie in Licht beziehungsweise in Wärme umgewandelt wird. Darauf basierend kann dann ein Kompensationsfaktor ermittelt werden, der bei der Zuführung der Leistung zu den LEDs berücksichtigt wird, um den Alterungseffekt auszugleichen. Dies erfordert, dass der Wärmefluss aus der Leuchte überwacht wird und gleichzeitig bekannt ist, welche Leistung der Leuchte zugeführt und von dem Betriebsgerät beziehungsweise der Schaltungsanordnung den LEDs übermittelt wird. Abhängig von der Ausgestaltung der Leuchte müssen dabei Leistungsverluste in dem Betriebsgerät und anderen Komponenten der Leuchte beziehungsweise der Light Engine ebenfalls berücksichtigt werden, damit der Kompensationsfaktor richtig ermittelt werden kann. Üblicherweise ist nämlich das Betriebsgerät, mit dessen Hilfe die von der allgemeinen Stromversorgung zur Verfügung gestellte Energie in einen Versorgungsstrom für die LEDs umgewandelt wird, ebenfalls innerhalb der Leuchte platziert, wobei auch dieses Betriebsgerät zu gewissen Verlusten führen kann, welche sich auf den Wärmefluss auswirken.
• Zum Erfassen der Höhe der Verlustwärme werden vorzugsweise zwei oder mehr Temperatursensoren verwendet, die entlang des Pfads der Wärmeübertragung bzw. Wärmeableitung platziert werden. Ein Sensor ist dabei bevorzugt in unmittelbarer Nähe der LEDs beziehungsweise der Light Engine angeordnet, während hingegen der andere Sensor an einer davon beabstandeten Position innerhalb der Leuchte angeordnet wird.
• Beim Ermitteln des erforderlichen Kompensationsfaktors zum Ausgleichen der Alterungserscheinungen greift dabei die Schaltungsanordnung auf Informationen zurück, die vor Inbetriebnahme sowie zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte ermittelt werden. Dabei werden beispielsweise zunächst Informationen berücksichtigt, die darüber Auskunft geben, mit welcher Effizienz die LEDs bei bestimmten Temperaturen die ihr zugeführte elektrische Leistung in Licht umsetzen. Es handelt sich hierbei um Referenzmessungen, die grundsätzliche Eigenschaften der LEDs beschreiben und zentral, also z.B. mit einer begrenzten Anzahl von Leuchten im Labor beziehungsweise unmittelbar nach deren Herstellung durchgeführt werden können.
• Für die Frage, welche Verlustwärme während des Betriebs der Leuchte auftreten kann, kann allerdings auch deren tatsächliche Einbausituation während des späteren Betriebs von Bedeutung sein. Es ist deshalb zusätzlich vorgesehen, dass im Rahmen einer Selbstkalibrierung zu Beginn der Inbetriebnahme die Leuchte weitere Messungen durchführt, welche das Temperaturverhalten der Leuchte im Betriebszustand betreffen. Während dieser Messungen kann davon ausgegangen werden, dass hier - da die Messungen zu Beginn des Leuchtenbetriebs erfolgen und die Zeitdauer verhältnismäßig kurz ist - noch keine Alterungserscheinungen bei der LED-Lichtquelle vorliegen. Auf Basis dieser Informationen kann dann die Schaltungsanordnung berechnen, wie hoch der Anteil der Leistung ist, der in Wärme umgesetzt wird. Diese Messungen berücksichtigen dabei auch gegebenenfalls vorhandene Einflüsse wie zum Beispiel Verluste des Betriebsgeräts und dergleichen. Ein auf diesem Wege erhaltener Korrelationsfaktor wird dann wiederum in einem Speicher hinterlegt.
• Während des eigentlichen Alterns der LED-Lichtquellen, also während des späteren Betriebs der Leuchte wird dann die bereits erwähnte Kompensation durchgeführt. Auf Basis der Messungen durch die beiden Temperatursensoren sowie der im Rahmen der oben beschriebenen Vorab-Messungen ermittelten Daten kann dann ermittelt werden, wie hoch der tatsächliche Anteil an Verlustwärme ist. Darauf basierend wiederum kann ermittelt werden, wie viel Leistung von den LEDs als Licht abgegeben wird und in welcher Weise die zugeführte Leistung gegebenenfalls angepasst werden muss, um eine gleichbleibende Lichtabgabe zu erzielen. Dabei besteht die Möglichkeit, bei dieser Vorgehensweise die eingangs erwähnte Temperaturabhängigkeit der Lichtabgabe einer LED, die, wie bereits erwähnt, unabhängig von dem Alterungsprozess ist, zusätzlich zu berücksichtigen.
• Letztendlich wird also ein Verfahren vorgeschlagen, mit dessen Hilfe während des Betriebs der Leuchte in sehr effizienter Weise Alterungserscheinungen bei LED-Lichtquellen kompensiert werden können. Auf Basis weniger Messungen während des eigentlichen Betriebs kann die Lichtabgabe der LED sehr exakt bestimmt werden und gegebenenfalls die zugeführte Leistung angepasst werden, um eine gleichbleibende Lichtabgabe zu erzielen.
• Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur 1 zeigt hierbei schematisch eine Leuchte mit einer LED-Lichtquelle, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen soll.
• Die Darstellung in Figur 1 ist rein schematisch zu verstehen, wobei insbesondere auf die Darstellung optischer Elemente, welche die Lichtabgabe beeinflussen, verzichtet wurde. Die allgemein mit dem Bezugszeichen 100 versehene Leuchte weist wie bereits erwähnt eine LED-Lichtquelle 1 auf, die auf einer entsprechenden Platine 2 angeordnet ist. An der Rückseite der Platine 2 befindet sich ein Kühlkörper 5, über den während des Betriebs der Leuchte 100 auftretende Verlustwärme effizient abgeführt werden soll. Die zum Ermitteln der Lichtabgabe erforderlichen Temperaturmessungen werden dabei mit Hilfe von zwei oder mehr Temperatursensoren durchgeführt, wobei im vorliegenden Beispiel ein erster Temperatursensor 3 möglichst nahe an der LED 1 bzw. auf der Platine 2 angeordnet ist, während hingegen der zweite Temperatursensor 4 in einer davon entfernteren Position angeordnet ist. Im dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Temperatursensor 4 an dem Kühlkörper 5 angeordnet.
• Wie schematisch dargestellt, wird der Leuchte 100 eine Eingangsleistung P_in zugeführt, die von einem Konverter 7 in eine entsprechende Ausgangsleistung P_out umgesetzt wird. Diese P_out Ausgangsleistung wird der Lichtquelle zugeführt, das heißt, es liegt eine entsprechende Verbindung zwischen Konverter und Leiterplatte 2 mit der darauf angeordneten LED 1 vor. Das Ansteuern des Konverters 7 erfolgt hierbei über eine Leuchtensteuereinheit 6, welche dafür verantwortlich ist, einen Betrieb mit gleichmäßiger Lichtabgabe über die gesamte Lebensdauer hinweg sicherzustellen. Im vorliegenden Fall wird dabei davon ausgegangen, dass unter konstanter Lichtabgabe immer eine konstante Lichtabgabe beispielsweise bei maximaler Helligkeit beziehungsweise bei einem Dimmwert von 100% zu verstehen ist. Selbstverständlich bestünde auch die Möglichkeit, der Leuchte 100 Dimmwerte zu übermitteln, um die Helligkeit zu verändern. Auch in diesem Fall soll allerdings erreicht werden, dass beispielsweise ein Wert von 40% grundsätzlich über die gesamte Lebensdauer hinweg immer zu einer entsprechenden gleichen Lichtabgabe führt.
• Das Ansteuern des Konverters 7 durch die Steuereinheit 6 erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Messsignale der beiden Temperatursensoren 3 und 4, welche schematisch mit dem Bezugszeichen 10 und 11 dargestellt sind. Ferner findet die Übermittlung eines Kontrollsignals 8 von der Steuereinheit 6 zu dem Konverter 7 statt und der Konverter 7 übermittelt Informationen 9 bezüglich der Eingangsleistung P_in und der von dem Konverter 7 der LED-Lichtquelle zugeführten Leistung P_out.
• Darüber hinaus ist ein nicht-flüchtiger Speicher 12 vorgesehen, in dem die nachfolgend näher beschriebenen Parametrierungs- und Kalibrierungswerte abgelegt werden. Die Steuereinheit 6 kann auf diesen Speicher 12 zugreifen, um die erfindungsgemäße Kompensation durchzuführen.
• Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Kompensieren von Alterungserscheinungen der Lichtabgabe der LED ist nunmehr wie folgt:
• Zunächst wird davon ausgegangen, dass die extern zugeführte Leistung P_in von den Komponenten der Leuchte 100 entweder in Licht oder in Wärme umgesetzt wird, so dass folgende Leistungsbilanz gilt: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{in}}={\mathrm{P}}_{\mathrm{light}}+{\mathrm{P}}_{\mathrm{heat}}$$
  
• Die Verlustwärme P_heat kann sowohl auf Verluste in dem Konverter 7 als auch auf Verluste in der LED 1 beziehungsweise der Light Engine zurückzuführen sein. Für eine Ermittlung der Lichtleistung P_light muss deshalb in einem ersten Schritt ermittelt werden, in welcher Weise die LED 1 zu Beginn ihrer Lebensdauer zugeführte Leistung in Licht umsetzt. Hierfür gilt die folgende Gleichung: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{light}}={\eta }_{\mathrm{LED}}\cdot \mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}\right)\cdot {\mathrm{P}}_{\mathrm{out}}$$

  

  wobei P_light der abgegebenen Lichtleistung entspricht und P_out, wie bereits erwähnt, die von dem Konverter 7 der LED zugeführte 1 Leistung darstellt. T_L1 ist die Temperatur am Ort des ersten Sensors 3 und η_LED stellt die Effizienz der Umwandlung elektrischer Leistung in Licht durch die LED 1 bei einer Referenztemperatur dar. Da diese Umwandlung, wie bereits erwähnt, temperaturabhängig sein kann, ist noch ein weiterer temperaturabhängiger Faktor f(T_L1)·vorgesehen, wobei dann in einer ersten Parametrierungsphase zunächst bei einer Referenztemperatur abhängig von der der LED 1 zugeführten Leistung P_out die Lichtleistung P_light ermittelt und damit der Effizienzfaktor η_LED bestimmt wird. Durch Messungen bei weiteren Temperaturen und zugeführten Leistungen wird dann zusätzlich der temperaturabhängige Parameter f(T_L1) ermittelt. Die hierbei erhaltenen Informationen werden in dem nicht flüchtigen Speicher 12 abgelegt.
• Wie bereits erwähnt, können diese Ausgangsmessungen bei einigen wenigen Leuchten unmittelbar nach deren Herstellung durchgeführt werden. Die Messergebnisse sind hierbei unabhängig vom tatsächlichen Einsatzort der Leuchte zu betrachten, so dass sie sozusagen zentral durchgeführt und dann in dem Speicher abgelegt werden können.
• Eine zweite Messphase ist nach Montage der Leuchte 100 zu Beginn des Betriebs erforderlich. Diese sogenannte Selbstkalibrierung dient dazu, Effekte in der Lichtabgabe und der Wärmeleitung im montierten Zustand der Leuchte zu ermitteln. Unter Berücksichtigung der Gleichungen $${\mathrm{T}}_{\mathrm{LED}}={\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}+{\mathrm{P}}_{\mathrm{heat}}\cdot {\mathrm{Rth}}_{\mathrm{LED}-\mathrm{L}1}$$

  

  $${\mathrm{T}}_{\mathrm{LED}}={\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}+{\mathrm{P}}_{\mathrm{heat}}\cdot {\mathrm{Rth}}_{\mathrm{LED}-\mathrm{L}2}$$

  

  kann nämlich der Anteil an Leistung, der in Wärme umgesetzt wird, wie folgt beschrieben werden: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{heat}}=\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}-{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}\right)/\left({\mathrm{Rth}}_{\mathrm{LED}-\mathrm{L}2}-{\mathrm{Rth}}_{\mathrm{LED}-\mathrm{L}1}\right)$$

  

  bzw. $${\mathrm{P}}_{\mathrm{heat}}=\mathrm{F}\cdot \left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}-{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}\right)$$

  
• T_LED stellt hierbei die Temperatur der LED selbst dar, wobei T_L1 und T_L2 die Temperaturen an den Messsensoren 3 und 4 bezeichnen. Ferner beschreiben Rth_LED-L1 und Rth_LED-L2 jeweils den thermischen Widerstand zwischen der LED und dem Ort des Sensors 3 beziehungsweise des zweiten Sensors 4. F ist schließlich der Korrelationsfaktor, der den Zusammenhang zwischen der abgegebenen Wärmeleistung und den Temperaturmessungen durch die beiden Sensoren beschreibt.
• Ausgehend von den obigen Gleichungen 1, 2 und 6 kann dieser Korrelationsfaktor auch wie folgt beschrieben werden: $$\mathrm{F}=\left({\mathrm{P}}_{\mathrm{in}}-{\eta }_{\mathrm{LED}}\cdot \mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}\right)\cdot {\mathrm{P}}_{\mathrm{out}}\right)/\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}-{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}\right)$$

  
• Durch Temperaturmessungen kann also der Korrelationsfaktor F bestimmt werden, da die weiteren Werte aus der ursprünglichen ersten Messphase bekannt sind. Es kann hierbei davon ausgegangen werden kann, dass zu diesem Zeitpunkt noch keine Alterungserscheinungen an der LED 1 vorliegen. Die hierbei erhaltenen Informationen werden dann wiederum in dem Speicher 12 abgelegt und stehen somit der Steuereinheit 6 zur Verfügung.
• Wenn nunmehr während des späteren Betriebs die LED 1 im Laufe der Zeit altert, wird sich ihre Effizienz im Hinblick auf die Umsetzung von zugeführter elektrischer Leistung in Licht ändern und statt des ursprünglichen Effizienzfaktors η_LED gilt nun der Faktor η_{AGED_LED}. Ausgehend wiederum von den Gleichungen 1, 2 und 6 ergibt sich dann folgender Zusammenhang: $$\mathrm{F}\cdot \left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}-{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}\right)={\mathrm{P}}_{\mathrm{in}}-{\eta }_{\mathrm{AGED}\_\mathrm{LED}}\cdot \mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}\right)\cdot {\mathrm{P}}_{\mathrm{out}}$$

  
• Der neue, die reduzierte Effizienz beschreibenden Faktor η_{AGED_LED} kann dann wie folgt beschrieben werden: $${\eta }_{\mathrm{AGED\_LED}}=\left({\mathrm{P}}_{\mathrm{in}}-\mathrm{F}\cdot \left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}-{\mathrm{T}}_{\mathrm{L}2}\right)\right)/\left(\mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}\right)\cdot {\mathrm{P}}_{\mathrm{out}}\right)$$

  
• Offensichtlich ist, dass - da alle Parameter auf der rechten Seite der Gleichung bekannt sind beziehungsweise gemessen werden können - nunmehr die reduzierte Effizienz η_{AGED_LED} der LED 1 in einfacher Weise wiederum durch Temperaturmessungen bestimmt werden kann. Dies ermöglicht die Ermittlung eines Kompensationsfaktors K_{AGE_COMPENSATION} zum Ausgleichen der Alterungserscheinungen auf Basis der nachfolgenden Gleichung, wobei die Steuereinheit 6 dann in einfacher Weise den Konverter 7 derart ansteuern muss, dass die abgegebenen Leistung P_out um diesen Kompensationsfaktor erhöht wird. $${\mathrm{K}}_{\mathrm{AGE\_COMPENSATION}}={\eta }_{\mathrm{LED}}/{\eta }_{\mathrm{AGED\_LED}}$$

  
• Bei dieser Vorgehensweise wird, wie bereits erwähnt, primär die Alterung der LED berücksichtigt. Zusätzlich könnte allerdings auch noch die Temperaturabhängigkeit in der Lichtabgabe berücksichtigt werden, welche - wie bereits erwähnt - unabhängig von der Alterung ist. Hierzu wird ein zweiter Kompensationsfaktor eingeführt, der sich wie folgt berechnet. $${\mathrm{K}}_{\mathrm{TEMP\_COMPENSATION}}=\mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1\_\mathrm{REF}}\right)/\mathrm{f}\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{L}1}\right)$$

  
• Die zur Berechnung dieses Kompensationsfaktors erforderlichen Werte sind bereits aus den Parametrierungsmessungen bekannt.
• Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist insofern vorteilhaft, als hierbei auch Temperatureffekte, die sich durch die Einbausituation der Leuchte ergeben können, berücksichtigt werden. Dadurch, dass die Kalibrierungswerte unmittelbar zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte erfasst werden, liegen also Erkenntnisse vor, die den Einsatzort der Leuchte berücksichtigen, so dass eine besonders genaue Anpassung der Leistung zur Beibehaltung einer konstanten Lichtabgabe erzielt werden kann.
• Hierbei ist zu berücksichtigen, dass durchaus auch Situationen eintreten können, bei denen sich das Verhalten der Leuchte bezüglich der Wärmeableitung grundsätzlich verändert. Beispielsweise könnte die Leuchte während ihrer Lebensdauer an einer anderen Stelle neu montiert werden, was zur Folge hat, dass die ursprünglichen Ergebnisse nicht mehr aussagekräftig sind. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass nach neuer Montage der Leuchte eine weitere Selbstkalibrierung durchgeführt wird, um den neuen Korrelationsfaktor basierend auf der zuletzt ermittelten LED-Effizienz zu bestimmen. Eine derartige Neukalibrierung kann von der Leuchte automatisch durchgeführt werden oder mit Hilfe eines Schalters beziehungsweise durch das Übermitteln eines entsprechenden Steuerbefehls - beispielsweise in Form eines DALI-Befehls - initiiert werden.
• Eine derartige neue Selbstkalibrierung kann allerdings beispielsweise auch dann vorgesehen sein, wenn die Steuereinheit eine plötzliche Änderung in der LED-Effizienz feststellt. Üblicherweise stellt das Altern einer LED einen sehr langsamen Prozess dar, weshalb eine plötzliche Änderung der Effizienz darauf hinweisen kann, dass die Leuchte neu positioniert wurde oder ein anderes Ereignis eingetreten ist, welches den Wärmefluss und damit den berechneten Korrelationsfaktor maßgeblich beeinflusst. Um trotz allem einen zuverlässigen Kompensationsfaktor ermitteln zu können, kann die Leuchte dann von sich aus eine neue Kalibrierung vornehmen.
• Letztendlich wird also gewährleistet, dass mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand und durch wenig zusätzliche Maßnahmen die Lichtabgabe einer LED-Lichtquelle in einer Leuchte effizient auf einem konstanten gewünschten Wert beibehalten wird, wobei die Alterung der LED hierbei kompensiert wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben einer LED-Lichtquelle (1), wobei auf Basis von Temperaturmessungen ermittelt wird, welcher Anteil der der LED-Lichtquelle (1) während des Betriebs zugeführten elektrischen Leistung (P_out) in Licht (P_light) umgesetzt wird und darauf basierend ein die Alterung der LED-Lichtquelle (1) ausgleichender Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) bestimmt und die während des Betriebs zugeführte elektrische Leistung (P_out) um den Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) erhöht wird,
   wobei zur Bestimmung des Anteils der in Licht (P_light) umgesetzten elektrischen Leistung ein Korrelationsfaktor (F) berücksichtigt wird, der zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte (100) bestimmt wurde,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass der Korrelationsfaktor (F) durch Temperaturmessungen zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte (100) sowie auf Basis von vorab bestimmten Parametern ermittelt wird,
   wobei die vorab bestimmten Parameter einen Effizienzfaktor (η_LED) umfassen, der beschreibt, mit welcher Effizienz die LED-Lichtquelle (1) im ursprünglichen Zustand ihr zugeführte elektrische Leistung (P_out) in Licht (P_light) umsetzt.
2. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Temperaturmessungen mit zwei Temperatursensoren (3, 4) durchgeführt werden, wobei einer der Sensoren in der Nähe der LED-Lichtquelle (1) und der andere Sensor entfernter von der LED-Lichtquelle (1) angeordnet ist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass bei einer neuen Anordnung der Leuchte bzw. bei einer nicht-stetigen Veränderung des in Licht (P_light) umgesetzten Leistungsanteils eine Neubestimmung des Korrelationsfaktors (F) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass bei der Ansteuerung der LED-Lichtquelle (1) zusätzlich ein Korrekturfaktor (K_{TEMP_COMPENSATION}) berücksichtigt wird, der die Temperaturabhängigkeit der Lichtabgabe der LED-Lichtquelle (1) beschreibt.
5. Anordnung zum Betreiben einer LED-Lichtquelle (1) mit

   • einem Konverter, welcher dazu ausgebildet ist, eingangsseitig zugeführte Leistung (P_in) in eine der LED-Lichtquelle (1) zugeführte Ausgangsleistung (P_out) umzusetzen, sowie

   • einer Steuereinheit (6) zum Ansteuern des Konverters (7), welche dazu ausgebildet ist, auf Basis von Temperaturmessungen zu ermitteln, welcher Anteil der der LED-Lichtquelle (1) von dem Konverter (7) zugeführten elektrischen Leistung (P_out) in Licht (P_light) umgesetzt wird und darauf basierend ein die Alterung der LED-Lichtquelle (1) ausgleichender Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit (6) weiterhin dazu ausgebildet ist den Konverter derart anzusteuern, dass die zugeführte Ausgangsleistung (P_out) um den Kompensationsfaktor (K_{AGE_COMPENSATION}) erhöht wird,

   wobei die Steuereinheit zur Bestimmung des Anteils der in Licht (P_light) umgesetzten elektrischen Leistung einen Korrelationsfaktor (F) berücksichtigt, der zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte (100) bestimmt wurde,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist den Korrelationsfaktor (F) durch Temperaturmessungen zu Beginn der Inbetriebnahme der Leuchte (100) sowie auf Basis von vorab bestimmten Parametern zu ermitteln und
   die vorab bestimmten Parameter einen Effizienzfaktor (η_LED) umfassen, der beschreibt, mit welcher Effizienz die LED-Lichtquelle (1) im ursprünglichen Zustand ihr zugeführte elektrische Leistung (P_out) in Licht (P_light) umsetzt.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass diese einen - vorzugsweise nicht-flüchtigen - Speicher (12) aufweist, auf den die Steuereinheit (6) zugreifen kann und in dem der Korrelationsfaktor (F) sowie die vorab bestimmten Parameter hinterlegt sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf einen externen Steuerbefehl hin und/oder bei Erkennen einer nicht-stetigen Veränderung des in Licht (P_light) umgesetzten Leistungsanteils eine Neubestimmung des Korrelationsfaktors (F) durchzuführen.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, bei der Ansteuerung des Konverters (7) zusätzlich ein Korrekturfaktor (K_{TEMP_COMPENSATION}) zu berücksichtigen, der die Temperaturabhängigkeit der Lichtabgabe der LED-Lichtquelle (1) beschreibt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass diese zwei oder mehr Temperatursensoren (3, 4) aufweist, wobei einer der Sensoren in der Nähe der LED-Lichtquelle (1) und der andere Sensor entfernter von der LED-Lichtquelle (1) angeordnet ist.

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