EP3032920A2 - Verfahren und schaltung zur versorgung eines led-leuchtmittels - Google Patents

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EP3032920A2
EP3032920A2 EP15199590.9A EP15199590A EP3032920A2 EP 3032920 A2 EP3032920 A2 EP 3032920A2 EP 15199590 A EP15199590 A EP 15199590A EP 3032920 A2 EP3032920 A2 EP 3032920A2
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EP
European Patent Office
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led
temperature
determined
operating time
dependent
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EP3032920A3 (de
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Julia Pölzl
Markus Rhein
Bernhard Wuppinger
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Osram SBT GmbH
Original Assignee
Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback

Definitions

  • the present invention relates to a circuit and a method for controlling a lamp, which has at least one LED as a lighting means.
  • LEDs which are also understood to mean OLEDs, because these lamps are energy-saving and have a long service life.
  • a disadvantage of the LED bulbs is that the luminous flux emitted by the LED can vary with constant supply current due to various factors. As a result, in the case of a constant current supply of the LEDs, it is not ensured that a constant luminous flux is also emitted by the luminaire.
  • a circuit for powering a lamp with at least one LED is described as a light source, which already takes into account the temperature-dependent change in the luminous flux due to a changing ambient temperature or LED temperature.
  • a lower current is provided to the LED than in a second higher temperature interval.
  • the temperature has a very large influence on the variation of the luminous flux with constant supply current, however, the correction alone by the currently measured temperature is not satisfactory, because it despite the readjustment of the current with different models, as described for example in the cited prior art , may still be under or over correction.
  • Object of the present invention is to provide a circuit and a method for operating a lamp with at least one LED as a light source, which or which allows a more precise automatic control of the supply current for generating a constant luminous flux of the LED light.
  • the object is achieved by a circuit according to claim 1 or by a method according to claim 7.
  • the circuit for driving the LED light provides two controlled variables, which are used together to compensate for the change in the luminous flux.
  • the current temperature in the environment or on the LED itself is measured in order to adjust the supply current.
  • the supply current at low temperature will be lower than the supply current at a higher temperature to obtain an approximately constant luminous flux.
  • a second controlled variable is taken into account, which depends on the operating time of the LED. This compensates for aging-related effects that also affect the luminous flux of the LED. Although these are generally smaller than the changes in luminous flux directly caused by temperature fluctuations.
  • a regulation in which only the current temperature value is received would regularly lead to over- or under-compensation depending on how the LED has been operated up to the current time.
  • the parameter dependent on the operating time of the LED may include the total time that the LED has been in operation up to the present time.
  • the operating time of the LED may be continuously stored and the total time that the LED was in operation may be retrieved from the memory at any time to adjust the parameter.
  • the parameter dependent on the operating time of the LED is weighted with temperature values, the temperature values corresponding to periods in which the LED was in operation. It has been found that depending on the ambient or operating temperature of the LED, the aging effect varies over a given time. The consideration of only the total operating time of the LED can therefore lead to an inaccurate result if the LED has been operated regularly at higher or lower average temperatures. To compensate for this effect, the temperature values within which the LED was in operation are taken into account for determining the parameter. Furthermore, temperature values of periods in which the LED was switched off can also be taken into account. The influence of the temperatures on the aging characteristic of the LED in the switched on / off state can be determined empirically in order to adjust the parameters dependent on the operating time of the LED.
  • the weighting of the parameter dependent on the operating time of the LED with temperature values can be effected by temperature values which are determined from stored data of the measured temperature sensor. Alternatively or additionally, however, it may also be provided to determine the temperature values from statistical data.
  • the statistical data are collected from the number of years, the seasons and / or the times of day in which the LED was in operation. For example, different statistical temperature values for the different seasons and for the daytime and nighttime operation of the LED can be set. From the statistical data, which can be determined in particular also location-dependent, it can then be determined to which ambient temperatures the LED was exposed during operation. Furthermore, the temperatures may also be considered in periods when the LED was not in operation but was still exposed to ambient temperatures.
  • a preferred embodiment also provides that the determination of the parameter dependent on the operating time of the LED also takes into account a temporal integral of the supply current through the LED over its operating duration. It has been found that the aging of an LED varies depending on the level of supply current that has been implemented by the LED in the past. In order to take this effect into account, the supply current over the total operating time of the LED is integrated in time to empirically adjust the dependent of the operating time of the LED parameters.
  • the adjustment of the supply current of the LED follows by adding two correction values to a constant current, the first correction value being determined by the temperature currently measured by the temperature sensor and the second correction value being defined by the parameter determined as a function of the operating time of the LED , It is to be understood that the correction values are determined empirically by a characteristic curve, wherein in the first correction value only the current temperature is received as a variable variable and in the second correction value only the parameter dependent on the operating time of the LED is received.
  • the operating time dependent parameter may, as previously described, include the quantities determined from the total operating time, the historical temperature values and / or the time integrated supply current of the LED.
  • a temperature T S is measured at a current time x, which is exposed to the LED. This may be the ambient temperature of the LED, which is measured near the LED, eg on an LED module. Accordingly in the FIG. 2 dependency I (T S ) can be determined, which supply current I for the LED at the temperature T S is necessary to a luminous flux, which corresponds to a lumen maintenance value of 100%, must be applied to the LED. At temperatures below a reference temperature of eg 50 ° C, lower currents are required (see area below T ref in FIG.
  • the example in the Figures 1 and 2 does not take into account the natural aging to which the LED is subjected.
  • the operation of the LED reduces the efficiency of the LED, ie, given a given supply current I and a given temperature T S of the LED, over time the luminous flux released by the LED under these conditions decreases.
  • the invention provides a more precise determination of the aging history of the LED in order to actually achieve a constant lumen maintenance value in the tracking of the luminous flux.
  • FIG. 5 An example is in the FIG. 5 shown.
  • the actual aging of the LED (lower lines of the FIG. 5 ) is subject to the history of which the LED has been in operation since the rebuild. On the one hand, the total operating time of the LED is on.
  • the aging of the LED ie the decrease in the efficiency of the LED, increases with time. Furthermore, however, the temperatures that the LED was exposed to when it was switched on or off are also taken into account.
  • the aging characteristic that the aging of the LED is lower in the winter months than in the summer months. It can also be seen that the aging of the LED is less at night than during the day (spikes in the aging line).
  • a tracking of the supply current of the LED can be calculated so that a lumen maintenance value of 100% is achieved.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of a method for calculating the supply current I LED for an LED according to an embodiment of the invention such that, as in FIG. 5 shown, a desired brightness value, the lumen maintenance value of 100% in the FIG. 5 corresponds, is achieved.
  • an electrical LED supply current I A for reaching the setpoint brightness at reference conditions, ie at a constant temperature, is determined.
  • a luminous flux change ⁇ A is calculated from a currently measured temperature of the LED ⁇ LED on the basis of the LED temperature ⁇ LED deviating from the reference temperature. This results in a correction current ⁇ I ( ⁇ A ) which is added to the current I A to produce an LED current I B which is corrected for the current LED temperature ⁇ LED .
  • a correction is made with respect to the temperature-induced aging of the LED.
  • a temporal integral over the LED temperatures over the past of the LED is formed and used to determine the luminous flux change ⁇ B due to the temperature-induced aging of the LED.
  • the corresponding current correction value ⁇ I ( ⁇ B ) is determined and added to the value I B.
  • the result is an LED current I C that is corrected for the temperature-induced aging of the LED.
  • the luminous flux change ⁇ C is determined on the basis of the current-related aging of the LED and from this the corresponding correction current ⁇ I ( ⁇ C ) is determined.
  • the correction current .DELTA.I ( ⁇ C) is added to the LED current I C to obtain an electrical LED current I LED, is corrected for the current-induced aging of the LED.
  • This calculation can be performed, for example, by a software that is integrated in a control device of a circuit for operating the LED.
  • the circuit also has an interface to measure the LED temperature ⁇ LED with a sensor.
  • the sensor is located near the LED, in particular on an LED module itself. In particular, the measurement of the temperature can take place cyclically, so that current actual temperature values at the time x are available for the calculation of the correction values of the LED current.
  • the above-described method for calculating the supply current I LED may vary without departing from the subject matter of the invention, which is defined by the claims.
  • changes in the calculation of the parameter caused by the operation of the LED ie in the preceding example the sum of the luminous flux change due to the temperature-induced aging of the LED and due to the current-related aging of the LED, can be made.
  • the temperature-induced change in the LED can be determined on the basis of an integral via actually measured temperature values or on the basis of statistical values which have been determined in particular taking into account the location of use of the LED.
  • the current-related aging of the LED can be determined from an integral of the actual supply current through the LED.
  • average values may be used that take into account an average operating time of the LED up to the current time of control. For example, it can be assumed that the LED has been operated on average for a certain time per day, eg six hours.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung einer Leuchte mit wenigstens einer LED als Leuchtmittel, wobei die Schaltung eine Schnittstelle für einen Temperatursensor und einen Ausgang zum Bereitstellen oder Regeln eines Versorgungsstroms für die wenigstens eine LED aufweist, wobei die Schaltung dafür eingerichtet ist, den Versorgungsstrom in Abhängigkeit der vom Temperatursensor aktuell gemessenen Temperatur und eines von der Betiiebsdauer der LED abhängigen Parameters zu verändern, um eine durch Temperatur bedingte und eine durch Alterung der LED bedingte Änderung des Lichtstroms der LED auszugleichen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer Leuchte, welche wenigstens eine LED als Leuchtmittel aufweist.
  • Leuchten im Innen- und Außenbereich werden häufig mit LEDs, worunter auch OLEDs zu verstehen sind, ausgestattet, weil diese Leuchtmittel energiesparend sind und eine lange Lebensdauer aufweisen.
  • Ein Nachteil der LED-Leuchtmittel besteht jedoch darin, dass sich der von der LED abgegebene Lichtstrom bei konstantem Versorgungsstrom durch verschiedene Faktoren verändern kann. Dadurch ist bei einer Konstantstromversorgung der LEDs nicht gewährleistet, dass auch ein konstanter Lichtstrom von der Leuchte abgegeben wird.
  • In der EP 2 355 621 A2 ist eine Schaltung zur Stromversorgung einer Leuchte mit wenigstens einer LED als Leuchtmittel beschrieben, welche bereits die temperaturabhängige Änderung des Lichtstroms durch eine sich ändernde Umgebungstemperatur oder LED-Temperatur berücksichtigt. In einem ersten niedrigeren Temperaturintervall wird ein geringerer Strom für die LED bereitgestellt als in einem zweiten höherliegenden Temperaturintervall.
  • Obgleich die Temperatur einen sehr großen Einfluss auf die Veränderung des Lichtstroms bei konstantem Versorgungsstrom hat, ist jedoch die Korrektur alleine durch die aktuell gemessene Temperatur nicht zufriedenstellend, weil es trotz der Nachregelung des Stroms mit verschiedenen Modellen, wie beispielsweise in dem zitierten Stand der Technik beschrieben, noch zu einer Unter- oder Überkorrektur kommen kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchte mit wenigstens einer LED als Leuchtmittel bereitzustellen, welche bzw. welches eine präzisere automatische Regelung des Versorgungsstroms zum Erzeugen eines konstanten Lichtstroms der LED-Leuchte ermöglicht.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Schaltung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 7.
  • Die Schaltung zur Ansteuerung der LED-Leuchte sieht zwei Regelgrößen vor, welche gemeinsam zum Ausgleich der Änderung des Lichtstroms herangezogen werden. Es wird einerseits die aktuelle Temperatur in der Umgebung oder an der LED selbst gemessen, um den Versorgungsstrom nachzuregeln. Beispielsweise wird der Versorgungstrom bei niedriger Temperatur geringer sein als der Versorgungsstrom bei einer höheren Temperatur, um einen in etwa konstanten Lichtstrom zu erhalten. Ferner wird noch eine zweite Regelgröße berücksichtigt, die von der Betriebszeit der LED abhängt. Dadurch werden alterungsbedingte Effekte, die sich ebenfalls auf den Lichtstrom der LED auswirken, ausgeglichen. Diese sind zwar in der Regel kleiner als die durch Temperaturschwankungen direkt hervorgerufenen Lichtstromänderungen. Allerdings würde eine Regelung, in welcher nur der aktuelle Temperaturwert eingeht, regelmäßig zu einer Über- oder Unterkompensation führen abhängig davon, wie die LED bis zum aktuellen Zeitpunkt betrieben worden ist.
  • Der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter kann gemäß einer Ausführungsform die Gesamtzeit umfassen, welche die LED bis zu dem aktuellen Zeitpunkt in Betrieb war. Beispielsweise kann in der Schaltung die Betriebszeit der LED laufend gespeichert werden und aus dem Speicher zu jedem Zeitpunkt die Gesamtzeit, welche die LED in Betrieb war, abgerufen werden, um den Parameter anzupassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter gewichtet mit Temperaturwerten, wobei die Temperaturwerte Zeiträumen entsprechen, in denen die LED in Betrieb war. Es hat sich gezeigt, dass abhängig von der Umgebungs- oder Betriebstemperatur der LED der Alterungseffekt über eine gegebene Zeit unterschiedlich ist. Die Berücksichtigung von nur der Gesamtbetriebsdauer der LED kann daher zu einem ungenauen Ergebnis führen, wenn die LED regelmäßig bei höheren oder niedrigeren Durchschnittstemperaturen betrieben worden ist. Um diesen Effekt auszugleichen, werden die Temperaturwerte, innerhalb derer die LED in Betrieb war, zur Ermittlung des Parameters berücksichtigt. Ferner können auch Temperaturwerte von Zeiträumen berücksichtigt werden, in denen die LED ausgeschaltet war. Den Einfluss der Temperaturen auf die Alterungscharakteristik der LED im eingeschalteten/ausgeschalteten Zustand kann empirisch ermittelt werden, um den von der Betriebsdauer der LED abhängigen Parameter anzupassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gewichtung des von der Betriebsdauer der LED abhängigen Parameters mit Temperaturwerten durch Temperaturwerte erfolgen, die aus gespeicherten Daten des gemessenen Temperatursensors ermittelt sind. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, die Temperaturwerte aus statistischen Daten zu ermitteln. Die statistischen Daten werden erhoben aus der Anzahl der Jahre, der Jahreszeiten und /oder der Tageszeiten, in welchen die LED in Betrieb war. Beispielsweise können unterschiedliche statistische Temperaturwerte für die verschiedenen Jahreszeiten und für den Tag- und Nachtbetrieb der LED angesetzt werden. Aus den statistischen Daten, die insbesondere auch ortsabhängig festgelegt werden können, kann dann ermittelt werden, welchen Umgebungstemperaturen die LED während des Betriebs ausgesetzt war. Ferner können auch die Temperaturen in Zeiträume berücksichtigt werden, in denen die LED nicht in Betrieb war, aber den Umgebungstemperaturen trotzdem ausgesetzt war.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht ferner vor, dass die Ermittlung des von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter auch ein zeitliches Integral des Versorgungsstrom durch die LED über deren Betriebsdauer berücksichtigt. Es hat sich gezeigt, dass die Alterung einer LED unterschiedlich verläuft abhängig von der Höhe des Versorgungsstroms, der in der Vergangenheit von der LED umgesetzt worden ist. Um diesen Effekt zu berücksichtigen wird der Versorgungsstrom über die Gesamtbetriebszeit der LED zeitlich integriert, um daraus empirisch den von der Betriebsdauer der LED abhängigen Parameter anzupassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform folgt die Einstellung des Versorgungsstroms der LED durch Addition zweier Korrekturwerte zu einem Konstantstrom, wobei der erste Korrekturwert durch die aktuell von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur bestimmt ist und der zweite Korrekturwert durch den in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der LED bestimmten Parameter definiert ist. Es ist dabei zu verstehen, dass die Korrekturwerte empirisch durch eine Kennlinie bestimmt werden, wobei in dem ersten Korrekturwert als veränderbare Größe nur die aktuelle Temperatur eingeht und in dem zweiten Korrekturwert nur der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter eingeht. Der von der Betriebsdauer abhängige Parameter kann, wie vorhergehend beschrieben, die Größen enthalten, welche aus der Gesamtbetriebszeit, den historischer Temperaturwerten und/oder dem zeitlich integrierten Versorgungsstrom der LED bestimmt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren gegeben werden. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
    • Figur 1
    zeigt die Lumen Maintenance (Lampenlichtstromerhalt) als Funktion der Zeit bei einer idealen Stromnachführung.
    Figur 2
    zeigt einen für einen konstanten Lichtstrom in einer LED notwendigen Versorgungsstrom als Funktion der Temperatur.
    Figur 3
    zeigt die Lumen Maintenance als Funktion der Zeit im Fall einer Überkompensation.
    Figur 4
    zeigt die Lumen Maintenance als Funktion der Zeit im Fall einer Unterkompensation.
    Figur 5
    zeigt die Lumen Maintenance als Funktion der Zeit mit einer Nachführung unter Berücksichtigung der Altershistorie der LED.
    Figur 6
    zeigt ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung der Versorgungsstroms gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezug nehmend auf die Figuren 1 und 2 ist eine einfache Nachführung des Versorgungsstroms für eine LED zur Erzielung eines konstanten Lichtstroms bei sich ändernden Temperaturen dargestellt. Zur Erzielung eines konstanten Lichtstroms für unterschiedliche Temperaturen wird zu einem aktuellen Zeitpunkt x eine Temperatur TS gemessen, welcher die LED ausgesetzt ist. Dies kann die Umgebungstemperatur der LED sein, welche nahe der LED, z.B. auf einem LED-Modul, gemessen wird. Entsprechend in der Figur 2 dargestellten Abhängigkeit I(TS) kann ermittelt werden, welcher Versorgungsstrom I für die LED bei der Temperatur TS notwendig ist, um einen Lichtstrom, der einen Lumen Maintenance Wert von 100% entspricht, an die LED angelegt werden muss. Bei Temperaturen unterhalb einer Referenztemperatur von z.B. 50°C sind niedrigere Ströme erforderlich (siehe Bereich unterhalb von Tref in Figur 2), während oberhalb des Referenzwertes höhere Strömen notwendig sind, um eine Lumen Maintenance von 100% zu erhalten. Abhängig von der eingesetzten LED können aber auch Ströme oberhalb des Referenzwertes zum Erhalt von 100% Lumen Maintenance niedriger sein. Einzelheiten zur Temperaturkompensation des Lichtstroms sind auch in der Anmeldung EP 2 355 621 A2 beschrieben, auf welche diesbezüglich Bezug genommen wird und zu dem Aspekt der Temperaturkompensation auch bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann. Zusätzlich zu dieser Offenbarung kann jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung auch eine Berücksichtigung eine Temperaturabhängigkeit des notwendigen Stroms zum Erhalt von 100% Lumen Maintenance oberhalb der Referenztemperatur vorgesehen sein.
  • Das Beispiel in den Figuren 1 und 2 berücksichtigt jedoch noch nicht die natürliche Alterung, welcher die LED unterworfen ist. Durch den Betrieb der LED verringert sich der Wirkungsgrad der LED, d.h., bei einem gegebenen Versorgungsstrom I und einer gegebenen Temperatur TS der LED verringert sich mit der Zeit der Lichtstrom, der von der LED bei diesen Bedingungen abgegeben wird.
  • Die Alterung ist in den Figuren 3 und 4 für zwei verschiedene Alterungscharakteristiken einer LED mit der durchgezogenen abfallenden Linie dargestellt. Würde man die Stromanpassung entsprechend der gemessenen Temperatur, wie vorhergehend am Beispiel der Figuren 1 und 2 erläutert, in diesen Fällen anwenden, so ergäbe sich entweder eine Überkompensation (siehe Figur 3) oder eine Unterkompensation (siehe Figur 4) des tatsächlich erzielten Lumen Maintenance (siehe gestrichelte Linie in Figuren 3 und 4).
  • Die Erfindung sieht demgegenüber eine präzisere Feststellung der Alterungshistorie der LED vor, um bei der Nachführung des Lichtstroms tatsächlich einen konstanten Lumen Maintenance-Wert zu erzielen.
  • Ein Beispiel ist hierzu in der Figur 5 dargestellt. Die tatsächliche Alterung der LED (untere Linien der Figur 5) unterliegt der Historie, welcher der LED im Betrieb seit der Neuerstellung ausgesetzt war. Zum einen geht die Gesamtbetriebszeit der LED ein. Die Alterung der LED, d.h. die Abnahme des Wirkungsgrads der LED, vergrößert sich mit der Zeit. Ferner gehen jedoch auch die Temperaturen ein, welche die LED im eingeschalteten oder ausgeschalteten Zustand in der Vergangenheit ausgesetzt war. In der Figur 5 ist an der Alterungskennlinie zu erkennen, dass die Alterung der LED in den Wintermonaten geringer ist als in den Sommermonaten. Ferner ist zu sehen, dass die Alterung der LED nachts geringer ist als tagsüber (Zacken in der Alterungslinie).
  • In Kenntnis der korrekten Alterungskennlinie und einer Messung der Temperatur zum Zeitpunkt x kann eine Nachführung des Versorgungsstroms der LED berechnet werden, so dass ein Lumen Maintenance Wert von 100% erzielt wird.
  • Figur 6 stellt eine Ausführungsform für ein Verfahren dar, um den Versorgungsstrom ILED für eine LED gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu berechnen, so dass, wie in Figur 5 dargestellt, ein gewünschter Helligkeitswert, der einem Lumen Maintenance Wert von 100% in der Figur 5 entspricht, erzielt wird.
  • Im ersten Schritt wird für einen Sollhelligkeitswert Φ einer elektrischer LED-Versorgungsstrom IA zum Erreichen der Sollhelligkeit bei Referenzbedingungen, d.h. bei konstanter Temperatur, ermittelt.
  • In dem nächsten Schritt wird aus einer aktuell gemessenen Temperatur der LED ϑLED eine Lichtstromänderung ΔΦA aufgrund der von der Referenztemperatur abweichenden LED-Temperatur ϑLED berechnet. Daraus ergibt sich ein Korrekturstrom ΔI(ΔΦA), welcher zu dem Strom IA hinzugezählt wird, um einen LED-Strom IB zu erzeugen, der hinsichtlich der aktuellen LED-Temperatur ϑLED korrigiert ist.
  • Im nächsten Schritt wird eine Korrektur in Bezug auf die temperaturbedingte Alterung der LED vorgenommen. Dazu wird ein zeitliches Integral über die LED-Temperaturen über die Vergangenheit der LED gebildet und daraus die Lichtstromänderung ΔΦB aufgrund der temperaturbedingten Alterung der LED bestimmt. Aus dem Wert ΔΦB wird der entsprechende Stromkorrekturwert ΔI(ΔΦB) bestimmt und zum Wert IB hinzugezählt. Das Ergebnis ist ein LED-Strom IC, der hinsichtlich der temperaturbedingten Alterung der LED korrigiert ist.
  • Im nächsten Schritt wird die Lichtstromänderung ΔΦC aufgrund der strombedingten Alterung der LED ermittelt und daraus der entsprechende Korrekturstrom ΔI(ΔΦC) ermittelt. Der Korrekturstrom ΔI(ΔΦC) wird zu dem LED-Strom IC hinzugezählt, um einen elektrischen LED-Strom ILED zu erhalten, der hinsichtlich der strombedingten Alterung der LED korrigiert ist.
  • Insgesamt ergibt sich daher für den Versorgungsstrom ILED zur Erzielung eines gewünschten Sollhelligkeitswertes Φ nach der Formel I = f Φ T = constant + f ΔΦ T + f ΔΦ ∫ T d t + f Δ Φ ∫ I d t
    Figure imgb0001
  • Diese Berechnung kann beispielsweise durch eine Software vorgenommen werden, die in einem Steuergerät einer Schaltung zum Betreiben der LED integriert ist. Die Schaltung weist ferner eine Schnittstelle auf, um die LED-Temperatur ϑLED mit einem Sensor zu messen. Der Sensor ist nahe der LED, insbesondere auf einem LED-Modul selbst angeordnet. Die Messung der Temperatur kann insbesondere zyklisch erfolgen, so dass laufende aktuelle Temperaturwerte zum Zeitpunkt x für die Berechnung der Korrekturwerte des LED-Stroms zur Verfügung steht.
  • Das vorhergehend beschriebene Verfahren zur Berechnung des Versorgungsstroms ILED kann variieren, ohne von dem Gegenstand der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Insbesondere können an der Berechnung des durch den Betrieb der LED bedingten Parameters, d.h. im vorhergehenden Beispiel der Summe aus der Lichtstromänderung aufgrund der temperaturbedingten Alterung der LED und aufgrund der strombedingten Alterung der LED, Änderungen vorgenommen werden. Die temperaturbedingte Änderung der LED kann aufgrund eines Integrals über tatsächlich gemessene Temperaturwerte oder aufgrund von statistischen Werten ermittelt werden, die insbesondere mit Berücksichtigung des Einsatzortes der LED bestimmt worden sind. Die strombedingte Alterung der LED kann aus einem Integral über den tatsächlichen Versorgungsstrom durch die LED ermittelt werden. Alternativ können Durchschnittswerte verwendet werden, die eine mittlere Betriebszeit der LED bis zum aktuellen Zeitpunkt der Regelung berücksichtigen. Beispielsweise kann angenommen werden, dass die LED durchschnittlich eine bestimmte Zeit pro Tag, z.B. sechs Stunden, betrieben worden ist.
    • Verwendete Abkürzungen:
    • IA
    elektrischer LED-Strom zum Erreichen der Sollhelligkeit bei Referenzbedingungen
    IB
    elektrischer LED-Strom hinsichtlich der aktuellen LED-Temperatur korrigiert
    IC
    elektrischer LED-Strom hinsichtlich der temperaturbedingten Alterung der LED korrigiert
    ILED
    elektrischer LED-Strom hinsichtlich der strombedingten Alterung der LED korrigiert (Betriebsstrom durch die LED)
    Φ
    zur Beleuchtungsaufgabe vorgegebene Solllichtstrom
    ΔΦA
    Lichtstromänderung aufgrund der von der Referenztemperatur abweichenden LED Temperatur
    ΔΦB
    Lichtstromänderung aufgrund der temperaturbedingten Alterung der LED
    ΔΦC
    Lichtstromänderung aufgrund der strombedingten Alterung der LED
    tT
    zeitliches Integral der LED Temperatur (Maß für die temperaturbedingte LED-Alterung)
    tI
    zeitliches Integral des elektr. LED Stroms (Maß für die elektr. strombedingte LED-Alterung)
    ϑLED
    Temperatur der Leuchtdiode
    ILED
    Betriebsstrom durch die LED
    LM
    Lumen Maintenance

Claims (13)

  1. Schaltung zur Ansteuerung einer Leuchte mit wenigstens einer LED als Leuchtmittel, wobei die Schaltung eine Schnittstelle für einen Temperatursensor und einen Ausgang zum Bereitstellen oder Regeln eines Versorgungsstroms für die wenigstens eine LED aufweist,
    wobei die Schaltung dafür eingerichtet ist, den Versorgungsstrom in Abhängigkeit der vom Temperatursensor aktuell gemessenen Temperatur und eines von der Betriebsdauer der LED abhängigen Parameters zu verändern, um eine durch Temperatur bedingte und eine durch Alterung der LED bedingte Änderung des Lichtstroms der LED auszugleichen.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter die Gesamtzeit umfasst, welche die LED bis zum aktuellen Zeitpunkt in Betrieb war.
  3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter gewichtet ist mit Temperaturwerten, denen die LED in Betrieb und/oder im ausgeschalteten Zustand ausgesetzt war.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei die Temperaturwerte aus gespeicherten Daten der gemessenen Temperaturen des Temperatursensors ermittelt sind und/oder aus statistischen Temperaturdaten ermittelt sind, welche die Jahre, die Jahreszeiten und die Tageszeiten, in welcher die LED in Betrieb und/oder außer Betrieb war, berücksichtigen.
  5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter auch abhängig ist von einem zeitlichen Integral des Versorgungsstroms durch die LED über deren Betriebsdauer.
  6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Versorgungsstrom der LED durch Addition zweier Korrekturwerte bestimmt wird, wobei der erste Korrekturwert durch die aktuelle von dem Temperatursensor gemessene Temperatur bestimmt ist und der zweite Korrekturwert durch den in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der LED bestimmten Parameter definiert ist.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter abhängig von dem Ort, an dem die LED betrieben wird, bestimmt ist, insbesondere abhängig von einer Durchschnittstemperatur an dem Ort und/oder einer durchschnittlichen Dunkelphase, welche die Brenndauer der LED definiert, an dem Ort.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Leuchte mit wenigstens einer LED als Leuchtmittel, wobei das Verfahren ein Bereitstellen eines Versorgungsstroms für die wenigstens eine LED vorsieht, welcher in Abhängigkeit eines aktuell gemessenen Temperaturwertes und eines von der Betriebsdauer der LED abhängigen Parameters, der abhängig bestimmt wird, um eine durch Temperatur bedingte und eine durch Alterung der LED bedingte Änderung des Lichtstroms der LED auszugleichen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter durch die Gesamtzeit bestimmt wird, welche die LED bis zum aktuellen Zeitpunkt in Betrieb war.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter gewichtet wird mit Temperaturwerten, die während des Betriebs der LED gemessen worden sind und/oder aus statistischen Temperaturdaten ermittelt werden, welche die Jahre, die Jahreszeiten und die Tageszeiten, in welchen die LED in Betrieb war berücksichtigen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter abhängig von dem Ort, an dem die LED betrieben wird, bestimmt wird, insbesondere abhängig von einer Durchschnittstemperatur an dem Ort und/oder einer durchschnittlichen Dunkelphase, welche die Brenndauer der LED definiert, an dem Ort.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche8 bis 11, wobei der von der Betriebsdauer der LED abhängige Parameter auch abhängig von einem zeitlichen Integral des Versorgungsstroms durch die LED über die Betriebsdauer der LED bestimmt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Versorgungsstrom durch die Addition zweier Korrekturwerte bestimmt wird, wobei der erste Korrekturwert durch die aktuell gemessene Temperatur bestimmt wird und der zweite Korrekturwert durch den in Abhängigkeit der Betriebsdauer der LED bestimmten Parameter ermittelt wird.
EP15199590.9A 2014-12-11 2015-12-11 Verfahren und schaltung zur versorgung eines led-leuchtmittels Active EP3032920B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014118440.8A DE102014118440A1 (de) 2014-12-11 2014-12-11 Verfahren und Schaltung zur Versorgung eines LED-Leuchtmittels

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP3032920A2 true EP3032920A2 (de) 2016-06-15
EP3032920A3 EP3032920A3 (de) 2016-07-06
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