EP3075211B1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines led-moduls - Google Patents

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EP3075211B1
EP3075211B1 EP14830493.4A EP14830493A EP3075211B1 EP 3075211 B1 EP3075211 B1 EP 3075211B1 EP 14830493 A EP14830493 A EP 14830493A EP 3075211 B1 EP3075211 B1 EP 3075211B1
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EP
European Patent Office
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led
led module
converter
circuit
power consumption
Prior art date
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EP14830493.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3075211A1 (de
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Mathias DÜNSER
Thomas Dumka
Klaus MÜNDLE
Thomas Ondrisek
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
Priority claimed from ATGM448/2013U external-priority patent/AT15046U1/de
Application filed by Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of EP3075211A1 publication Critical patent/EP3075211A1/de
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Publication of EP3075211B1 publication Critical patent/EP3075211B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/56—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving measures to prevent abnormal temperature of the LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/24—Circuit arrangements for protecting against overvoltage

Definitions

  • the present invention relates to an LED module, a system of the LED module and an LED converter, and a method which allows operating parameters of the LED module to the LED converter without a specific communication line between the LED module and LED To transmit converter.
  • a known from the prior art approach is to adjust the LED converter via dip-switches or resistors to set the operating parameters for the connected LED module.
  • this requires interaction with the LED converter.
  • configuration resistors on the LED module are used to give the LED converter the required operating parameters.
  • additional connections are necessary, on the other hand an interaction is necessary.
  • the LED module for example, an EPROM, from which the LED converter can determine information regarding the operating parameters to be set on the LED module.
  • An LED module according to the preamble of claim 1 is in the WO 2010/092504 A1 described.
  • the object of the present invention is to provide an LED module, an LED converter and a method for operating an LED converter, with which information, for example, transmitted with respect to operating parameters of an LED module to the LED converter (be reported back) can, without additional components or connections, or an interaction are necessary and easily in addition to the data transfer function provide a protection and / or control function for the LED module. It is therefore an object of the present invention, an LED module and an LED converter, which identify these functions, cheaper to produce and more compact.
  • the invention relates to a system in which can be transmitted to the LED converter in a start phase by a circuit of the LED module by means of a load switchable from a switch and switchable load information and in which by connecting this load an overvoltage at the supply input of the LED module and / or afterglow of the LED track can be prevented.
  • information may be transmitted to the LED converter through a generated load or load changes of the LED module in a preferably timed startup phase.
  • information may be provided between the LED converter and the LED module by bidirectional communication be exchanged, preferably the communication of the LED module by a generated load or load changes of the LED module are transmitted.
  • One example takes advantage of the fact that to operate an LED module, particularly to illuminate an LED track of the LED module, a certain forward voltage on the LED track, i. a certain supply voltage to the LED module is necessary. Below the forward voltage, the LED path blocks. The LED path is thus non-conductive and represents an almost infinite resistance for the LED converter. Only at or above the forward voltage does the LED track represent an active power load for the LED converter. A supply voltage at an LED track, the is not equal to zero but below the forward voltage, defines a voltage window in which the LED path is not yet conductive. This voltage window is used by the present invention to communicate information to the LED converter through generated load or load changes of the LED module
  • One example relates to an LED module having terminals for an LED track, a circuit configured to represent a load, preferably an active power load, when a first non-zero supply voltage is applied to the LED module, at one connected LED line is not conductive, and which is designed to represent no load when a second supply voltage is equal to zero applied to the LED module, in which a connected LED line is conductive.
  • the load for the voltage window (readout window), in which the LED track is not conductive causes a power consumption of the LED module.
  • a circuit which is designed to represent a load preferably an active power load
  • the circuit may be designed to represent no load.
  • the load for the preferably limited start phase causes a power consumption of the LED module.
  • an LED module comprising: terminals for an LED track, a circuit adapted to represent a load, preferably an active power load, when a first non-zero supply current is supplied to the LED module, and the one thereto is designed to represent no load when a second supply current is supplied to the LED module, unlike the first supply current or when a preferably limited time start phase has expired.
  • the load for the voltage window (readout window), in which the LED track is not conductive, causes a power consumption of the LED module.
  • This power consumption can be detected by an LED converter and can determine parameters of the LED module based on the detected power consumption. For example, based on stored tables, the LED converter may infer the operating and / or maintenance parameters of the LED module to be set from the detected power consumption.
  • the circuit is preferably configured to be activated each time a supply voltage is applied to the LED module. Furthermore, the circuit is designed to automatically deactivate itself when a preferably temporary start phase has expired or ended. Thus, there is no power loss in the permanent lighting operation of the LED track. To operate the circuit, no additional connections are needed.
  • the circuit may be integrated with the LED module and need not be provided as a separate component. The circuit works automatically after applying a supply voltage, ie a start-up phase, therefore no additional interaction must be carried out.
  • the circuit is preferably configured to be activated each time a supply voltage between zero and the forward voltage of the LED path is applied to the LED module. Furthermore, the circuit is designed to automatically deactivate itself when the applied supply voltage reaches or exceeds the forward voltage of the connected LED route. Thus, no power loss is present in the lighting operation of the LED track. To operate the circuit, no additional connections are needed.
  • the circuit may be integrated with the LED module and need not be provided as a separate component. The circuit works automatically according to the applied supply voltage, so there is no need for additional interaction.
  • a predetermined supply current can also be fed into the LED path for activating the circuit in order to activate the circuit on the LED path.
  • the LED converter may output the nominally minimum output current according to its specification, or a low minimum current value that assures that the LED module will not be overloaded.
  • the circuit is designed to automatically disable itself, for example, when the supplied supply current reaches or exceeds the rated current of the connected LED route or when a preferably limited time start phase has expired.
  • the circuit is designed to represent a current-constant or constant-power load, which causes a constant current consumption or a constant power consumption of the LED module.
  • the circuit is thus a selectively loadable in the readout window of the supply voltage constant load.
  • Such a circuit enables a particularly simple embodiment of the present invention.
  • the circuit is designed to represent a current-variable load, which causes a change in the power consumption of the LED module according to at least one predetermined protocol.
  • the circuit is preferably designed to code at least one operating and / or maintenance parameter of the LED module by changing the power consumption according to the at least one predetermined protocol.
  • the circuit on the LED module can also be designed so that it is preferably activated only in a limited time start phase of the LED module.
  • An LED converter can detect the change in the power consumption of the LED module and decode according to the at least one protocol that is stored, for example, in the LED converter. Thus, a communication path from the LED module to the LED converter is made possible without additional lines or pins.
  • Operating parameters of the LED module can be, for example, the forward current of an LED segment of the LED module, the corresponding forward voltage of the LED segment, a nominal current of the LED module, or a spectrum of the light emitted by the LED segment.
  • Maintenance parameters may be, for example, aging parameters of the LED module or the LED route, an operating time duration of the LED module, or a temperature at the LED module.
  • the at least one predetermined protocol specifies a frequency and / or an amplitude and / or a duty cycle of the change in the power consumption of the LED module.
  • the at least one protocol can thus be coded in many ways, namely with regard to a frequency of the power consumption, an amplitude, and a switch-on timing. This allows complex information to be encoded. Several different coded protocols can also be used.
  • the circuit is designed such that the change in the power consumption of the LED module is independent of a value of the first supply voltage.
  • the circuit on the LED module independently reflects the encoding parameters (e.g., amplitude, frequency, duty cycle of the load change) in the readout window (i.e., non-zero supply voltage but below the forward-biased LED line voltage) from the supply voltage.
  • the readout window i.e., non-zero supply voltage but below the forward-biased LED line voltage
  • the circuit is designed such that the change in the power consumption of the LED module is effected as a function of a value of the first supply voltage in accordance with one of a plurality of predetermined protocols.
  • the same feedback information is not always transmitted to an LED converter which is connected to the LED module as described above. Rather, the voltage range of the supply voltage at which a connected LED track is not yet is conductive, be divided into several subregions of the supply voltage. Each sub-area may be subject to another given protocol. This means that a different change in the power consumption can occur in each subrange (ie different in the frequency of the power consumption change, the amplitude of the power consumption change or the duty cycle depending on the applied supply voltage). This allows different information to be transmitted back to the LED converter.
  • the modulation of the supply voltage for example, the modulation of the supply voltage, a selective switching on and off of the supply voltage between zero and a voltage in the read window, etc. include.
  • frequency modulation, amplitude modulation or PWM of the supply voltage are conceivable.
  • the circuit includes a timer circuit configured to set a frequency of change in the power consumption of the LED module.
  • the timer circuit thus specifies the frequency of the load change of the LED module.
  • the circuit is integrated in a semiconductor material of the LED module. This allows the circuit to be made particularly space-saving and inexpensive.
  • At least one sensor is provided on the LED module, which is designed to influence an electrical parameter of the circuit.
  • the LED converter can supply the sensor by giving the LED converter a reduced supply voltage to the LED module.
  • the at least one sensor may be, for example, a sensor or a combination of a plurality of sensors, which may be light sensors, temperature sensors, color sensors, etc.
  • the affected electrical parameter of the circuit on the LED module may be, for example, a resistance value or a conductivity.
  • the at least one sensor is a light sensor with light-dependent resistance and the light sensor is connected to the circuit such that a change in the light-dependent resistor changes the load resistance of the circuit.
  • a light sensor with light-dependent resistance ie a "light dependent resistor” is easy to implement. A light output that falls on this resistor directly affects its resistance value and thus also in the readout window the active power load of the circuit.
  • the present invention further relates to an LED converter for an LED module as described above, which is adapted to a power consumption of the LED module for a voltage applied to the LED module first supply voltage, wherein an LED connected to the LED module Is not conductive to detect and determine based on the detected power consumption at least one operating and / or maintenance parameters of the LED module.
  • the necessary information is transmitted to the LED converter to determine the operating and / or maintenance parameters.
  • the LED converter may determine these parameters based on one or more stored or stored tables that correlate, for example, operating and / or maintenance parameters with constant or varying power consumption within the readout window.
  • the LED converter is designed to store the at least one specific operating and / or maintenance parameter: for setting or regulating the operation of the LED module, store it in an assigned memory, display it optically and / or acoustically, and / or via a wireless or wired interface, optionally on external request to send out.
  • the LED converter is thus suitable for comprehensively controlling the LED module.
  • no separate communication path or additional lines or pins are required between the LED module and the LED converter.
  • the information transmission e.g. the transmission of the operating and / or maintenance parameters, via the existing anyway connections for the supply voltage.
  • the at least one operating and / or maintenance parameter is a desired current through an LED track connected to the LED module, an aging parameter, an operating time duration, and / or a spectrum of a light emitted by the LED track.
  • the LED converter is configured to identify the LED module based on the least one particular operating and / or maintenance parameter.
  • the identification can be carried out, for example, based on one or more stored tables. If the LED converter has identified the LED module, further information can be stored in the one or more tables which allow comprehensive control of the LED module. In particular, a forward current of the LED path of the LED module is advantageous as stored information.
  • the LED converter is designed, by changing the supply voltage of the LED module, for example via a pulse or amplitude modulation of the supply voltage to signal the LED module, selectively in a mode for changing the power consumption of the LED module ( Load change).
  • the modulation of the supply voltage can be different patterns or values In this way, a targeted selection of individual LED modules can be made possible if an LED converter supplies several LED modules. The respective selected in this way LED module can then selectively switch to the mode of load change to transmit information to the LED converter.
  • the plurality of LED modules may be arranged in series connection or parallel connection.
  • the LED converter may be configured to interrogate various types of information from the LED module (s) by changing the supply voltage, for example via pulse or amplitude modulation of the supply voltage, depending on the particular pattern or value.
  • various tables can be stored for the feedback of the various information.
  • the LED converter is configured by selectively setting a first supply voltage or a second supply voltage for the LED module, selectively between a mode for detecting a power consumption of the LED module and a mode for lighting operation of a LED module connected to the LED module. Change track.
  • the first supply voltage is a voltage in the readout window, that is, a supply voltage between zero and a forward voltage at which the connected LED path is not yet conductive.
  • the second supply voltage is a voltage above the forward voltage at which the connected LED line is conductive, preferably lights.
  • the LED converter is thus automatically set based on the set supply voltage in the appropriate mode. A detection of the power consumption takes place only in the aforementioned detection mode. This makes it possible to turn off detection circuits of the converter in lighting mode and save energy. An interaction with the LED converter from the outside is not necessary for changing the mode.
  • the LED converter is adapted to perform a current measurement for directly detecting the power consumption of the LED module.
  • the LED converter is designed to perform an indirect detection of the power consumption of the LED module.
  • the LED converter is adapted to detect a change in the power consumption of the LED module by changing a duty cycle of a clock of the LED converter, for example a buck converter (also called buck converter) or an isolated flyback converter (flyback converter).
  • the LED converter may also detect a change in the peak current in the LED converter in, for example, an isolated converter, preferably an isolated flyback converter.
  • the LED converter is configured to discharge a capacitor via a load of the LED module, to determine a discharge current of the capacitor directly, or indirectly via a discharge time and the at least one operating and / or maintenance parameters of the LED module based on to determine this discharge current.
  • this embodiment of the LED converter is preferably used for a LED module with current-constant load in the region of the readout window of the supply voltage.
  • a capacitor in the LED converter is discharged, for example, via a constant current sink on the LED module, wherein the thereby flowing discharge current can be measured directly or indirectly via a discharge rate (negative slope) of the voltage of the capacitor.
  • the directly or indirectly detected discharge current can then be interpreted by the LED converter with regard to the operating and / or maintenance parameter.
  • the information about the operating and / or maintenance parameter is thus encoded in the slope of the voltage that the LED converter outputs when the capacitor is discharged.
  • the Measuring the discharge rate eliminates the dependence on the absolute supply voltage. It is also conceivable to detect the discharge current over the discharge duration of the capacitor. For this purpose, the information about the absolute voltage at the beginning and at the end of the measurement, ie the discharging of the capacitor, can also be present or fed back to the LED converter.
  • the present invention further relates to an LED lamp comprising an LED module as described above and an LED converter as also described above.
  • An example further relates to a method for communicating information from an LED module to an LED converter, comprising: activating a circuit to represent a load, preferably an active power load, when a first non-zero supply voltage is applied to the LED module in which a connected LED link is nonconductive, and disabling the circuit to present no load when a second non-zero supply voltage is applied to the LED module where a connected LED link is conductive.
  • An example also relates to a method of determining information regarding an LED module on an LED converter, comprising: sensing a power consumption of the LED module for a first supply voltage applied to the LED module, one to the LED module connected LED line is non-conductive, and determine at least one operating and / or maintenance parameter of the LED module based on the detected power consumption.
  • An example further relates to a method of communicating information from an LED module to an LED converter comprising a high frequency clocked converter having a transformer, comprising activating a circuit at least during a time limited one Start phase to represent a load, preferably an active power load, and a detection of power consumption of the LED module on the primary side of the transformer of the high-frequency clocked converter.
  • An example also relates to a method for determining information regarding an LED module on an LED converter comprising a high-frequency clocked converter with a transformer, comprising detecting a power consumption of the LED module on the primary side of the transformer of the high-frequency clocked converter a circuit on the LED module causes a modulated load change at least during a startup phase, and determining at least one operating and / or maintenance parameter of the LED module based on the sensed power consumption.
  • the present invention allows information to be set to an LED module operating and / or maintenance parameters to transmit to an LED converter. No further connections or connection between LED converter and LED module are necessary. There is no further component except a, advantageously in a semiconductor material of the LED module integrated load modulation circuit necessary. There is no need for additional interaction with the LED module or the LED converter for transmitting the information.
  • the present invention thus enables a simpler control of an LED module, and a cheaper and more compact production of LED module and / or LED converter.
  • An example also relates to a method for determining information regarding an LED module on an LED converter, comprising detecting a power consumption of the LED module, wherein a circuit on the LED module causes a modulated load change at least during a start-up phase, and Determining at least one Operating and / or maintenance parameters of the LED module based on the detected power consumption.
  • FIG. 1 schematically shows an LED lamp according to the invention, which consists of an LED module 1 according to the invention and an LED converter 10 according to the invention.
  • the LED converter 10 is connected to the LED module 1 via one or more voltage connections 12.
  • the LED converter 10 thus supplies the LED module 1 with a supply voltage.
  • the LED converter 10 may also be designed to operate a plurality of LED modules 1.
  • the supply voltage is a DC voltage, but may also be a clocked voltage or AC voltage.
  • the LED converter 10 preferably has a high-frequency clocked converter, such as a buck converter (step-down converter), isolated flyback converter (flyback converter) or a resonant half-bridge converter (preferably isolated, for example, an LLC converter).
  • the LED converter 10 may, for example, output a constant output voltage or a constant output current at its voltage terminals 12, the voltage at these terminals corresponding to the supply voltage of the LED module 1.
  • the supply voltage is applied via one or more terminals 2 of the LED module 1 to at least one connected LED track 3 (this also includes a single LED).
  • the LED track 3 does not have to be part of the LED module 1 according to the invention but can be a connectable and exchangeable LED track 3.
  • the LED module 1 according to the invention thus requires only terminals 2 for at least one LED track 3.
  • the LED track 3 can also be permanently installed with the LED module 1.
  • the LED track 3 may have one or more LEDs, for example, as in FIG. 1 shown connected in series. LEDs of a LED track 3 can all shine the same color, ie emit light of the same wavelength, or shine in different colors. For example, multiple LEDs, preferably red, green and blue LEDs, may be combined to produce mixed radiation, preferably white light.
  • the circuit 4 is designed, for example, such that it represents a load, preferably an active power load, for the LED converter 10 when the supply voltage applied to the terminals 12 by the LED converter 10 is not equal to zero, but is still low enough for the to the terminals 2 connected LED track 3 is not yet conductive.
  • the circuit 4 can therefore also be referred to as a load circuit or load modulation circuit.
  • FIG. 2 shows by way of example a current-voltage characteristic of an LED track 3, in which a current through the LED track in the vertical direction and the Voltage at the LED track (ie the supply voltage in FIG. 1 ) is applied in the horizontal direction.
  • a first voltage range ie a first supply voltage 5a within the readout window
  • the voltage across the LED path 3 is not equal to zero, but the current through the LED path 3 is also almost zero, since the LED path 3 is not conducting , The supply voltage is thus below the forward voltage.
  • the LED track 3 represents an infinite load for the LED converter 10.
  • the LED module 1 thus absorbs no power via the LED track 3.
  • a second voltage range ie for a second supply voltage 5b outside the readout window
  • the LED track 3 becomes conductive and a current flows through the LED track 3, which lights up the latter.
  • the supply voltage is thus above the forward voltage.
  • the circuit 4 on the LED module 1 is designed, for example, so that it is activated when the first supply voltage 5a is applied, and thereby represents a load, preferably an effective power load, for the LED converter 10.
  • the circuit 4 is deactivated and does not represent a load for the LED converter.
  • FIG. 1 represented schematically by the switch 6, which automatically activates or deactivates the circuit 4 depending on the applied supply voltage.
  • the circuit 4 may represent either a current-constant load or a current-variable load for the LED converter 10.
  • the circuit 4 causes a power consumption of the LED module 1, although an LED track 3 is not yet conductive and does not absorb power. A conventional LED module 1 would not record power in the readout window. Additionally or alternatively, the circuit 4 on the LED module 1 may also be designed so that it is activated only in a limited startup phase of the LED module 1.
  • the power consumption of the LED module 1 in the readout window can be current-constant or current-variable depending on the type of circuit 4.
  • the LED converter 10 can use the operating and / or maintenance parameters directly for setting or regulation of the LED module 1.
  • the LED converter 10 can store the operating and / or maintenance parameters but also in a memory associated with it and optionally later use, or visually and / or acoustically display the parameters to a user, or they to another device, such as a control unit of a lighting system , send.
  • the transmission can be either wireless or wired and can be done either automatically or only upon request from the other device.
  • the LED converter 10 supplies the LED module 1, for example, with a constant supply voltage, preferably a constant DC voltage.
  • the LED converter 10 can be operated with a reduced duty cycle compared to the normal operation, whereby a lower output voltage is achieved.
  • the supply voltage is a first supply voltage 5a, ie it is located in the read window, the in FIG. 2 is shown. Since the first supply voltage 5a is not equal to zero, the circuit 4 is activated on the LED module 1 and represents a load for the LED converter 10.
  • the load is preferably an active power load and generates a power consumption of the LED module 1.
  • the LED converter 10 measures a discharging current of a capacitor through this load, an absolute current consumption of the circuit 4, a frequency of a change in the power consumption of the LED module 1, or a duty ratio or an amplitude of a power consumption change. Based on the result of the measurement, the LED converter 10 can conclude operating and / or maintenance parameters. For example, the LED converter 10 determine a desired or forward voltage or a desired current of the LED module and apply this to the LED module 1. Thus, a connected LED track 3 is conductive and the LED converter 10 operates the LED module 1 in the lighting mode.
  • the circuit 4 is now automatically deactivated. The circuit 4 does not absorb any power in the luminous operation of the LED track 3 and therefore does not affect the lighting operation of the LED track 3.
  • the LED converter 10 of the LED lamp has thus automatically detected the LED module 1 and set the appropriate operating parameters ,
  • readout of the LED module 1 by the LED converter 10 can be limited in time by the circuit 4 is active only during a startup phase due to a predetermined period of time, as soon as a supply voltage to the LED module 1 is applied.
  • this supply voltage can also correspond to the nominal output voltage of the LED converter 10 for normal operation.
  • the circuit 4 is activated on the LED module 1 and represents a load for the LED converter 10.
  • the load is preferably a repeatedly changing active power load and generates a power consumption of the LED module 1.
  • the connected LED section 3 become conductive, whereby the LED converter 10 operates the LED module 1 in the lighting mode.
  • the LED converter 10 may measure, for example, a discharging current of a capacitor through this load, an absolute current consumption of the circuit 4, a frequency of a change in the power consumption of the LED module 1, or a duty ratio or an amplitude of a power consumption change. Based on the result of the measurement, the LED converter 10 can conclude operating and / or maintenance parameters. For example, the LED converter 10 may determine a desired or forward voltage or a desired current of the LED module and apply this to the LED module 1. Preferably, then automatically after the predetermined period for the start phase, the Circuit 4 deactivated.
  • this time period for the start phase can be determined for example by a time charge circuit, wherein a timer capacitor is charged and after the charging of the timer capacitor, the circuit 4 is deactivated. As a result, the circuit 4 does not absorb any power in the continuous lighting operation of the LED track 3 and therefore does not influence the lighting operation of the LED track 3.
  • FIG. 3 shows a circuit that is at least part of the circuit 4 to automatically disable them when the supply voltage is in the range of the second supply voltage 5b, that is above the forward voltage of the LED track 3.
  • the circuit 4 can be deactivated by means of the transistors M4 and M3. With increasing supply voltage, which is provided by the LED converter 10 and applied to the circuit 4 on the LED module 1, and the voltage across the resistor R8 increases. When this voltage reaches a threshold voltage of the transistor M4, it closes and also turns off the transistor M3 by setting the gate voltage of the transistor M3 to ground.
  • the threshold voltage may be, for example, 1.4 volts (at a voltage of 12.5 volts) of the LED converter 10).
  • the resistance values should be high, preferably in the range of 20 to 200 k ⁇ , more preferably in the range of 40 to 100 k ⁇ .
  • transistor M3 be configured to withstand the maximum supply voltage that LED converter 10 can provide, and that the voltage across resistor R8 not exceed the maximum allowable gate voltage of transistor M4 during normal LED lighting Route 3 exceeds.
  • this circuit can be designed, for example, by means of an RC element so that it deactivates after a predetermined start time (this time corresponds to the start phase) by deactivating the transistor M3 depending on it, ie opening it.
  • a capacitor may be arranged parallel to the resistor R8.
  • This capacitor can be designed so that this at the end of the predetermined start time by the applied Supply voltage is charged and thus the voltage across the parallel resistor R8 has risen so far that this voltage has reached a threshold voltage of the transistor M4, so that it closes and the transistor M3 is deactivated by setting the gate voltage of the transistor M3 to ground.
  • FIG. 4 shows by way of example a circuit TL432, which is at least a part of the circuit 4, which is designed to represent a current-constant load for the LED converter 10 in the readout window.
  • the left side of the FIG. 4 shows a circuit diagram of the circuit, the right side shows a corresponding equivalent circuit diagram for the circuit TL431 or TL432.
  • the constant current is determined by a ratio of the reference voltage of the switching circuit TL431 to the resistance value of the selection resistor R11 (Rcfg).
  • a transistor Q1 is preferably controlled so that the voltage across the resistor R11 (Rcfg) is always about 2.5 volts.
  • a minimum current of about 1 mA should flow through the TL431 circuit.
  • the 3 shown circuit can be connected in series with the in FIG. 4 be arranged circuit shown, so that the series circuit of both parallel to the LED track on the LED module 1 is arranged.
  • the virtual ground GNDX of the circuit is the FIG. 4 connected to the drain terminal of the transistor M3.
  • a current constant load such as in FIG. 4
  • the LED converter 10 for measuring the constant current for example, a capacitor 11 discharged.
  • the constant current through the circuit 4 (corresponding to the discharge current of the capacitor 11) may be determined directly or indirectly based on either the discharge duration and / or the discharge rate. Based on the discharge current, the LED converter can close to the circuit 4 used and thus to the connected LED module 1.
  • the LED converter 10 can determine operating and / or maintenance parameters of the LED module, for example based on stored tables.
  • the LED converter 10 may be exemplified as a buck converter.
  • the LED converter 10 is provided with the capacitor 11, which may be connected in parallel to the terminals 12 for the supply voltage.
  • the voltage at the terminals 12 is monitored by the LED converter 10.
  • the capacitor 11 discharges via the preferably current-constant load is represented by the circuit 4 on the LED module 1.
  • the discharge rate ie the change in the voltage of the capacitor, which is applied to the terminals 12, is preferably measured by the LED converter 10 to close as described on the operating and / or maintenance parameters of the LED module 1.
  • the resistor R11 which is in FIG. 4 shown, when the capacitance of the capacitor 11 is known.
  • This resistance value can then code the operating and / or maintenance parameters, ie the LED converter 10 can correlate, for example, this resistance value with operating and / or maintenance parameters in stored tables.
  • FIG. 6 shows a circuit TLC555, which is at least part of the circuit 4 and is adapted to generate a load change of the LED module 1 with a certain frequency, ie a change in the power consumption of the LED module 1.
  • a capacitor C1 can be charged and discharged between 1/3 and 2/3 of the supply voltage 5a applied from the LED converter 10.
  • a frequency of the load change a duty ratio (duty ratio) of the load change, or an amplitude of the load change (ie, a difference between a load before and a load after the change).
  • This also requires a change in power consumption with a corresponding frequency, duty cycle (duty ratio) or amplitude.
  • R3, R4 and C1 are resistance and capacitance values of in Fig. 6 are shown components.
  • a change of the duty cycle is possible both by a change of the pulse duration (switch-on time duration, ON time, T high ) and by a change of the pause duration (switch-off time duration, OFF time, T low ).
  • the magnitude of the load is determined by the resistance R5 and the converter voltage V CONV (more precisely the ratio V CONV / R5).
  • the circuit 4 may for example be designed so that it is activated only during the start phase of the LED light. This can be achieved, for example, that the supply of the circuit TLC555 by means of a timer such as an RC element, for example, this timer can be designed so that only for a time of, for example, 100 milliseconds the supply for the circuit TLC555 is applied and thereafter a charging of the capacitor of the RC element via a series resistor (starting from the supply voltage of the LED module 1) a predetermined voltage level is reached, which leads to switching off the supply voltage Vcc for the circuit TLC555 (example not shown).
  • a timer such as an RC element
  • this timer can be designed so that only for a time of, for example, 100 milliseconds the supply for the circuit TLC555 is applied and thereafter a charging of the capacitor of the RC element via a series resistor (starting from the supply voltage of the LED module 1) a predetermined voltage level is reached, which leads to switching off the supply voltage Vcc for
  • the voltage dropping across the RC element may drive the base of a turn-off transistor (not shown) which pulls supply Vcc for circuit TLC555 to ground once the RC element has been charged.
  • the charging time of the RC element can be designed so that a time of, for example, 100 milliseconds is reached, this time corresponds to the starting phase.
  • a start of the circuit TLC555 at the beginning of the start phase can be done by a high-impedance supply directly from the supply voltage of the LED module 1, which at the end of the start phase by means of the voltage drop across the RC element via the turn-off transistor in a kind of pull-down configuration Mass is pulled.
  • the circuit 4 may comprise a controllable switch which switches the resistor R5 on or off depending on the output signal OUT of the circuit TLC555 and thus causes the load change.
  • the in FIG. 3 shown circuit can be connected in series with the in FIG. 6 be arranged circuit shown, so that the series circuit of both parallel to the LED track on the LED module 1 is arranged.
  • the virtual ground GNDX of the circuit is the FIG. 6 connected to the drain terminal of the transistor M3.
  • a deactivation of the circuit of FIG. 6 can be timed, for example.
  • a capacitor may be arranged in parallel to the resistor R8.
  • an RC element is also formed.
  • the charging time of the RC element can be designed so that a time of, for example, 100 milliseconds is reached, this time corresponds to the starting phase.
  • the voltage at the gate of the transistor 4 has reached a threshold voltage of the transistor M4, so that it closes and the transistor M3 is deactivated by setting the gate voltage of the transistor M3 to ground. In this way, the circuit of the FIG. 6 only be activated for a given start phase.
  • a repeatedly changing load change ie a modulated load change
  • two different pieces of information can be transmitted, for example.
  • a first information for example, the target voltage
  • a second information for example, the target current
  • Another possibility for the combined transmission of at least two information would be the corresponding change of the pulse duration (switch-on time duration, ON time, T high ) and the pause duration (switch-off time duration, OFF time, T low ) of the load change.
  • the change in the power consumption of the LED module 1 can be determined by the LED converter 10, for example, by direct current measurement of the current through the circuit 4.
  • the LED converter 10 can take measurements on a buck converter as in FIG FIG. 7 shown, wherein the buck converter is preferably a part of the LED converter 10. So shows, for example FIG. 8 how the current through the circuit 4 and the current on the buck converter measured across a shunt correlate.
  • FIG. 8 shows above the current "load current" through circuit 4 and the current "inductor current” by Buck converter plotted against time.
  • the buck converter represents only an exemplary example of a high-frequency clocked converter, alternatively, for example, an isolated flyback converter, boost converter (boost converter) or a resonant half-bridge converter (preferably isolated, for example, a LLC converter) for feeding the LED Modules 1 are applied.
  • boost converter boost converter
  • resonant half-bridge converter preferably isolated, for example, a LLC converter
  • the LED converter can be like in FIG. 7 shown having a buck converter.
  • the buck converter can be operated as a constant current source, ie regulate to a constant output current.
  • the output voltage of the Buck converter that is, the voltage that is output at the output of the LED converter 10 and the Voltage across the LED module 1 corresponds to be detected and evaluated.
  • the duration of the on-time and the off-time of the control of the high-frequency clocked switch of the Buck converter can be monitored and evaluated in order to detect a load change and thus read out information from the LED module 1.
  • the buck converter can also be operated as a constant voltage source, so regulate to a constant output voltage.
  • a load change on the LED module 1 will lead to a change in the peaking current occurring through the high-frequency clocked switch during the switch-on phase of the high-frequency clocked switch of the buck converter, which change can be detected.
  • the duration of the on-time and the duty cycle of the control of the high-frequency clocked switch of the Buck converter can be monitored and evaluated to detect a load change and thus read information from the LED module 1.
  • the level of the output current can also be evaluated in order to detect a load change.
  • the buck converter can be operated with a fixed duty cycle at a fixed frequency, preferably in a non-clipping current mode (continuous conduction mode). In such an operation, the magnitude of the output current and / or the output voltage can be evaluated to detect a load change.
  • the buck converter of the LED converter 10 can supply the LED module 1, for example, in a starting phase with a constant supply voltage, preferably a constant DC voltage.
  • the buck converter is operated in the starting phase as a constant voltage source.
  • the LED converter 10 can be operated with reduced compared to the normal operation duty cycle, whereby a lower output voltage is achieved.
  • the supply voltage may be a first supply voltage 5a, ie it may be in the readout window, the in FIG. 2 is shown.
  • the buck converter can also supply the LED module 1 with a regulated current in a starting phase, then the buck converter is preferably operated as a constant current source.
  • FIG. 8 shows below an enlarged view of this plot.
  • a peak current at the shunt of the buck converter or also a change in the pulse duty factor at the buck converter.
  • the change in the load of the circuit 4 or the power consumption of the LED module 1 can be detected directly on the shunt at the low-potential switch of the Buck converter. Either by a periodic change of the duty cycle or a periodic change of the peak current, which correlates with a periodic change of the power consumption of the LED module 1.
  • the LED converter 10 can have, for example, an insulated converter with a transformer for high-frequency energy transmission (isolated, preferably an insulated flyback converter) for supplying the LED module 1. If the LED converter 10 is designed to be insulated (for example as an isolated flyback converter), ie has a transformer, the detection of the load change by the LED converter 10 can also take place on the primary side of the LED converter 10.
  • the current on the primary side of the LED converter 10 flowing through the primary side of the transformer can be detected.
  • the current through the clock switch, which is arranged in series with the primary winding of the transformer, or the current through the primary winding of the transformer are preferably detected by means of a series-connected shunt (current measuring resistor).
  • a series-connected shunt current measuring resistor
  • the applied load or the load change of the LED module 1 and thus, for example, a change in the duty cycle on the primary side of the LED converter 10 can be measured.
  • the change in the primary-side current over time can be detected.
  • a detection of the power transmitted from the primary side based on the measurement of the primary-side current and a measurement or at least the knowledge of the voltage supplying the converter.
  • the converter would be possible, for example, for the converter to be preceded by an active power factor correction circuit, such as a boost converter circuit, which provides the input voltage for the high-frequency clocked, isolated converter, such as the isolated flyback converter, and regulates it to a predetermined value.
  • an active power factor correction circuit such as a boost converter circuit
  • This predetermined value for the input voltage controlled by the active power factor correction circuit for the high-frequency clocked converter is known on the basis of the specification (for example via a voltage divider) and can thus be taken into account in the detection of the power transmitted from the primary side.
  • the LED converter can have an isolated flyback converter.
  • the isolated flyback converter can be operated as a constant current source, so regulate to a constant output current.
  • the output voltage of the isolated flyback converter so the voltage that is output at the output of the LED converter 10 and the voltage across the LED module 1 corresponds to be detected and evaluated.
  • This output voltage can be detected directly or indirectly, for example by means of a measurement of the voltage across a primary-side winding of the transformer of the isolated flyback converter.
  • the duration of the turn-off time of the control of the high-frequency clocked switch of the isolated flyback converter can be monitored and evaluated be to detect a load change and thus read out information from the LED module 1.
  • the isolated flyback converter can also be operated as a constant voltage source, so regulate to a constant output voltage.
  • a load change on the LED module 1 will result in a change in the output current, which change can be detected.
  • This change of the output current may, for example, result in a change in the peaking current occurring through the high-frequency clocked switch during the switch-on phase of the high-frequency clocked switch of the isolated spear converter.
  • the monitoring of the primary-side current through the high-frequency clocked switch can thus be used to monitor a load change, thus reading out information from the LED module 1.
  • the isolated flyback converter can also be operated with a fixed duty cycle at a fixed frequency. In such an operation, the magnitude of the output current and / or the output voltage can be evaluated to detect a load change. If only the LED track of the LED module is active, then the output voltage will take on the value of the forward link voltage of the LED track. If a load change occurs through the circuit 4, then the output voltage will drop. This change can be recorded as a load change.
  • the LED converter can have an isolated resonant half-bridge converter such as, for example, a so-called LLC converter.
  • the LLC converter can be operated as a constant current source, ie regulate to a constant output current.
  • the output voltage of the isolated flyback converter so the voltage that is output at the output of the LED converter 10 and the voltage across the LED module 1 corresponds to be detected and evaluated.
  • This output voltage can directly or indirectly, for example by means of a measurement of the voltage across a primary-side winding of the transformer of the LLC converter. If only the LED track of the LED module is active, then the output voltage will take on the value of the forward link voltage of the LED track. If a load change occurs through the circuit 4, then the output voltage will drop.
  • This change can be recorded as a load change.
  • the clock frequency of the LLC converter which adjusts itself due to the control loop can also be monitored and evaluated in order to detect a load change and thus to read out information from the LED module 1. If the control loop of the LLC converter is designed such that a frequency stop of the drive of the half-bridge of the LLC converter is achieved during the load change by the circuit 4, this can also be evaluated in order to read out the information.
  • the isolated resonant half-bridge converter such as LLC converter
  • the isolated resonant half-bridge converter can also be operated as a constant voltage source by operating at a fixed frequency, the frequency being chosen such that the resulting voltage at the output is below the value of the LED line's forward voltage.
  • a load change on the LED module 1 will result in a change in the output current, which change can be detected.
  • This change of the output current can take place, for example, on the secondary side of the LLC converter and be transmitted to the primary side by means of a coupling element, such as a current transformer.
  • the monitoring of the output current can thus be used to monitor a load change, thus reading information from the LED module 1.
  • the LED converter 10 is operated, for example, in a start-up phase in a specific mode, for example in a fixed-frequency mode or else operated as a current source or voltage source to detect a load change and thus read out information of the circuit 4, which is transmitted, for example, according to at least one protocol.
  • the circuit 4 can also have a digital control unit IC1 which is designed to output various types of modulated signals as a preferably modulated load change, for example also a specific pulse sequence as a digital coding (sequence of zeros and ones).
  • the LED converter 10 may be designed to query various types of information, ie different operating parameters and / or maintenance parameters of the LED module 1 by a change in the supply voltage and also selectively query one of a plurality of LED modules.
  • the change in the supply voltage can be effected, for example, by means of a low-frequency (in the range of a few hertz up to one kilohertz) or high-frequency modulation (in the tens or hundreds of kilohertz or up to the megahertz range).
  • the digital control unit IC1 of the circuit 4 may be implemented as an integrated circuit.
  • the integrated circuit may be implemented as an integrated control circuit with only three or four terminals.
  • the digital control unit IC1 would have a first terminal Vp connected to the supply voltage of the LED module 1 ( Fig. 9 ). Via this first connection Vp, the digital control unit IC1 can detect the supply voltage of the LED module 1 by means of the first analog-to-digital converter A / D1 connected to this connection Vp.
  • a second terminal Vn is connected to the ground of the LED module 1 and allows an internal ground connection within the digital control unit IC1.
  • a third terminal Vdd may be connected to a capacitor which is also connected to its other terminal to ground of the LED module 1.
  • the second terminal Vp may internally via a diode and a switch Svdd with the first terminal Vp be connected.
  • This switch Svdd can be compared to a reference value Ref by means of a comparator Comp1, depending on a comparison of the voltage currently present at the terminal Vdd.
  • the switch Svdd may be turned on by the drive unit VddCtrl when the actual value of the voltage at the terminal Vdd is smaller than the reference value Ref. Then, via the switch Svdd, a current flows into the capacitor connected to the third terminal Vdd.
  • the voltage applied to the third terminal Vdd can be used as an internal power supply for the digital control unit IC1.
  • the terminal Vdd serves in this case to stabilize the internal power supply of the digital control unit IC1.
  • the digital control unit IC1 can be programmed in advance according to this example, for example during the manufacture or assembly of the LED module 1. This programming of the digital control unit IC1 can for example specify an operating parameter of the LED module 1, such as, for example, the setpoint current or the setpoint voltage.
  • a switching element S6 is integrated, which in the function of the switch 6 of the example of Fig. 1 corresponds and is designed to output as a modulated load change at least one modulated signal or different types of modulated signals.
  • the voltage at the first terminal Vp is internally connected by closing the integrated switching element S6 to the second terminal Vn directly or indirectly, for example via an integrated resistor R6, and thus pulls the voltage at the terminal Vp to a lower potential.
  • the modulated signal may be a particular pulse train and output as a digital encoding (sequence of zeros and ones).
  • the digital control unit IC1 thus, for example, in a run-up phase (ie a time-limited start phase of the LED converter and LED module 1) a Transfer information, preferably in accordance with the at least one protocol, which is stored for example in the LED module 1 and the LED converter 10.
  • the current through the switching element S6 can be monitored by means of the resistor R6, wherein the switching element S6 can be opened when the current through the switching element S6 and thus the resistor R6 becomes too large.
  • the detection of the voltage drop across the resistor R6 and thus of the current flowing therethrough can be effected by means of a second analog-to-digital converter A / D2.
  • the reading and evaluation of the two analog-to-digital converters and the control of the switching element S6 can be done by a built-in digital control unit IC1 control block "Config and Com". All further operations such as signal evaluations and outputs can also be executed by this control block.
  • a sensor system for detecting the temperature can also be integrated in the digital control unit IC1, as a result of which the digital control unit IC1 can transmit an over-temperature or an operating temperature as information according to the at least one protocol to the LED converter.
  • the digital control unit IC1 for example, also have a counter for the operating time and the digital control unit IC1 can be configured to output an aging parameter of the LED module or the LED track or an operating period of the LED module as a maintenance parameter.
  • the digital control unit IC1 can also detect an overvoltage on the LED module 1 and output a corresponding error message as a maintenance parameter.
  • the LED path of the LED module 1 can be bridged and thus protected from the overvoltage.
  • the digital control unit IC1 has a fourth terminal Cfg, to which a configuration element such as a resistor Rcfg (selection resistor R11) can be connected be.
  • a controllable current source Icfg can be internally connected to this fourth terminal Cfg.
  • the voltage drop across the resistor Rcfg which results from the current supplied by the controllable current source Icfg and the resistance of the resistor Rcfg, can be controlled by the control block "Config and Com" of the digital control unit IC1 via a third analog-to-digital converter A / D3 be detected.
  • This detected voltage at the fourth terminal Cfg may specify an operating parameter of the LED module 1, such as the target current or the target voltage.
  • an operating parameter of the LED module 1 such as the target current or the target voltage.
  • a temperature-dependent resistor between the fourth terminal Cfg and the third terminal Vdd may be arranged.
  • the temperature-dependent resistor may be designed such that its resistance changes greatly in the event of an excess temperature on the LED module 1, as a result of which the voltage at the fourth terminal Cfg also changes. This change can be detected by the digital control unit IC1 and, for example, an over-temperature can be transmitted as information according to the at least one protocol to the LED converter as a maintenance parameter.
  • controllable current source Icfg can be active, for example, only at the start of the digital control unit IC1 in order to read the value of the counterhold R11, while in continuous operation of the LED module 1, only the resulting from the voltage divider from the temperature-dependent resistor and resistor R11 voltage for detecting an overtemperature is monitored.
  • the switch not as an integrated switching element S6 but as an external switch 6 analogous to the example of Fig. 1 executed.
  • This switch 6 is driven via a fifth terminal Sdrv by the digital control unit IC1.
  • a resistor R6 is arranged in series with the switch 6, arranged. The current through the resistor R6 can be determined on the basis of the voltage dropping resistor R6 is detected and monitored by means of a sixth terminal Imon by the digital control unit IC1.
  • Fig. 12 shows a further embodiment of the digital control unit IC1.
  • This example is like the example of Fig. 10 the connections Vp, Vn and Vdd.
  • the fourth terminal Cfg is present, to which in turn a resistor R11 (Riled) is connected as a configuration element.
  • the digital control unit IC1 has two further connections. Connected to another terminal Vovt is a resistor Rovt, which is a temperature dependent resistor. By monitoring the resistance of this resistor Rovt an overtemperature can be detected.
  • a further controllable current source can be arranged in the digital control unit IC1, which outputs a current at the further terminal Vovt, which flows into the resistor Rovt.
  • the digital control unit IC1 can detect an excess temperature on the LED module 1.
  • a current can be fed into the temperature-dependent resistor Ritm connected thereto via a further controllable current source at the further terminal Vitm, and the digital control unit IC1 can be fed to the current control unit, which is monitored on the basis of the detected voltage at this terminal Vitm Close operating temperature on the LED module 1.
  • this can be transmitted as information as well as an excess temperature as information in accordance with the at least one protocol to the LED converter.
  • the information about the operating temperature can be evaluated by the LED converter, with an intelligent feedback control of the current through the LED module 1 can be done without an excess temperature must be achieved.
  • the switch 6 or the switching element S6 performs according to the invention further functions on the LED module 1, which is controlled by the digital control unit IC1 can be.
  • afterglow protection can be made possible.
  • the digital control unit IC1 is set up to detect when the LED module 1 is to be switched off or has already been switched off by switching off the supply voltage. In order to avoid parasitic effects or residual charges coupled-in voltages, the switch 6 and the switching element S6 can be closed to prevent glowing of the LED due to the coupled voltages.
  • a protection of the LED module 1 against overvoltages are made possible by overvoltage at the supply input of the LED module 1, the switch 6 and the switching element S6 is at least briefly closed to reduce the overvoltage or to protect the LED.
  • a protection against overvoltage when disconnecting the LED module 1 from the LED converter in the operation of the LED module 1 can be made possible, so a so-called "hot-plug" protection.
  • Such disconnection can occur both unintentionally by a sudden interruption of contact in the supply line or by a user error by an intervention, such as a change of the LED module 1 during operation.
  • the LED converter 10 can effect a change of the LED module into a communication mode by selectively changing the supply voltage for the LED module 1, and then the LED converter 10 can detect the change of the power consumption of the LED module 1 and according to the at least one protocol, which is stored for example in the LED module 1 and the LED converter 10 decode. For example, thus, the LED converter 10 query various information from the LED module 1, wherein a specific protocol can be stored for each query. Thus, a bidirectional communication path between the LED module and the LED converter is made possible without additional lines or pins.
  • the change in the power consumption of the LED module 1 may be effected in accordance with a value of the first supply voltage 5a in accordance with one of a plurality of predetermined protocols and thus a different load change may be effected according to one of a plurality of predetermined protocols.
  • determining a current-constant load wherein the constant current can be measured, for example via a discharge rate of a capacitor on the LED converter 10.
  • determining a frequency of the change in the power consumption of the LED module 1 for example by directly detecting the current on the converter side.
  • indirect detection by determining a peak current within the LED converter, which has, for example, an isolated flyback converter or buck converter, which is measured via a shunt. The peak current follows the change in the power consumption of the LED module 1.
  • the present invention proposes to transmit information from an LED module 1 to an LED converter 10, which can be concluded on set to the LED module 1 operating and / or maintenance parameters.
  • the operating parameter to be set can be, for example, the setpoint current or the setpoint voltage.
  • a circuit 4 load modulation circuit
  • a circuit 4 is provided, for example, in a voltage range of a first supply voltage 5a, which is not equal to zero and in which a connected to the LED module 1 LED track 3 is not conductive, a Represents load for the LED converter, and in a voltage range of a second supply voltage 5b, which is not equal to zero and at which a connected LED track 3 is conductive, no load for the LED converter 10 represents.
  • the circuit 4 may also be activated only temporarily, preferably only during a start phase of the LED_Leuchte.
  • the load may be constant or repeatedly variable (modulated), for example according to a predetermined protocol. For example, a modulated load change can take place, for example according to a predetermined protocol.
  • the power consumption can be detected by the LED converter 10, in particular also a change in the power consumption (amplitude, frequency, duty cycle). As a result, the LED converter 10 can determine the operating and / or maintenance parameters. The transmission of this information between the LED module 1 and the LED converter 10 requires no additional connections (only the connection of the supply voltage). In addition, no interaction with LED module 1 and / or LED converter 10 is necessary. This improves the disadvantages of the known art.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul, ein System aus dem LED-Modul und einem LED-Konverter und ein Verfahren, welches es ermöglicht, Betriebsparameter des LED-Moduls an den LED-Konverter ohne eine spezifische Kommunikationsleitung zwischen LED-Modul und LED-Konverter zu übermitteln.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits mehrere Ansätze bekannt, um einem LED-Konverter Betriebsparameter für ein angeschlossenes LED-Modul vorzugeben. Dies ist zum Beispiel deshalb notwendig, da für verschiedene LED-Module unterschiedliche Durchlassströme notwendig sind, um die LED-Strecken der LED-Module zum Leuchten zu bringen. Betriebsparameter sind zum Beispiel ein benötigter Durchlassstrom oder eine anzulegende Soll- oder Durchlassspannung.
  • Ein aus dem Stand der Technik bekannter Ansatz ist, am LED-Konverter über Dip-Schalter oder Widerstände die einzustellenden Betriebsparameter für das angeschlossene LED-Modul einzustellen. Dafür ist allerdings eine Interaktion mit dem LED-Konverter nötig.
  • In einem anderen Ansatz werden Konfigurationswiderstände auf dem LED-Modul verwendet, um dem LED-Konverter die benötigten Betriebsparameter vorzugeben. Dazu sind allerdings einerseits zusätzliche Anschlüsse nötig, andererseits ist wiederum eine Interaktion erforderlich.
  • Es ist auch bekannt, dem LED-Konverter über einen separaten digitalen Signalkanal die notwendigen Betriebsparameter zu übermitteln. Allerdings müssen dafür zusätzliche Komponenten verbaut werden und es ist wiederum eine Interaktion nötig.
  • Schließlich ist es auch bekannt, dem LED-Modul beispielsweise ein EPROM zuzuordnen, aus dem der LED-Konverter Informationen hinsichtlich der am LED-Modul einzustellenden Betriebsparameter ermitteln kann.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Ansätze erfordern meist entweder eine Interaktion mit dem LED-Konverter oder dem LED-Modul, oder erfordern zusätzliche Anschlüsse oder Komponenten. Dadurch erhöhen sich die Kosten des LED-Moduls und/oder des LED-Konverters. Zudem wird mehr Platz für die Komponenten benötigt, was eine kompaktere Bauweise verhindert.
  • Ein LED-Modul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist in der WO 2010/092504 A1 beschrieben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein LED-Modul, ein LED-Konverter und ein Verfahren zum Betreiben eines LED-Konverters zu schaffen, mit denen Informationen bspw. hinsichtlich Betriebsparameter eines LED-Moduls an den LED-Konverter übermittelt (zurückgemeldet) werden können, ohne dass zusätzliche Bauteile oder Anschlüsse, oder eine Interaktion notwendig sind und die in einfacher Weise zusätzlich zu der Datenübertragungsfunktion eine Schutz- und/oder Steuerfunktion für das LED-Modul ermöglichen. Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein LED-Modul und einen LED-Konverter, welche diese Funktionen ausweisen, kostengünstiger herzustellen und kompakter zu bauen.
  • Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den Kerngedanken der Erfindung vorteilhaft weiter.
  • Die Erfindung betrifft ein System, bei dem in einer Startphase durch von einer Schaltung des LED-Moduls mittels einer von einem Schalter zu- und abschaltbaren Last erzeugten Laständerungen Informationen an den LED-Konverter übermittelt werden können und bei dem durch ein Zuschalten dieser Last eine Überspannung am Versorgungseingang des LED-Moduls und/oder ein Nachglimmen der LED-Strecke verhindert werden kann. Beispielsweise können gemäß der vorliegenden Erfindung in einer vorzugsweise zeitlich begrenzten Startphase Informationen an den LED-Konverter durch eine erzeugte Last oder Laständerungen des LED-Moduls übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer bidirektionalen Kommunikation Informationen zwischen dem LED-Konverter und dem LED-Modul ausgetauscht werden, wobei vorzugsweise die Kommunikation von dem LED-Modul durch eine erzeugte Last oder Laständerungen des LED-Moduls übermittelt werden.
  • Ein Beispiel nützt die Tatsache aus, dass zum Betreiben eines LED-Moduls, insbesondere um eine LED-Strecke des LED-Moduls zum Leuchten zu bringen, eine bestimmte Durchlassspannung an der LED-Strecke, d.h. eine bestimmte Versorgungsspannung am LED-Modul notwendig ist. Unterhalb der Durchlassspannung sperrt die LED-Strecke. Die LED-Strecke ist also nicht leitend und stellt einen nahezu unendlichen Widerstand für den LED-Konverter dar. Erst an oder oberhalb der Durchlassspannung stellt die LED-Strecke eine Wirkleistungslast für den LED-Konverter dar. Eine Versorgungsspannung an einer LED-Strecke, die ungleich Null aber unterhalb der Durchlassspannung ist, definiert ein Spannungsfenster, bei dem die LED-Strecke noch nicht leitend ist. Dieses Spannungsfenster wird von der vorliegenden Erfindung verwendet, um durch eine erzeugte Last oder Laständerungen des LED-Moduls Informationen an den LED-Konverter zu übermitteln
  • Ein Beispiel betrifft ein LED-Modul, das aufweist: Anschlüsse für eine LED-Strecke, eine Schaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast darzustellen, wenn eine erste Versorgungsspannung ungleich Null an dem LED-Modul anliegt, bei der eine angeschlossene LED-Strecke nicht leitend ist, und die dazu ausgebildet ist, keine Last darzustellen, wenn eine zweite Versorgungsspannung ungleich Null an dem LED-Modul anliegt, bei der eine angeschlossene LED-Strecke leitend ist. Die Last für das Spannungsfenster (Auslesefenster), in dem die LED-Strecke nicht leitend ist, bewirkt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls.
  • Beispielsweise kann in einer vorzugsweise zeitlich begrenzten Startphase eine Schaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast darzustellen, aktiviert werden. Nach Ablauf der vorzugsweise zeitlich begrenzten Startphase kann die Schaltung dazu ausgebildet sein, keine Last darzustellen. Die Last für die vorzugsweise zeitlich begrenzten Startphase bewirkt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls.
  • Ein Beispiel betrifft ein LED-Modul, das aufweist: Anschlüsse für eine LED-Strecke, eine Schaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast darzustellen, wenn ein erster Versorgungsstrom ungleich Null dem LED-Modul zugeführt wird, und die dazu ausgebildet ist, keine Last darzustellen, wenn ein zweiter Versorgungsstrom ungleich dem ersten Versorgungsstrom dem LED-Modul zugeführt wird oder wenn eine vorzugsweise zeitlich begrenzte Startphase abgelaufen ist. Die Last für das Spannungsfenster (Auslesefenster), in dem die LED-Strecke nicht leitend ist, bewirkt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls.
  • Diese Leistungsaufnahme kann ein LED-Konverter erkennen und kann basierend auf der erkannten Leistungsaufnahme Parameter des LED-Moduls ermitteln. Der LED-Konverter kann beispielsweise basierend auf abgelegten Tabellen von der erkannten Leistungsaufnahme auf einzustellende Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls schließen.
  • Gemäß eines Beispiels ist die Schaltung vorzugsweise dazu ausgebildet, jedes Mal aktiviert zu sein, wenn eine Versorgungsspannung an das LED-Modul angelegt wird. Ferner ist die Schaltung dazu ausgelegt, sich automatisch selbst zu deaktivieren, wenn eine vorzugsweise zeitlich begrenzte Startphase abgelaufen bzw. beendet ist. Somit ist im dauerhaften Leuchtbetrieb der LED-Strecke keine Verlustleistung vorhanden. Um die Schaltung zu betätigen, sind keine zusätzlichen Anschlüsse nötig. Die Schaltung kann in dem LED-Modul integriert sein und muss nicht als separate Komponente bereitgestellt werden. Die Schaltung funktioniert automatisch nach Anlegen einer Versorgungsspannung, also einer Startphase, es muss deshalb keine zusätzliche Interaktion durchgeführt werden.
  • Gemäß eines Beispiels ist die Schaltung vorzugsweise dazu ausgebildet, jedes Mal aktiviert zu sein, wenn eine Versorgungsspannung zwischen Null und der Durchlassspannung der LED-Strecke an das LED-Modul angelegt wird. Ferner ist die Schaltung dazu ausgelegt, sich automatisch selbst zu deaktivieren, wenn die angelegte Versorgungsspannung die Durchlassspannung der angeschlossenen LED-Strecke erreicht bzw. überschreitet. Somit ist im Leuchtbetrieb der LED-Strecke keine Verlustleistung vorhanden. Um die Schaltung zu betätigen, sind keine zusätzlichen Anschlüsse nötig. Die Schaltung kann in dem LED-Modul integriert sein und muss nicht als separate Komponente bereitgestellt werden. Die Schaltung funktioniert automatisch gemäß der angelegten Versorgungsspannung, es muss deshalb keine zusätzliche Interaktion durchgeführt werden.
  • Alternativ zu dem Anlegen einer Versorgungsspannung mit einem Wert zwischen Null und der Durchlassspannung der LED-Strecke kann zum Aktivieren der Schaltung auch ein vorgegebener Versorgungsstrom in die LED-Strecke eingespeist werden, um die Schaltung auf der LED-Strecke zu aktivieren. Beispielsweise kann der LED-Konverter den nominell minimalen Ausgangsstrom gemäß seiner Spezifikation ausgeben oder einen niedrigen minimalen Stromwert, bei dem gesichert ist, dass das LED-Modul nicht überlastet wird. In diesem Fall ist die Schaltung dazu ausgelegt, sich automatisch selbst zu deaktivieren, beispielsweise wenn der eingespeiste Versorgungsstrom den Nennstrom der angeschlossenen LED-Strecke erreicht bzw. überschreitet oder wenn eine vorzugsweise zeitlich begrenzte Startphase abgelaufen ist.
  • Vorzugsweise ist die Schaltung dazu ausgebildet, eine stromkonstante oder leistungskonstante Last darzustellen, die eine konstante Stromaufnahme oder eine konstante Leistungsaufnahme des LED-Moduls bewirkt.
  • Die Schaltung ist also eine selektiv im Auslesefenster der Versorgungsspannung aktivierbare konstante Last. Eine solche Schaltung ermöglicht eine besonders einfache Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist die Schaltung dazu ausgelegt, eine stromveränderliche Last darzustellen, die eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls gemäß wenigstens einem vorgegebenen Protokoll bewirkt.
  • Durch eine veränderliche Leistungsaufnahme, d.h. eine Laständerung des LED-Moduls im Auslesefenster, können komplexere Informationen dargestellt werden.
  • Vorzugsweise ist die Schaltung dazu ausgelegt, wenigstens einen Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls durch die Änderung der Leistungsaufnahme gemäß dem wenigstens einen vorgegebenen Protokoll zu kodieren.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Schaltung auf dem LED-Modul auch so ausgebildet sein, dass sie vorzugsweise nur in einer zeitlich begrenzten Startphase des LED-Moduls aktiviert ist.
  • Ein LED-Konverter kann die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls erfassen und gemäß dem wenigstens einen Protokoll, das beispielsweise im LED-Konverter abgelegt ist, dekodieren. Somit wird ohne zusätzliche Leitungen oder Pins einen Kommunikationspfad von dem LED-Modul zu dem LED-Konverter ermöglicht. Betriebsparameter des LED-Moduls können beispielsweise der Durchlassstrom einer LED-Strecke des LED-Moduls, die entsprechende Durchlassspannung der LED-Strecke, ein Sollstrom des LED-Moduls, oder ein Spektrum des von der LED-Strecke emittierten Lichts sein. Wartungsparameter können beispielsweise Alterungsparameter des LED-Moduls bzw. der LED-Strecke, eine Betriebszeitdauer des LED-Moduls, oder eine Temperatur am LED-Modul sein.
  • Vorzugsweise gibt das wenigstens eine vorgegebene Protokoll eine Frequenz und/oder eine Amplitude und/oder ein Tastverhältnis der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls vor.
  • Das wenigstens eine Protokoll kann also in vielfacher Weise kodiert sein, nämlich hinsichtlich einer Frequenz der Leistungsaufnahme, einer Amplitude, sowie einer Einschalttaktung. Dadurch können komplexe Informationen kodiert werden. Es können auch mehrere verschieden kodierte Protokolle verwendet werden.
  • Vorzugsweise ist die Schaltung derart ausgelegt, dass die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls unabhängig von einem Wert der ersten Versorgungsspannung ist.
  • Die Schaltung auf dem LED-Modul gibt also die Kodierungsparameter (z.B. Amplitude, Frequenz, Tastverhältnis der Laständerung) in dem Auslesefenster (d.h. Versorgungsspannung ungleich Null aber unterhalb der Durchlassspannung der LED-Strecke) von der Versorgungsspannung unabhängig wieder. Dadurch muss keine genaue, sondern lediglich eine konstante Spannungsvorgabe in diesen Auslesefenster der Versorgungsspannung eingestellt werden.
  • Alternativ ist die Schaltung derart ausgelegt, dass die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls abhängig von einem Wert der ersten Versorgungsspannung gemäß einem von mehreren vorgegebenen Protokollen bewirkt wird.
  • Gemäß eines Beispiels wird bei Anlegen einer Versorgungsspannung in dem Auslesefenster nicht wie oben beschrieben stets die gleiche Rückinformation an einen LED-Konverter übertragen, der an das LED-Modul angeschlossen ist. Vielmehr kann der Spannungsbereich der Versorgungsspannung, bei der eine angeschlossene LED-Strecke noch nicht leitend ist, in mehrere Unterbereiche der Versorgungsspannung unterteilt sein. Für jeden Unterbereich kann ein anderes vorgegebenes Protokoll gelten. Das bedeutet, dass in jedem Unterbereich eine andersartige Änderung der Leistungsaufnahme erfolgen kann (d.h. unterschiedlich in der Frequenz der Leistungsaufnahmeänderung, der Amplitude der Leistungsaufnahmeänderung oder dem Tastverhältnis je nach angelegter Versorgungsspannung). Dadurch können unterschiedliche Informationen an den LED-Konverter zurückübermittelt werden. Dabei sind auch komplexere Protokolle denkbar, die zum Beispiel die Modulation der Versorgungsspannung, ein selektives Ein- und Ausschalten der Versorgungsspannung zwischen Null und einer Spannung im Auslesefenster etc. umfassen. Um den Bereich der Informationsübertragung noch weiter zu unterteilen, sind auch Frequenzmodulationen, Amplitudenmodulationen oder PWM der Versorgungsspannung denkbar.
  • Vorzugsweise umfasst die Schaltung eine Timer-Schaltung, die dazu ausgelegt ist, eine Frequenz der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls vorzugeben. Die Timer-Schaltung gibt also die Frequenz der Laständerung des LED-Moduls vor.
  • Vorzugsweise ist die Schaltung in ein Halbleitermaterial des LED-Moduls integriert. Dadurch kann die Schaltung besonders platzsparend und kostengünstig ausgebildet werden.
  • Vorteilhafterweise ist auf dem LED-Modul wenigstens ein Sensor vorgesehen, der dazu ausgelegt ist einen elektrischen Parameter der Schaltung zu beeinflussen. Der LED-Konverter kann in einem Betriebsmodus, wenn die LED-Strecke nicht aktiv ist, den Sensor versorgen, indem der LED-Konverter eine verringerte Versorgungsspannung an das LED-Modul abgibt. Der wenigstens eine Sensor kann z.B. ein Sensor oder eine Kombination mehrerer Sensoren sein, die Lichtsensoren, Temperatursensoren, Farbsensoren etc. sein können. Der beeinflusste elektrische Parameter der Schaltung auf dem LED-Modul kann beispielsweise ein Widerstandswert oder eine Leitfähigkeit sein.
  • Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor ein Lichtsensor mit lichtabhängigem Widerstand und ist der Lichtsensor so mit der Schaltung verbunden, dass eine Änderung des lichtabhängigen Widerstands den Lastwiderstand der Schaltung verändert.
  • Ein Lichtsensor mit lichtabhängigem Widerstand (d.h. ein "Light Dependent Resistor") ist einfach realisierbar. Eine Lichtleistung, die auf diesen Widerstand fällt, beeinflusst direkt dessen Widerstandswert und somit auch im Auslesefenster die Wirkleistungslast der Schaltung.
    Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen LED-Konverter für ein LED-Modul wie oben beschrieben, der dazu ausgelegt ist, eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls für eine an dem LED-Modul anliegende erste Versorgungsspannung, bei der eine an das LED-Modul angeschlossene LED-Strecke nicht leitend ist, zu erfassen und basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme wenigstens einen Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls zu bestimmen.
  • Durch die erfasste Leistungsaufnahme wird dem LED-Konverter die notwendige Information übertragen, um den Betriebs- und/oder Wartungsparameter zu bestimmen. Der LED-Konverter kann diese Parameter beispielsweise basierend auf einer oder mehrere abgelegter oder abgespeicherter Tabellen bestimmen, die beispielweise Betriebs- und/oder Wartungsparameter mit konstanten oder veränderlichen Leistungsaufnahmen innerhalb des Auslesefensters korrelieren.
  • Vorzugsweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, den wenigstens einen bestimmten Betriebs- und/oder Wartungsparameter: zur Einstellung oder Regelung des Betriebs des LED-Moduls zu verwenden, in einem zugeordneten Speicher abzulegen, optisch und/oder akustisch anzuzeigen, und/oder über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle, gegebenenfalls auf externe Abfrage hin, auszusenden.
  • Der LED-Konverter ist somit dazu geeignet, das LED-Modul umfassend zu steuern. Dazu sind zwischen dem LED-Modul und dem LED-Konverter kein separater Kommunikationspfad oder zusätzliche Leitungen bzw. Pins notwendig. Die Informationsübertragung, z.B. die Übertragung der Betriebs- und/oder Wartungsparameter, erfolgt über die sowieso vorhandenen Anschlüsse für die Versorgungsspannung.
  • Vorteilhafterweise ist der wenigstens eine Betriebs- und/oder Wartungsparameter ein Sollstrom durch eine an das LED-Modul angeschlossene LED-Strecke, ein Alterungsparameter, eine Betriebszeitdauer, und/oder ein Spektrum eines von der LED-Strecke emittierten Lichts.
  • Vorteilhafterweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, das LED-Modul basierend auf den wenigsten einen bestimmten Betriebs- und/oder Wartungsparameter zu identifizieren.
  • Die Identifikation kann beispielsweise anhand einer oder mehrere abgelegter Tabellen durchgeführt werden. Hat der LED-Konverter das LED-Modul identifiziert, so können weitere Informationen in der einen oder den mehreren Tabellen abgelegt werden, die eine umfassende Steuerung des LED-Moduls erlauben. Insbesondere ein Durchlassstrom der LED-Strecke des LED-Moduls ist als abgelegte Information vorteilhaft.
  • Vorteilhafterweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, durch Ändern der Versorgungsspannung des LED-Moduls, beispielsweise über eine Puls- oder Amplituden-Modulation der Versorgungsspannung, dem LED-Modul zu signalisieren, selektiv in einen Modus zur Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (Laständerung) zu wechseln. Die Modulation der Versorgungsspannung kann dabei verschiedene Muster oder Werte einnehmen, wodurch eine gezielte Auswahl einzelner LED-Module ermöglicht werden kann, wenn ein LED-Konverter mehrere LED-Module versorgt. Das jeweils auf diese Weise ausgewählte LED-Modul kann dann selektiv in den Modus der Laständerung wechseln, um Informationen an den LED-Konverter zu übertragen. Die mehreren LED-Module können in einer Serienschaltung oder Parallelschaltung angeordnet sein. Der LED-Konverter kann dazu ausgelegt sein, durch Ändern der Versorgungsspannung, beispielsweise über eine Puls- oder Amplituden-Modulation der Versorgungsspannung, je nach dem jeweiligen Muster oder Wert verschiedene Arten von Informationen von dem oder den LED-Modulen abfragen. In dem LED-Modul können dafür verschiedene Tabellen zur Rückmeldung der verschiedenen Informationen abgelegt sein.
  • Beispielsweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, durch Einstellen einer ersten Versorgungsspannung oder einer zweiten Versorgungsspannung für das LED-Modul, selektiv zwischen einem Modus zur Erfassung einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls und einem Modus zum Leuchtbetrieb einer an das LED-Modul angeschlossenen LED-Strecke zu wechseln.
  • Die erste Versorgungsspannung ist dabei eine Spannung im Auslesefenster, das heißt eine Versorgungsspannung zwischen Null und einer Durchlassspannung, bei der die angeschlossene LED-Strecke noch nicht leitend ist. Die zweite Versorgungsspannung ist eine Spannung oberhalb der Durchlassspannung, bei der die angeschlossene LED-Strecke leitend ist, vorzugsweise leuchtet. Der LED-Konverter wird also automatisch basierend auf der eingestellten Versorgungsspannung in den entsprechenden Modus gesetzt. Eine Erfassung der Leistungsaufnahme findet nur in dem genannten Erfassungsmodus statt. Dadurch ist es möglich Erfassungsschaltungen des Konverters im Leuchtbetrieb abzuschalten und Energie einzusparen. Eine Interaktion mit dem LED-Konverter von außen ist nicht notwendig für den Wechsel des Modus.
  • Vorzugsweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, eine Strommessung zur direkten Erfassung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls durchzuführen.
  • Alternativ ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, eine indirekte Erfassung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls durchzuführen.
    Vorzugsweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls durch eine Änderung eines Tastverhältnisses einer Taktung des LED-Konverters, beispielsweise eines Buck-Konverters (auch Tiefsetzsteller genannt) oder eines isolierten Sperrwandlers (Flyback Konverter) zu erfassen.
  • Je nach Steuerkonzept für ein LED-Modul kann der LED-Konverter auch eine Änderung des Peak-Stroms in dem LED-Konverter beispielsweise in einem isolierten Konverter, vorzugsweise einem isolierten Sperrwandlers, erfassen.
  • Vorteilhafterweise ist der LED-Konverter dazu ausgelegt, einen Kondensator über eine Last des LED-Moduls zu entladen, einen Entladestrom des Kondensators direkt, oder indirekt über eine Entladezeit zu bestimmen und den wenigstens eine Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls basierend auf diesem Entladestrom zu bestimmen.
  • Insbesondere wird diese Ausführungsform des LED-Konverters bevorzugt für ein LED-Modul mit stromkonstanter Last im Bereich des Auslesefensters der Versorgungsspannung verwendet. Ein Kondensator im LED-Konverter wird dabei beispielsweise über eine konstante Stromsenke auf dem LED-Modul entladen, wobei der dabei fließende Entladestrom direkt oder indirekt über eine Entladerate (negative Steigung) der Spannung des Kondensators gemessen werden kann. Der direkt oder indirekt erfasste Entladestrom kann dann durch den LED-Konverter hinsichtlich des Betriebs- und/oder Wartungsparameters interpretiert werden. Die Information über den Betriebs- und/oder Wartungsparameter ist also in der Steigung der Spannung kodiert, die der LED-Konverter ausgibt, wenn der Kondensator entladen wird. Die Messung der Entladerate eliminiert die Abhängigkeit von der absoluten Versorgungsspannung. Ebenso denkbar ist auch eine Detektion des Entladestroms über die Entladedauer des Kondensators. Dazu kann dem LED-Konverter ferner noch die Information über die absolute Spannung zu Beginn und zum Ende der Messung, d.h. dem Entladen des Kondensators, vorliegen oder zurückgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine LED-Leuchte aufweisend ein LED-Modul, wie oben beschrieben, und einen LED-Konverter, wie ebenso oben beschrieben.
  • Ein Beispiel betrifft ferner ein Verfahren zum Übermitteln von Informationen von einem LED-Modul an einen LED-Konverter, das umfasst: Aktivieren einer Schaltung, um eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast, darzustellen, wenn eine erste Versorgungsspannung ungleich Null an dem LED-Modul anliegt, bei der eine angeschlossene LED-Strecke nicht leitend ist, und Deaktivieren der Schaltung, um keine Last darzustellen, wenn eine zweite Versorgungsspannung ungleich Null an dem LED-Modul anliegt, bei der eine angeschlossene LED-Strecke leitend ist.
  • Ein Beispiel betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen von Informationen bezüglich eines LED-Moduls an einem LED-Konverter, das umfasst: Erfassen einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls für eine an dem LED-Modul anliegende erste Versorgungsspannung, bei der eine an das LED-Modul angeschlossene LED-Strecke nicht leitend ist, und bestimmen von wenigstens einem Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme.
  • Ein Beispiel betrifft weiterhin ein Verfahren zum Übermitteln von Informationen von einem LED-Modul an einen LED-Konverter aufweisend einen hochfrequent getakteten Wandler mit einem Transformator, das umfasst eine Aktivieren einer Schaltung zumindest während einer zeitlich begrenzten Startphase um eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast, darzustellen, und eine Erfassung einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls auf der Primärseite des Transformators des hochfrequent getakteten Wandlers.
  • Ein Beispiel betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen von Informationen bezüglich eines LED-Moduls an einem LED-Konverter aufweisend einen hochfrequent getakteten Wandler mit einem Transformator, das umfasst ein Erfassen einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls auf der Primärseite des Transformators des hochfrequent getakteten Wandlers, wobei eine Schaltung auf dem LED-Modul zumindest während einer Startphase eine modulierte Laständerung bewirkt, und Bestimmen von wenigstens einem Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme.
  • Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung Informationen hinsichtlich an einem LED-Modul einzustellender Betriebs- und/oder Wartungsparameter, an einen LED-Konverter zu übermitteln. Dabei sind keine weiteren Anschlüsse oder Verbindung zwischen LED-Konverter und LED-Modul nötig. Es ist keine weitere Komponente außer eine, vorteilhafterweise in ein Halbleitermaterial des LED-Moduls integrierte, Lastmodulationsschaltung nötig. Es muss keine zusätzliche Interaktion mit LED-Modul oder dem LED-Konverter für die Übertragung der Information durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht also eine einfachere Steuerung eines LED-Moduls, sowie eine kostengünstigere und kompaktere Herstellung von LED-Modul und/oder LED-Konverter.
  • Ein Beispiel betrifft auch ein Verfahren zum Bestimmen von Informationen bezüglich eines LED-Moduls an einem LED-Konverter, das umfasst ein Erfassen einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls, wobei eine Schaltung auf dem LED-Modul zumindest während einer Startphase eine modulierte Laständerung bewirkt, und Bestimmen von wenigstens einem Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung anhand einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte (bestehend aus einem erfindungsgemäßen LED-Modul und einem erfindungsgemäßen LED-Konverters).
    Fig. 2
    zeigt eine Stromspannungskennlinie einer LED-Strecke und das erfindungsgemäße Auslesefenster.
    Fig. 3
    zeigt einen Schaltkreis, der eine automatische Deaktivierung der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul ermöglicht.
    Fig. 4
    zeigt ein Beispiel der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul, die eine stromkonstante Last darstellt.
    Fig. 5
    zeigt schematisch die Erfassung einer stromkonstanten Last auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul durch den erfindungsgemäßen LED-Konverter.
    Fig. 6
    zeigt eine Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul, die eine stromveränderliche Last darstellt und insbesondere eine Frequenz der Änderung der Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen LED-Moduls einstellt.
    Fig. 7
    zeigt wie eine Änderung der Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen LED-Moduls an einem Buck-Konverter als Beispiel eines erfindungsgemäßen LED-Konverters gemessen werden kann.
    Fig. 8
    zeigt wie eine Änderung des Stroms durch die Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul mit dem Strom in einem Buck-Konverter des erfindungsgemäßen LED-Konverters korreliert
    Fig. 9
    zeigt ein weiteres Beispiel der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul
    Fig. 10
    zeigt ein weiteres Beispiel der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul
    Fig. 11
    zeigt ein weiteres Beispiel der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul
    Fig. 12
    zeigt ein weiteres Beispiel der Schaltung auf dem erfindungsgemäßen LED-Modul.
  • Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße LED-Leuchte, die aus einem erfindungsgemäßen LED-Modul 1 und einem erfindungsgemäßen LED-Konverter 10 besteht. Der LED-Konverter 10 ist über einen oder mehrere Spannungsanschlüsse 12 mit dem LED-Modul 1 verbunden. Der LED-Konverter 10 versorgt das LED-Modul 1 also mit einer Versorgungsspannung. Der LED-Konverter 10 kann auch zum Betreiben mehrerer LED-Module 1 ausgelegt sein. Vorzugsweise ist die Versorgungsspannung eine Gleichspannung, kann aber auch eine getaktete Spannung oder Wechselspannung sein. Der LED-Konverter 10 weist vorzugsweise einen hochfrequent getakteten Wandler auf, beispielsweise einen Buck-Konverter (Tiefsetzsteller), isolierten Sperrwandler (Flyback Konverter) oder einen resonanten Halbbrücken-Konverter (vorzugsweise isoliert, beispielsweise einen LLC Konverter). Der LED-Konverter 10 kann beispielsweise eine konstante Ausgangsspannung oder einen konstanten Ausgangsstrom an seinen Spannungsanschlüssen 12 ausgeben, wobei die Spannung an diesen Anschlüssen der Versorgungsspannung des LED-Moduls 1 entspricht.
  • Die Versorgungsspannung wird über einen oder mehrere Anschlüsse 2 des LED-Moduls 1 an wenigstens eine daran angeschlossene LED-Strecke 3 (diese umfasst auch eine einzelne LED) angelegt. Die LED-Strecke 3 muss nicht Teil des erfindungsgemäßen LED-Moduls 1 sein, sondern kann eine anschließbare und austauschbare LED-Strecke 3 sein. Das erfindungsgemäße LED-Modul 1 benötigt also lediglich Anschlüsse 2 für wenigstens eine LED-Strecke 3. Die LED-Strecke 3 kann aber auch fest mit dem LED-Modul 1 verbaut sein. Die LED-Strecke 3 kann eine oder mehrere LEDs aufweisen, die beispielsweise wie in Figur 1 gezeigt in Serie geschaltet sind. LEDs einer LED-Strecke 3 können alle gleichfarbig leuchten, d.h. Licht gleicher Wellenlänge emittieren, oder verschiedenfarbig leuchten. Zum Beispiel können mehrere LEDs, vorzugsweise rot-, grün- und blau-leuchtende LEDs, kombiniert werden, um eine Mischstrahlung, vorzugsweise weißes Licht, zu erzeugen.
  • Die LED-Strecke 3 ist wenn sie an die Anschlüsse 2 angeschlossen ist, parallel bezüglich der Versorgungsspannung mit einer Schaltung 4 verschaltet. Die Schaltung 4 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sie für den LED-Konverter 10 eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast, darstellt, wenn die vom LED-Konverter 10 an die Anschlüsse 12 angelegte Versorgungsspannung ungleich Null ist, aber noch so niedrig ist, dass die an die Anschlüsse 2 angeschlossene LED-Strecke 3 noch nicht leitend ist. Die Schaltung 4 kann daher auch als Lastschaltung oder Lastmodulationsschaltung bezeichnet werden.
  • Figur 2 zeigt beispielhaft eine Stromspannungskennlinie einer LED-Strecke 3, bei der ein Strom durch die LED-Strecke in vertikaler Richtung und die Spannung an der LED-Strecke (d.h. die Versorgungsspannung in Figur 1) in horizontaler Richtung aufgetragen ist. Für einen ersten Spannungsbereich (d.h. eine erste Versorgungsspannung 5a innerhalb des Auslesefensters) ist die Spannung an der LED-Strecke 3 ungleich Null, der Strom durch die LED-Strecke 3 ist aber auch noch nahezu Null, da die LED-Strecke 3 nicht leitend ist. Die Versorgungsspannung ist also unterhalb der Durchlassspannung. Die LED-Strecke 3 stellt für den LED-Konverter 10 eine unendliche Last dar. Das LED-Modul 1 nimmt damit keine Leistung über die LED-Strecke 3 auf. In einem zweiten Spannungsbereich (d.h. für eine zweite Versorgungsspannung 5b außerhalb des Auslesefensters) wird die LED-Strecke 3 leitend und es fließt ein Strom durch die LED-Strecke 3, der diese zum Leuchten bringt. Die Versorgungsspannung ist also oberhalb der Durchlassspannung.
  • Die Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 ist beispielsweise so ausgebildet, dass sie aktiviert ist, wenn die erste Versorgungsspannung 5a anliegt, und dadurch eine Last, vorzugsweise eine Wirkungsleistungslast, für den LED-Konverter 10 darstellt. Für die zweite Versorgungsspannung 5b, also im Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3, ist die Schaltung 4 deaktiviert und stellt keine Last für den LED-Konverter dar. Dies ist in Figur 1 durch den Schalter 6 schematisch dargestellt, der die Schaltung 4 abhängig von der anliegenden Versorgungsspannung automatisch aktiviert oder deaktiviert. Die Schaltung 4 kann entweder eine stromkonstante Last oder eine stromveränderliche Last für den LED-Konverter 10 darstellen. Die Schaltung 4 bewirkt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1, obwohl eine LED-Strecke 3 noch nicht leitend ist und keine Leistung aufnimmt. Ein herkömmliches LED-Modul 1 würde im Auslesefenster keine Leistung aufnehmen. Zusätzlich oder alternativ kann die Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 auch so ausgebildet sein, dass sie nur in einer zeitlich begrenzten Startphase des LED-Moduls 1 aktiviert ist.
  • Die Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 im Auslesefenster kann je nach Art der Schaltung 4 stromkonstant oder stromveränderlich sein. Der LED-Konverter 10 kann die Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 bzw. eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 erfassen und basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme auf einzustellende Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls 1 schließen. Der LED-Konverter 10 kann die Betriebs- und/oder Wartungsparameter direkt zur Einstellung oder Regelung des LED-Moduls 1 verwenden. Der LED-Konverter 10 kann die Betriebs- und/oder Wartungsparameter aber auch in einem ihm zugeordneten Speicher ablegen und gegebenenfalls später verwenden, oder die Parameter optisch und/oder akustisch einem Benutzer anzeigen, oder sie an eine weitere Einrichtung, beispielsweise eine Steuereinheit eines Beleuchtungssystems, senden. Das Senden kann entweder drahtlos oder drahtgebunden geschehen und kann entweder automatisch oder nur auf Abfrage von der weiteren Einrichtung durchgeführt werden.
  • Zum Betreiben eines LED-Moduls 1 durch den LED-Konverter 1 der vorliegenden Erfindung können in einer vorzugsweise zeitlich begrenzten Startphase der LED-Leuchte verschiedene Vorgänge ausgeführt werden. Zunächst versorgt der LED-Konverter 10 das LED-Modul 1 beispielsweise mit einer konstanten Versorgungsspannung, vorzugsweise einer konstanten DC-Spannung. Beispielsweise kann der LED-Konverter 10 mit im Vergleich zum Normalbetrieb verringertem Einschaltverhältnis betrieben werden, wodurch eine geringere Ausgangsspannung erreicht wird. Die Versorgungsspannung ist dabei eine erste Versorgungsspannung 5a, d.h. sie liegt im Auslesefenster, das in Figur 2 gezeigt ist. Da die erste Versorgungsspannung 5a ungleich Null ist, wird die Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 aktiviert und stellt eine Last für den LED-Konverter 10 dar. Die Last ist vorzugsweise eine Wirkleistungslast und erzeugt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1. Nun kann der LED-Konverter 10 beispielsweise einen Entladestrom eines Kondensators über diese Last, eine absolute Stromaufnahme der Schaltung 4, eine Frequenz einer Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1, oder ein Tastverhältnis oder eine Amplitude einer Leistungsaufnahmeänderung messen. Basierend auf dem Resultat der Messung kann der LED-Konverter 10 auf Betriebs- und/oder Wartungsparameter schließen. Beispielweise kann der LED-Konverter 10 eine Soll- oder Durchlassspannung oder einen Sollstrom des LED-Moduls bestimmen und diese an das LED-Modul 1 anlegen. Damit wird eine angeschlossene LED-Strecke 3 leitend und der LED-Konverter 10 betreibt das LED-Modul 1 im Leuchtbetrieb. Vorzugsweise wird nun automatisch die Schaltung 4 deaktiviert. Die Schaltung 4 nimmt dadurch keine Leistung im Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3 auf und beeinflusst deshalb nicht den Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3. Der LED-Konverter 10 der LED-Leuchte hat also automatisch das LED-Modul 1 erkannt und die passenden Betriebsparameter eingestellt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Auslesen des LED-Moduls 1 durch den LED-Konverter 10 zeitlich begrenzt erfolgen, indem die Schaltung 4 nur während einer Startphase aufgrund einer vorgegebenen Zeitspanne aktiv ist, sobald eine Versorgungsspannung an das LED-Modul 1 angelegt wird. Diese Versorgungsspannung kann in diesem Fall auch der nominellen Ausgangsspannung des LED-Konverters 10 für den Normalbetrieb entsprechen. Nach dem Anlegen der Versorgungsspannung wird die Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 aktiviert und stellt eine Last für den LED-Konverter 10 dar. Die Last ist vorzugsweise eine sich wiederholt ändernde Wirkleistungslast und erzeugt eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1. Zusätzlich kann in diesem Fall auch die angeschlossene LED-Strecke 3 leitend werden womit der LED-Konverter 10 das LED-Modul 1 im Leuchtbetrieb betreibt. Nun kann der LED-Konverter 10 beispielsweise einen Entladestrom eines Kondensators über diese Last, eine absolute Stromaufnahme der Schaltung 4, eine Frequenz einer Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1, oder ein Tastverhältnis oder eine Amplitude einer Leistungsaufnahmeänderung messen. Basierend auf dem Resultat der Messung kann der LED-Konverter 10 auf Betriebs- und/oder Wartungsparameter schließen. Beispielweise kann der LED-Konverter 10 eine Soll- oder Durchlassspannung oder einen Sollstrom des LED-Moduls bestimmen und diese an das LED-Modul 1 anlegen. Vorzugsweise wird nun automatisch nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne für die Startphase die Schaltung 4 deaktiviert. Die Vorgabe dieser Zeitspanne für die Startphase kann beispielsweise durch eine Zeitladeschaltung festgelegt sein, wobei ein Zeitgeber-Kondensator aufgeladen wird und nach erfolgtem Aufladen des Zeitgeber-Kondensators die Schaltung 4 deaktiviert wird. Die Schaltung 4 nimmt dadurch keine Leistung im dauernden Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3 auf und beeinflusst deshalb nicht den Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3.
  • Figur 3 zeigt einen Schaltkreis, der zumindest ein Teil der Schaltung 4 ist, um diese automatisch zu deaktivieren, wenn die Versorgungsspannung im Bereich der zweiten Versorgungsspannung 5b ist, also oberhalb der Durchlassspannung der LED-Strecke 3 ist. Die Schaltung 4 kann mittels der Transistoren M4 und M3 deaktiviert werden. Mit ansteigender Versorgungsspannung, die vom LED-Konverter 10 bereitgestellt wird und an der Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 anliegt, steigt auch die Spannung am Widerstand R8. Wenn diese Spannung eine Schwellenspannung des Transistors M4 erreicht, schließt dieser und deaktiviert auch den Transistor M3, indem er die Gate-Spannung des Transistors M3 auf Erde legt. Die Schwellenspannung kann beispielsweise 1,4 Volt sein (bei einer Spannung von 12,5 Volt) des LED-Konverters 10). Um Verluste des Spannungsteilers R8 und R10 zu reduzieren, sollten die Widerstandswerte hoch sein, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 kΩ, noch mehr bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 kΩ. Außerdem ist es wichtig, dass der Transistor M3 dazu ausgelegt ist, der maximalen Versorgungsspannung zu widerstehen, die der LED-Konverter 10 angelegen kann, und dass die Spannung am Widerstand R8 nicht die maximale erlaubte Gate-Spannung des Transistors M4 bei normalem Leuchtbetrieb der LED-Strecke 3 übersteigt. Alternativ oder optinoal kann diese Schaltung beispielsweise mittels eines RC-Gliedes so ausgelegt sein, dass sie sich nach Ablauf einer vorgegebenen Startzeit (wobei diese Zeit der Startphase entspricht) deaktiviert, indem der Transistor M3 abhängig davon deaktiviert, also geöffnet wird. Beispielsweise kann parallel zu dem Widerstand R8 ein Kondensator angeordnet sein. Dieser Kondensator kann so ausgelegt sein, dass dieser nach Ablauf der vorgegebenen Startzeit durch die angelegte Versorgungsspannung geladen ist und somit auch die Spannung am parallelen Widerstand R8 soweit gestiegen ist, dass diese Spannung eine Schwellenspannung des Transistors M4 erreicht hat, so dass dieser schließt und den Transistor M3 deaktiviert, indem er die Gate-Spannung des Transistors M3 auf Erde legt.
  • Figur 4 zeigt beispielhaft einen Schaltkreis TL432, der zumindest ein Teil der Schaltung 4 ist, die dazu ausgelegt ist, im Auslesefenster eine stromkonstante Last für den LED-Konverter 10 darzustellen. Die linke Seite der Figur 4 zeigt ein Schaltbild des Schaltkreises, die rechte Seite zeigt ein entsprechendes Ersatzschaltbild für den Schaltkreis TL431 oder TL432. Der konstante Strom ist durch ein Verhältnis der Referenzspannung des Schalkreises TL431 zum Widerstandswert des Auswahlwiderstands R11 (Rcfg) bestimmt. Ein Transistor Q1 wird vorzugsweise dermaßen gesteuert, dass die Spannung an dem Widerstand R11 (Rcfg) immer ungefähr 2,5 Volt beträgt. Ein Minimalstrom von etwa 1 mA sollte durch den Schaltkreis TL431 fließen. Der in Figur 3 gezeigte Schaltkreis kann in Serie mit dem in Figur 4 gezeigten Schaltkreis angeordnet werden, so dass die Serienschaltung aus beiden parallel zu der LED-Strecke auf dem LED-Modul 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die virtuelle Masse GNDX des Schaltkreises der Figur 4 mit dem Drain-Anschluß des Transistors M3 verbunden.
    Über eine stromkonstante Last wie beispielweise in Figur 4 gezeigt kann der LED-Konverter 10 zur Messung des konstanten Stroms beispielweise einen Kondensator 11 entladen. Der konstante Strom durch die Schaltung 4 (der dem Entladestrom des Kondensators 11 entspricht) kann direkt oder indirekt basierend auf entweder der Entladedauer und/oder der Entladerate bestimmt werden. Basierend auf dem Entladestrom kann der LED-Konverter auf die verwendete Schaltung 4 und somit auf das angeschlossene LED-Modul 1 schließen. Ferner kann der LED-Konverter 10 Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls ermitteln, beispielweise anhand abgelegter Tabellen.
  • Das Konzept der Ermittlung des konstanten Stroms durch die Schaltung 4 ist schematisch in Figur 5 dargestellt. Zum Beispiel kann der LED-Konverter 10 beispielhaft als Buck-Konverter ausgeführt sein. Der LED-Konverter 10 ist mit dem Kondensator 11 versehen, der parallel zu den Anschlüssen 12 für die Versorgungsspannung angeschlossen sein kann. Die Spannung an den Anschlüssen 12 wird vom LED-Konverter 10 überwacht. Wenn die Versorgungsspannung durch Öffnen des Schalters 13, welcher in dem LED-Konverter 10 angeordnet ist und vorzugsweise beim Betrieb des LED-Konverters hochfrequent getaktet wird, vom LED-Modul 1 getrennt wird, entlädt sich der Kondensator 11 über die vorzugsweise stromkonstante Last, die durch die Schaltung 4 auf dem LED-Modul 1 dargestellt wird. Die Entladerate, d.h. die Änderung der Spannung des Kondensators, die an den Anschlüssen 12 anliegt, wird vom LED-Konverter 10 vorzugsweise gemessen, um wie beschrieben auf die Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls 1 zu schließen. Beispielweise kann der Widerstand R11, der in Figur 4 gezeigten stromkonstanten Last, bestimmt werden, wenn die Kapazität des Kondensators 11 bekannt ist. Dieser Widerstandswert kann dann den Betriebs- und/oder Wartungsparameter kodieren, d.h. der LED-Konverter 10 kann beispielsweise diesen Widerstandswert mit Betriebs- und/oder Wartungsparametern in abgelegten Tabellen korrelieren.
  • Figur 6 zeigt einen Schaltkreis TLC555, der zumindest Teil der Schaltung 4 ist und dazu geeignet ist, eine Laständerung des LED-Moduls 1 mit einer bestimmten Frequenz, d.h. eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 zu erzeugen. Auf der linken Seite der Figur 6 ist ein Schaltbild, auf der rechten Seite ist ein entsprechendes Ersatzschaltbild für den Schaltkreis TLC555 gezeigt. Beispielsweise kann ein Kondensator C1 zwischen 1/3 und 2/3 der vom LED-Konverter 10 angelegten Versorgungsspannung 5a geladen und entladen werden. Solange die vom LED-Konverter 10 angelegte Versorgungsspannung 5a konstant ist, kann so eine Frequenz der Laständerung, ein Tastverhältnis (Taktverhältnis) der Laständerung oder eine Amplitude der Laständerung (d.h. ein Unterschied zwischen einer Last vor und einer Last nach der Änderung) eingestellt werden. Dies bedingt auch eine Änderung der Leistungsaufnahme mit einer entsprechenden Frequenz, Tastverhältnis (Taktverhältnis) oder einer Amplitude.
  • Die Frequenz f der Änderung ist dabei definiert als f = 1 / R 3 + 2 ⋅ R 4 ⋅ C 1 ⋅ ln 2 ,
    Figure imgb0001
     wobei R3, R4 und C1 Widerstands- bzw. Kapazitätswerte der in Fig. 6 gezeigten Komponenten sind.
  • Das Tastverhältnis (Taktverhältnis) ist durch die AN-Zeit (Thigh) und die AUS-Zeit (Tlow) definiert, wobei T high = R 3 + R 4 ⋅ C 1 ⋅ ln 2
    Figure imgb0002
     und T low = R 4 ⋅ C 1 ⋅ ln 2 .
    Figure imgb0003
  • Eine Änderung des Tastverhältnisses ist sowohl durch eine Änderung der Pulsdauer (Einschaltzeitdauer, AN-Zeit, Thigh) als auch durch eine Änderung der Pausendauer (Ausschaltzeitdauer, AUS-Zeit, Tlow) möglich.
  • Die Größe der Last ist durch den Widerstand R5 und der Konverterspannung VCONV (genauer gesagt das Verhältnis VCONV/R5) bestimmt.
  • Die Schaltung 4 kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie nur während der Startphase der LED-Leuchte aktiviert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Versorgung des Schaltkreises TLC555 mit Hilfe eines Zeitgliedes wie beispielsweise eines RC-Gliedes kann beispielsweise dieses Zeitglied derart ausgelegt sein, dass nur für eine Zeit von beispielsweise 100 Millisekunden die Versorgung für den Schaltkreis TLC555 anliegt und danach aufgrund einer Aufladung des Kondensators des RC-Gliedes über einen Vorwiderstand (ausgehend von der Versorgungsspannung des LED-Modules 1) ein vorgegebener Spannungspegel erreicht wird, der zum Abschalten der Versorgungsspannung Vcc für den Schaltkreis TLC555 führt (Beispiel nicht dargestellt).
  • Beispielsweise kann über die an dem RC-Glied abfallende Spannung die Basis eines Abschalttransistors (nicht dargestellt) angesteuert werden, der die Versorgung Vcc für den Schaltkreis TLC555 auf Masse zieht, sobald das RC-Glied aufgeladen worden ist. Die Ladezeit des RC-Gliedes kann dabei so ausgelegt werden, dass eine Zeit von beispielsweise 100 Millisekunden erreicht wird, wobei diese Zeit der Startphase entspricht. Ein Anlauf des Schaltkreis TLC555 zu Beginn der Startphase kann durch eine hochohmige Speisung direkt von der Versorgungsspannung des LED-Modules 1 erfolgen, wobei diese am Ende der Startphase mittels der am RC-Glied abfallenden Spannung über den Abschalttransistors in einer Art Pull-Down Konfiguration auf Masse gezogen wird. Die Schaltung 4 kann einen steuerbaren Schalter aufweisen, der den Widerstand R5 abhängig vom Ausgangssignal OUT des Schaltkreis TLC555 zu- oder wegschaltet und somit die Laständerung bewirkt.
  • Der in Figur 3 gezeigte Schaltkreis kann in Serie mit dem in Figur 6 gezeigten Schaltkreis angeordnet werden, so dass die Serienschaltung aus beiden parallel zu der LED-Strecke auf dem LED-Modul 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die virtuelle Masse GNDX des Schaltkreises der Figur 6 mit dem Drain-Anschluß des Transistors M3 verbunden. Eine Deaktivierung des Schaltkreises der Figur 6 kann beispielsweise zeitgesteuert erfolgen. Wie bereits bei dem Beispiel der Figur 3 erläutert, kann ein Kondensator parallel zu dem Widerstand R8 angeordnet sein. In diesem Fall wird ebenfalls ein RC-Glied gebildet. Die Ladezeit des RC-Gliedes kann dabei so ausgelegt werden, dass eine Zeit von beispielsweise 100 Millisekunden erreicht wird, wobei diese Zeit der Startphase entspricht. Nach Ablauf der durch die Dimensionierung des RC-Gliedes vorgegebenen Startzeit hat die Spannung am Gate des Transistors 4 eine Schwellenspannung des Transistors M4 erreicht, so dass dieser schließt und den Transistor M3 deaktiviert, indem er die Gate-Spannung des Transistors M3 auf Erde legt. Auf diese Weise kann die Schaltung der Figur 6 nur für eine vorgegebene Startphase aktiviert werden.
  • Wird durch die Schaltung 4 eine sich wiederholend ändernde Laständerung (also eine modulierte Laständerung) erzeugt und ausgegeben, können beispielsweise auch zwei verschiedene Informationen übertragen werden. Beispielsweise kann sowohl die Frequenz als auch das Tastverhältnis der Laständerung geändert werden. In diesem Fall könnte eine erste Information (beispielsweise die Sollspannung) mittels der Frequenz kodiert übertragen werden, während eine zweite Information (beispielsweise der Sollstrom) über das Tastverhältnis kodiert übertragen werden kann. Eine weitere Möglichkeit zur kombinierten Übertragung von zumindest zwei Informationen wäre die entsprechende Änderung der Pulsdauer (Einschaltzeitdauer, AN-Zeit, Thigh) und der Pausendauer (Ausschaltzeitdauer, AUS-Zeit, Tlow) der Laständerung.
  • Die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 kann durch den LED-Konverter 10 beispielsweise durch direkte Strommessung des Stroms durch die Schaltung 4 bestimmt werden. Alternativ kann der LED-Konverter 10 Messungen an einem Buck-Konverter wie in Figur 7 gezeigt durchführen, wobei der Buck-Konverter vorzugsweise ein Teil des LED-Konverters 10 ist. So zeigt zum Beispiel Figur 8, wie der Strom durch die Schaltung 4 und der Strom am Buck-Konverter, der über einen Shunt gemessen wird, korreliert. Figur 8 zeigt oben den Strom "load current" durch Schaltung 4 und den Strom "inductor current" durch Buck-Konverter gegen die Zeit aufgetragen. Der Buck-Konverter stellt dabei nur ein exemplarisches Beispiel für einen hochfrequent getakteten Wandler dar, alternativ kann beispielsweise auch ein isolierten Sperrwandler, Boost-Konverter (Hochsetzsteller) oder einen resonanten Halbbrücken-Konverter (vorzugsweise isoliert, beispielsweise einen LLC Konverter) zum Speisen des LED-Moduls 1 angewendet werden.
  • Der LED-Konverter kann wie in Figur 7 gezeigt einen Buck-Konverter aufweisen. Der Buck-Konverter kann als Konstantstromquelle betrieben werden, also auf einen konstanten Ausgangsstrom regeln. In diesem Fall kann beispielsweise die Ausgangsspannung des Buck-Konverters, also die Spannung, die am Ausgang des LED-Konverters 10 ausgegeben wird und der Spannung über dem LED-Modul 1 entspricht, erfasst und ausgewertet werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Dauer der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit der Ansteuerung des hochfrequent getakteten Schalters des Buck-Konverters überwacht und ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen und somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen.
  • Der Buck-Konverter kann auch als Konstantspannungsquelle betrieben werden, also auf eine konstante Ausgangspannung regeln. In diesem Fall wird eine Laständerung an dem LED-Modul 1 zu einer Änderung des sich einstellenden Spitzenstroms durch den hochfrequent getakteten Schalter während der Einschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters des Buck-Konverters führen, wobei diese Änderung erfasst werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Dauer der Einschaltzeit und des Tastverhältnisses der Ansteuerung des hochfrequent getakteten Schalters des Buck-Konverters überwacht und ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen und somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen. Alternativ kann bei einem Betrieb als Konstantspannungsquelle auch die Höhe des Ausgangsstromes ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen.
  • Der Buck-Konverter kann mit fixem Tastverhältnis bei fixer Frequenz betrieben werden, vorzugsweise in einem nichtlückendem Strombetrieb (continuous conduction mode). Bei einem derartigen Betrieb können die Höhe des Ausgangsstromes und / oder der Ausgangsspannung ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen.
  • Der Buck-Konverter des LED-Konverters 10 kann das LED-Modul 1 beispielsweise in einer Startphase mit einer konstanten Versorgungsspannung versorgen, vorzugsweise einer konstanten DC-Spannung. In diesem Fall wird der Buck-Konverter in der Startphase als Konstantspannungsquelle betrieben. Beispielsweise kann der LED-Konverter 10 mit im Vergleich zum Normalbetrieb verringertem Einschaltverhältnis betrieben werden, wodurch eine geringere Ausgangsspannung erreicht wird. Die Versorgungsspannung kann dabei eine erste Versorgungsspannung 5a sein, d.h. sie kann im Auslesefenster liegen, das in Figur 2 gezeigt ist. Der Buck-Konverter kann in einer Startphase auch das LED-Modul 1 mit einem geregelten Strom versorgen, dann wird der Buck-Konverter vorzugsweise als Konstantstromquelle betrieben.
  • Figur 8 zeigt unten eine vergrößerte Ansicht dieser Auftragung. Je größer die Last der Schaltung 4 ist, desto größer wird ein Tastverhältnis oder ein Peak-Strom am Messwiderstand (Shunt). Abhängig von einem Steuerprinzip des LED-Moduls 1 durch den LED-Konverter 10 kann auch ein Peak-Strom an dem Shunt des Buck-Konverters oder auch eine Änderung des Tastverhältnisses am Buck-Konverter gemessen werden. Die Änderung der Last der Schaltung 4 bzw. der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 kann direkt an dem Shunt am Niederpotentialschalter des Buck-Konverters erfasst werden. Entweder durch eine periodische Änderung des Tastverhältnisses oder eine periodische Änderung des Peak-Stroms, der mit einer periodischen Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 korreliert.
  • Wie bereits erwähnt kann der LED-Konverter 10 beispielsweise einen isolierten Wandler mit einem Transformator zur hochfrequenten Energieübertragung (isoliert, vorzugsweise ein isolierter Sperrwandler) zur Versorgung des LED-Moduls 1 aufweisen. Wenn der LED-Konverter 10 isoliert ausgeführt ist (beispielsweise als isolierter Sperrwandler), also einen Transformator aufweist, kann die Erfassung der Laständerung durch den LED-Konverter 10 auch auf der Primärseite des LED-Konverters 10 erfolgen.
  • Beispielsweise kann bei Anwendung eines isolierten Sperrwandlers der Strom auf der Primärseite des LED-Konverters 10, welcher durch die Primärseite des Transformators fließt, erfasst werden. Dabei kann beispielsweise der Strom durch den Taktschalter, welcher in Serie zu der Primärwicklung des Transformators angeordnet ist, oder aber der Strom durch die Primärwicklung des Transformators vorzugsweise mittels eines in Serie dazu geschalteten Shunts (Strommeßwiderstandes) erfasst werden. Beispielsweise kann anhand des Peak-Stromes an dem Shunt die anliegende Last oder auch die Laständerung des LED-Moduls 1 und somit beispielsweise eine Änderung des Tastverhältnisses an der Primärseite des LED-Konverters 10 gemessen werden. Beispielsweise kann auch die Änderung des primärseitigen Stromes über die Zeit erfasst werden. Beispielsweise kann eine Erfassung der von der Primärseite übertragenen Leistung anhand der Messung des primärseitigen Stromes sowie einer Messung oder zumindest der Kenntnis der den Konverter speisenden Spannung erfolgen. Es wäre beispielsweise möglich, dass dem Konverter eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung wie beispielsweise eine Hochsetzstellerschaltung vorgeschaltet ist, die die Eingangsspannung für den hochfrequent getakteten, isolierten Wandler wie beispielsweise den isolierten Sperrwandlers bereitstellt und auf einen vorgegebenen Wert regelt. Dieser vorgegebene Wert für die von der aktiven Leistungsfaktorkorrekturschaltung geregelte Eingangsspannung für den hochfrequent getakteten Wandler ist aufgrund der Vorgabe (beispielsweise über einen Spannungsteiler) bekannt und kann somit bei der Erfassung der von der Primärseite übertragenen Leistung berücksichtigt werden.
  • Der LED-Konverter kann wie bereits erwähnt einen isolierten Sperrwandler (Flyback-Konverter) aufweisen. Der isolierte Sperrwandler kann als Konstantstromquelle betrieben werden, also auf einen konstanten Ausgangsstrom regeln. In diesem Fall kann beispielsweise die Ausgangsspannung des isolierten Sperrwandler, also die Spannung, die am Ausgang des LED-Konverters 10 ausgegeben wird und der Spannung über dem LED-Modul 1 entspricht, erfasst und ausgewertet werden. Diese Ausgangsspannung kann direkt oder auch indirekt, beispielsweise mittels einer Messung der Spannung an einer primärseitigen Wicklung des Transformators des isolierten Sperrwandlers, erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Dauer der der Ausschaltzeit der Ansteuerung des hochfrequent getakteten Schalters des isolierten Sperrwandlers überwacht und ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen und somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen.
  • Der isolierte Sperrwandler kann auch als Konstantspannungsquelle betrieben werden, also auf eine konstante Ausgangspannung regeln. In diesem Fall wird eine Laständerung an dem LED-Modul 1 zu einer Änderung des Ausgangsstromes führen, wobei diese Änderung erfasst werden kann. Diese Änderung des Ausgangsstromes kann beispielsweise an einer Änderung des sich einstellenden Spitzenstroms durch den hochfrequent getakteten Schalters während der Einschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters des isolierten Speerwandlers führen. Die Überwachung des primärseitigen Stromes durch den hochfrequent getakteten Schalters kann somit zur Überwachung einer Laständerung genutzt werden, um somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen.
  • Der isolierte Sperrwandler kann auch mit fixem Tastverhältnis bei fixer Frequenz betrieben werden. Bei einem derartigen Betrieb können die Höhe des Ausgangsstromes und / oder der Ausgangsspannung ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen. Wenn nur die LED-Strecke des LED-Moduls aktiv ist, dann wird die Ausgangsspannung den Wert der Durchflußspannung der LED-Strecke annehmen. Wenn eine Laständerung durch die Schaltung 4 erfolgt, dann wird die Ausgangsspannung abfallen. Diese Änderung kann als Laständerung erfasst werden.
  • Der LED-Konverter kann wie bereits erwähnt einen isolierten resonanten Halbbrückenwandler wie beispielsweise einen sogenannten LLC-Konverter aufweisen. Der LLC-Konverter kann als Konstantstromquelle betrieben werden, also auf einen konstanten Ausgangsstrom regeln. In diesem Fall kann beispielsweise die Ausgangsspannung des isolierten Sperrwandler, also die Spannung, die am Ausgang des LED-Konverters 10 ausgegeben wird und der Spannung über dem LED-Modul 1 entspricht, erfasst und ausgewertet werden. Diese Ausgangsspannung kann direkt oder auch indirekt, beispielsweise mittels einer Messung der Spannung an einer primärseitigen Wicklung des Transformators des LLC-Konverters, erfasst werden. Wenn nur die LED-Strecke des LED-Moduls aktiv ist, dann wird die Ausgangsspannung den Wert der Durchflußspannung der LED-Strecke annehmen. Wenn eine Laständerung durch die Schaltung 4 erfolgt, dann wird die Ausgangsspannung abfallen. Diese Änderung kann als Laständerung erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die sich aufgrund der Regelschleife einstellende Taktfrequenz des LLC-Konverters überwacht und ausgewertet werden, um eine Laständerung zu erkennen und somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen. Wenn die Regelschleife des LLC-Konverters so ausgelegt ist, dass bei der Laständerung durch die Schaltung 4 ein Frequenzanschlag der Ansteuerung der Halbbrücke des LLC-Konverters erreicht wird, kann auch dies ausgewertet werden, um die Information auszulesen.
  • Der isolierte resonante Halbbrückenwandler wie beispielsweise LLC-Konverter kann auch als Konstantspannungsquelle betrieben werden, indem er bei fixer Frequenz betrieben wird, wobei die Frequenz so gewählt ist, dass die sich ergebende Spannung am Ausgang unterhalb des Wertes der Durchflußspannung der LED-Strecke befindet. In diesem Fall wird eine Laständerung an dem LED-Modul 1 zu einer Änderung des Ausgangsstromes führen, wobei diese Änderung erfasst werden kann. Diese Änderung des Ausgangsstromes kann beispielsweise an der Sekundärseite des LLC-Konverters erfolgen und mittels eines Koppelelements wie beispielsweise eines Stromtransformators auf die Primärseite übertragen werden. Die Überwachung des Ausgangsstromes kann somit zur Überwachung einer Laständerung genutzt werden, um somit eine Information von dem LED-Modul 1 auszulesen.
  • Der LED-Konverter 10 wird beispielsweise in einer Startphase in einem bestimmten Modus betrieben, beispielsweise in einem fix-frequenten Modus oder aber auch als Stromquelle oder Spannungsquelle betrieben werden, um eine Laständerung zu erkennen und somit eine Information der Schaltung 4 auszulesen, die beispielsweise gemäß zumindest einem Protokoll übertragen wird.
  • Die Schaltung 4 kann auch eine digitale Steuereinheit IC1 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, als vorzugsweise modulierte Laständerung verschiedene Arten von modulierten Signalen auszugeben, beispielsweise auch eine bestimmte Pulsfolge als digitale Kodierung (Folge von Nullen und Einsen). Der LED-Konverter 10 kann dazu ausgelegt sein, durch eine Änderung der Versorgungsspannung verschiedene Arten von Informationen, also verschiedene Betriebsparameter und / oder Wartungsparameter von dem LED-Modul 1 abzufragen und auch selektiv eines von mehreren LED-Modulen abzufragen. Die Änderung der Versorgungsspannung kann beispielsweise mittels einer niederfrequenten (im Bereich von wenigen Hertz bis zu einem Kilohertz) oder hochfrequenten Modulation (im mehrerer zehn oder hundert Kilohertz oder bis zum Megahertzbereich) erfolgen.
  • Die digitale Steuereinheit IC1 der Schaltung 4 kann als integrierte Schaltung ausgeführt sein. Beispielsweise kann die integrierte Schaltung als integrierter Steuerschaltkreis mit nur drei oder vier Anschlüssen ausgeführt sein.
  • In einer Ausführungsform mit drei Anschlüssen hätte die digitale Steuereinheit IC1 einen ersten Anschluß Vp, der mit der Versorgungsspannung des LED-Moduls 1 verbunden ist (Fig. 9). Über diesen ersten Anschluß Vp kann die digitale Steuereinheit IC1 mittels des mit diesem Anschluß Vp verbundenen ersten Analog-Digital-Wandlers A/D1 die Versorgungsspannung des LED-Moduls 1 erfassen. Ein zweiter Anschluß Vn ist mit der Masse des LED-Moduls 1 verbunden und ermöglicht eine interne Masseverbindung innerhalb der digitalem Steuereinheit IC1. Ein dritter Anschluß Vdd kann mit einem Kondensator verbunden sein, der mit seinem anderen Anschluß ebenfalls mit Masse des LED-Moduls 1 verbunden ist. Der zweite Anschluß Vp kann intern über eine Diode und eine Schalter Svdd mit dem ersten Anschluß Vp verbunden sein. Dieser Schalter Svdd kann abhängig von einem Vergleicht der aktuell an dem Anschluß Vdd anliegenden Spannung mit einem Referenzwert Ref mittels eines Komperators Comp1 verglichen werden. Abhängig von dem Vergleichsergebnis kann der Schalter Svdd durch die Treibereinheit VddCtrl eingeschaltet werden, wenn der Istwert der Spannung an dem an dem Anschluß Vdd kleiner als der Referenzwert Ref ist. Dann fließt über den Schalter Svdd ein Strom in den Kondensator, der mit dem dritten Anschluß Vdd verbunden ist. Die an dem dritten Anschluß Vdd anliegende Spannung kann als interne Spannungsversorgung für die digitale Steuereinheit IC1 verwendet werden. Der Anschluß Vdd dient in diesem Fall zur Stabilisierung der internen Spannungsversorgung der digitale Steuereinheit IC1.
  • Die digitale Steuereinheit IC1 kann gemäß diesem Beispiel vorab, beispielsweise während der Fertigung oder Bestückung des LED-Moduls 1, programmiert werden. Diese Programmierung der digitale Steuereinheit IC1 kann beispielsweise einen Betriebsparameter des LED-Moduls 1 wie beispielsweise den Sollstrom oder die Sollspannung vorgeben.
  • In die digitale Steuereinheit IC1 ist ein Schaltelement S6 integriert, welches in der Funktion dem Schalter 6 des Beispiels der Fig. 1 entspricht und dazu ausgelegt ist, vorzugsweise als modulierte Laständerung zumindest ein moduliertes Signal oder auch verschiedene Arten von modulierten Signalen auszugeben. Dabei wird die Spannung an dem ersten Anschluß Vp intern durch Schließen des integrierten Schaltelements S6 mit dem zweiten Anschluß Vn direkt oder indirekt, beispielsweise über einen integrierten Widerstand R6, verbunden und somit die Spannung an dem Anschluß Vp auf ein niedrigeres Potential zieht. Beispielsweise kann das modulierte Signal eine bestimmte Pulsfolge sein und als digitale Kodierung (Folge von Nullen und Einsen) ausgegeben werden. Mittels des Schaltelements S6 kann die digitale Steuereinheit IC1 somit beispielsweise in einer Hochlaufphase (also einer zeitlich begrenzten Startphase des LED-Konverters und LED-Moduls 1) eine Information übermitteln, vorzugsweise gemäß dem wenigstens einen Protokoll, das beispielsweise in dem LED-Modul 1 und im LED-Konverter 10 abgelegt ist. Der Strom durch das Schaltelement S6 kann mittels des Widerstandes R6 überwacht werden, wobei das Schaltelement S6 geöffnet werden kann, wenn der Strom durch das Schaltelement S6 und somit den Widerstand R6 zu groß wird. Die Erfassung der über dem Widerstand R6 abfallenden Spannung und somit des dadurch fließenden Stromes kann mittels eines zweiten Analog-Digital-Wandlers A/D2 erfolgen. Das Auslesen und Auswerten der beiden Analog-Digital-Wandler sowie die Ansteuerung des Schaltelements S6 kann durch einen in die digitale Steuereinheit IC1 integrierten Steuerblock "Config and Com" erfolgen. Auch alle weiteren Operationen wie Signalauswertungen und Ausgaben können durch diesen Steuerblock ausgeführt werden.
  • In die digitale Steuereinheit IC1 kann beispielsweise auch eine Sensorik zur Erfassung der Temperatur integriert sein, wodurch die digitale Steuereinheit IC1 als Wartungsparameter eine Übertemperatur oder eine Betriebstemperatur als Information gemäß dem wenigstens einem Protokoll an den LED-Konverter übermitteln kann. Als Wartungsparameter kann die digitale Steuereinheit IC1 beispielsweise auch einen Zähler für die Betriebszeit aufweisen und die digitale Steuereinheit IC1 kann dazu ausgelegt sein, einen Alterungsparameter des LED-Moduls bzw. der LED-Strecke oder eine Betriebszeitdauer des LED-Moduls als Wartungsparameter auszugeben. Die digitale Steuereinheit IC1 kann auch eine Überspannung an dem LED-Modul 1 erfassen und eine entsprechende Fehlermeldung als Wartungsparameter ausgeben. Optional oder alternativ kann durch Schließen des Schaltelements S6 die LED-Strecke des LED-Moduls 1 überbrückt und somit vor der Überspannung geschützt werden.
  • In der Fig. 10 ist eine Ausführungsform der digitalen Steuereinheit IC1 mit vier Anschlüssen dargestellt. Die digitalen Steuereinheit IC1 weist einen vierten Anschluß Cfg auf, an diesen kann ein Konfigurationselement wie beispielsweise ein Widerstand Rcfg (Auswahlwiderstand R11) angeschlossen sein. Mit diesem vierten Anschluß Cfg kann intern eine steuerbare Stromquelle Icfg verbunden sein. Die über dem Widerstand Rcfg abfallende Spannung, die sich aufgrund des durch die steuerbare Stromquelle Icfg eingespeisten Stromes und des Widerstandswertes des Widerstandes Rcfg ergibt, kann durch den Steuerblock "Config and Com" der digitalen Steuereinheit IC1 über einen dritten Analog-Digital-Wandler A/D3 erfasst werden. Diese erfasste Spannung an dem vierten Anschluß Cfg kann einen Betriebsparameter des LED-Moduls 1 wie beispielsweise den Sollstrom oder die Sollspannung vorgeben. Optional kann auch beispielsweise ein temperaturabhängiger Widerstand zwischen dem vierten Anschluß Cfg und dem dritten Anschluß Vdd angeordnet sein. Der temperaturabhängige Widerstand kann derart ausgelegt sein, dass sich sein Widerstand bei einer Übertemperatur auf dem LED-Modul 1 stark ändert, wodurch sich auch die Spannung an dem vierten Anschluß Cfg ändert. Diese Änderung kann durch die digitale Steuereinheit IC1 erfasst werden und es kann beispielsweise als Wartungsparameter eine Übertemperatur als Information gemäß dem wenigstens einem Protokoll an den LED-Konverter übermittelt werden. Beispielsweise kann als temperaturabhängiger Widerstand ein NTC angewendet werden, der bei zu hoher Temperatur seinen Widerstand absenkt, wodurch die Spannung am vierten Anschluß Cfg ansteigt. Die steuerbare Stromquelle Icfg kann beispielsweise nur beim Start der digitalen Steuereinheit IC1 aktiv sein, um den Wert des Widertandes R11 auszulesen, während im Dauerbetrieb des LED-Moduls 1 nur die sich über den Spannungsteiler aus temperaturabhängigen Widerstand und Widerstand R11 ergebende Spannung zum Erkennen einer Übertemperatur überwacht wird.
  • Im Unterschied zu den Beispielen der Fig. 9 und 10 ist in dieser Variante der Fig. 11. der Schalter nicht als integriertes Schaltelement S6 sondern als externer Schalter 6 analog zu dem Beispiel der Fig. 1 ausgeführt. Dieser Schalter 6 wird über einen fünften Anschluß Sdrv durch die digitale Steuereinheit IC1 angesteuert. In Serie zu dem Schalter 6 ist ein Widerstand R6 angeordnet. Der Strom durch den Widerstand R6 kann anhand der über dem Widerstand R6 abfallenden Spannung mittels eines sechsten Anschluß Imon durch die digitale Steuereinheit IC1 erfasst und überwacht werden.
  • Das Beispiel der Fig. 12 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der digitalen Steuereinheit IC1. Dieses Beispiel weist wie das Beispiel der Fig. 10 die Anschlüsse Vp, Vn und Vdd auf. Auch ist der vierte Anschluß Cfg vorhanden, an diesem ist wiederum ein Widerstand R11 (Riled) als Konfigurationselement angeschlossen. Weiterhin weist die digitale Steuereinheit IC1 zwei weitere Anschlüsse auf. An einen weiteren Anschluß Vovt ist ein Widerstand Rovt, welcher ein temperaturabhängiger Widerstand ist, angeschlossen. Mit der Überwachung des Widerstandswertes dieses Widerstandes Rovt kann eine Übertemperatur erkannt werden. Dazu kann in der digitalen Steuereinheit IC1 eine weitere steuerbare Stromquelle angeordnet sein, die einen Strom an dem weiteren Anschluß Vovt ausgibt, der in den Widerstand Rovt fließt. Abhängig vom aktuellen Widerstandswert, der anhand der erfassten Spannung an diesem Anschluß Vovt überwacht wird, kann die digitale Steuereinheit IC1 auf eine Übertemperatur auf dem LED-Modul 1 schließen. In analoger Weise kann über eine weitere steuerbare Stromquelle an dem weiteren Anschluß Vitm ein Strom in den daran angeschlossenen temperaturabhängigen Widerstand Ritm gespeist werden, und vom aktuellen Widerstandswert, der anhand der erfassten Spannung an diesem Anschluß Vitm überwacht wird, kann die digitale Steuereinheit IC1 auf die Betriebstemperatur auf dem LED-Modul 1 schließen. Abhängig vom Wert der erfassten Betriebstemperatur kann diese als Information genau so wie eine Übertemperatur als Information gemäß dem wenigstens einem Protokoll an den LED-Konverter übermittelt werden. Die Information über die Betriebstemperatur kann durch den LED-Konverter ausgewertet werden, wobei eine intelligente Rückregelung des Stromes durch das LED-Modul 1 erfolgen kann, ohne dass eine Übertemperatur erreicht werden muß.
  • Der Schalter 6 bzw. das Schaltelement S6 führt erfindungsgemäß weitere Funktionen auf dem LED-Modul 1 aus, welche durch die digitale Steuereinheit IC1 gesteuert werden können. So kann kann gemäß einer ersten Variante der Erfindung ein Nachglimm-Schutz ermöglicht werden. Die digitale Steuereinheit IC1 ist eingerichtet zu erkennen, wann das LED-Modul 1 abgeschaltet werden soll oder bereits durch Wegschalten der Versorgungsspannung abgeschaltet worden ist. Um durch parasitäre Effekte oder verbliebene Restladungen eingekoppelte Spannungen zu vermeiden, kann der Schalter 6 bzw. das Schaltelement S6 geschlossen werden, um ein Glimmen der LED aufgrund der eingekoppelten Spannungen zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ein Schutz des LED-Moduls 1 vor Überspannungen ermöglicht werden, indem bei Überspannung an dem Versorgungseingang des LED-Moduls 1 der Schalter 6 bzw. das Schaltelement S6 zumindest kurzzeitig geschlossen wird, um die Überspannung abzubauen bzw. die LED zu schützen. Somit kann auch ein Schutz vor Überspannungen beim Trennen des LED-Moduls 1 von dem LED-Konverter im Betrieb des LED-Moduls 1 ermöglicht werden, also ein sogenannter "Hot-Plug" Schutz. Ein derartiges Abtrennen kann sowohl ungewollt durch einen plötzlichen Kontaktunterbruch in der Versorgungsleitung oder auch durch einen Nutzerfehler durch einen Eingriff, wie beispielsweise einen Wechsel des LED-Moduls 1 während des Betriebs, auftreten.
  • Der LED-Konverter 10 kann durch eine selektive Änderung der Versorgungsspannung für das LED-Modul 1 einen Wechsel des LED-Moduls in einen Kommunikationsmodus bewirken, und dann kann der LED-Konverter 10 die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 erfassen und gemäß dem wenigstens einen Protokoll, das beispielsweise in dem LED-Modul 1 und im LED-Konverter 10 abgelegt ist, dekodieren. Beispielsweise kann somit der LED-Konverter 10 verschiedene Informationen von dem LED-Modul 1 abfragen, wobei für jede Abfrage ein spezifisches Protokoll hinterlegt sein kann. Somit wird ohne zusätzliche Leitungen oder Pins einen bidirektionaler Kommunikationspfad zwischen dem LED-Modul und dem LED-Konverter ermöglicht.
  • Die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 kann abhängig von einem Wert der ersten Versorgungsspannung 5a gemäß einem von mehreren vorgegebenen Protokollen bewirkt werden und somit eine unterschiedliche Laständerung gemäß einem von mehreren vorgegebenen Protokollen bewirkt werden.
  • Es werden von der vorliegenden der Erfindung drei Konzepte zur Erfassung der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1 durch den LED-Konverter 10 bevorzugt. Zum einen das Bestimmen einer stromkonstanten Last, wobei der konstante Strom beispielweise über eine Entladerate eines Kondensators am LED-Konverter 10 gemessen werden kann. Zum anderen durch Bestimmen einer Frequenz der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1, beispielweise durch direktes Erfassen des Stroms auf der Konverterseite. Und schließlich durch indirektes Erfassen mittels Bestimmen eines Peak-Stroms innerhalb des LED-Konverters, der beispielsweise einen isolierten Sperrwandler oder Buck-Konverter aufweist, der über einen Shunt gemessen wird. Der Peak-Strom folgt der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls 1.
  • Zusammenfassend schlägt die vorliegende Erfindung vor, Informationen von einem LED-Modul 1 an einem LED-Konverter 10 zu übermitteln, die auf an dem LED-Modul 1 einzustellende Betriebs- und/oder Wartungsparameter schließen lassen. Der einzustellende Betriebsparameter kann beispielsweise der Sollstrom oder die Sollspannung sein. Dazu ist erfindungsgemäß auf dem LED-Modul eine Schaltung 4 (Lastmodulationsschaltung) vorgesehen, die beispielsweise in einem Spannungsbereich einer ersten Versorgungsspannung 5a, die ungleich Null ist und bei der eine an das LED-Modul 1 angeschlossene LED-Strecke 3 nicht leitend ist, eine Last für den LED-Konverter darstellt, und in einem Spannungsbereich einer zweiten Versorgungsspannung 5b, die ungleich Null ist und bei der eine angeschlossene LED-Strecke 3 leitend ist, keine Last für den LED-Konverter 10 darstellt. Die Schaltung 4 kann auch nur zeitweise aktiviert sein, vorzugsweise nur während einer Startphase der LED_Leuchte. Die Last kann konstant oder wiederholt veränderlich (moduliert) sein, beispielsweise gemäß einem vorgegebenen Protokoll. Es kann beispielsweise eine modulierte Laständerung erfolgen, beispielsweise gemäß einem vorgegebenen Protokoll. Die Leistungsaufnahme kann von dem LED-Konverter 10 erfasst werden, insbesondere auch eine Änderung der Leistungsaufnahme (Amplitude, Frequenz, Tastverhältnis). Dadurch kann der LED-Konverter 10 die Betriebs- und/oder Wartungsparameter bestimmen. Die Übermittlung dieser Informationen zwischen dem LED-Modul 1 und dem LED-Konverter 10 bedarf keiner zusätzlichen Anschlüsse (nur den Anschluss der Versorgungsspannung). Außerdem ist keine Interaktion mit LED-Modul 1 und/oder LED-Konverter 10 nötig. Dadurch werden die Nachteile des bekannten Stands der Technik verbessert.

Claims (17)

  1. LED-Modul (1), das aufweist:
    - einen Versorgungseingang (12) zum Versorgen des LED-Moduls (1) mit einer Versorgungsspannung;
    - Anschlüsse (2) für eine LED-Strecke (3);
    - eine mit dem Versorgungseingang (12) und den Anschlüssen (2) verbundene Schaltung (4, IC1, S6), die dazu ausgebildet ist, eine Last, vorzugsweise eine Wirkleistungslast darzustellen, wenn in einer Startphase ein konstanter Strom an dem LED-Modul (1) angelegt wird, und
    die dazu ausgebildet ist, keine Last darzustellen, wenn die Startphase abgelaufen ist,
    wobei
    die Schaltung (4, IC1, S6) einen Schalter (S6) aufweist, mittels dem eine stromveränderliche Last (R6) an den Anschlüssen (2) zu- und abschaltbar ist, und die Schaltung (4, IC1, S6) dazu ausgebildet ist, in der Startphase durch eine Ansteuerung des Schalters (S6) eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) gemäß wenigstens einem vorgegebenen Protokoll zu bewirken, um Informationen in der Startphase über den Versorgungseingang (12) zu übertragen, dadurch charakterisiert, dass
    die Schaltung (4, IC1, S6) dazu ausgebildet ist, eine Überspannung an dem Versorgungseingang (12) zu erkennen und/oder zu erkennen, wann das LED-Modul (1) abgeschaltet werden soll oder durch Wegschalten der Versorgungsspannung abgeschaltet worden ist, und durch eine Ansteuerung des Schalters (S6) die LED-Strecke (3) durch Schließen des Schalters (S6) vor einer Überspannung zu schützen, wenn von der Schaltung (4, IC1, S6) eine Überspannung an dem Versorgungseingang (12) ermittelt wird und/oder ein Nachglimmen der LED-Strecke (3) zu unterdrücken, wenn von der Schaltung (4, IC1, S6) ermittelt wird, dass das LED-Modul (1) abgeschaltet werden soll oder ist.
  2. LED-Modul (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltung (4) dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls (1) durch die Änderung der Leistungsaufnahme gemäß dem wenigstens einen vorgegebenen Protokoll zu kodieren.
  3. LED-Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine vorgegebene Protokoll eine Frequenz und/oder eine Amplitude und/oder ein Tastverhältnis der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) vorgibt.
  4. LED-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
    die Schaltung (4) derart ausgelegt ist, dass die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) abhängig von einem Wert der ersten Versorgungsspannung (5a) gemäß einem von mehreren vorgegebenen Protokollen bewirkt wird.
  5. LED-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
    die Schaltung (4) eine Timer-Schaltung (6) umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Frequenz der Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) vorzugeben.
  6. LED-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
    wenigstens ein Sensor auf dem LED-Modul (1) vorgesehen ist, der dazu ausgelegt ist einen elektrischen Parameter der Schaltung (4) zu beeinflussen, wobei vorzugsweise
    der wenigstens eine Sensor ein Lichtsensor mit lichtabhängigem Widerstand ist, und
    der Lichtsensor so mit der Schaltung (4) verbunden ist, dass eine Änderung des lichtabhängigen Widerstands den Lastwiderstand der Schaltung (4) verändert.
  7. System (1, 10) aufweisend
    - ein LED-Modul (1) gemäß Anspruch 2, oder einem der Ansprüche 3 bis 6 rückbezogen auf Anspruch 2, und
    - einen an den Versorgungseingang (12) des LED-Moduls (1) angeschlossenen LED-Konverter (10), aufweisend einen hochfrequent getakteten Wandler, vorzugsweise einen isolierten Sperrwandler,
    wobei der hochfrequente Wandler einen Transformator aufweist, und wobei der hochfrequent getaktete Wandler zumindest in einer Startphase als Konstantstromquelle betrieben werden kann und dazu ausgelegt ist,
    während der Startphase eine Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) auf der Primärseite des Transformators des hochfrequent getakteten Wandlers zu erfassen, und
    basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme wenigstens einen Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls (1) zu bestimmen.
  8. System (1, 10) gemäß Anspruch 7, wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist, den wenigstens einen bestimmten Betriebs- und/oder Wartungsparameter:
    - zur Einstellung oder Regelung des Betriebs des LED-Moduls (1) zu verwenden,
    - in einem zugeordneten Speicher abzulegen,
    - optisch und/oder akustisch anzuzeigen, und/oder
    - über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle, ggf. auf externe Abfrage hin, auszusenden.
  9. System (1, 10) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der wenigstens eine Betriebs- und/oder Wartungsparameter ein Sollstrom durch eine an das LED-Modul (1) angeschlossene LED-Strecke (3), ein Alterungsparameter,
    eine Betriebszeitdauer, und/oder ein Spektrum eines von der LED-Strecke (3) emittierten Lichts ist.
  10. System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, 2. wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist, das LED-Modul (1) basierend auf dem wenigstens einen bestimmten Betriebs- und/oder Wartungsparameter zu identifizieren.
  11. System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist,
    durch Einstellen eines ersten Versorgungsstromes oder eines zweiten Versorgungsstromes für das LED-Modul (1) selektiv zwischen einem Modus zur Erfassung einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) und einem Modus zum Leuchtbetrieb einer an das LED-Modul (1) angeschlossenen LED-Strecke (3) zu wechseln.
  12. System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist, eine Spannungsmessung zur direkten Erfassung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) durchzuführen.
  13. System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist, eine indirekte Erfassung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) durchzuführen, wobei vorzugsweise der LED-Konverter dazu ausgelegt ist, eine Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) durch eine Änderung eines Tastverhältnisses einer Taktung des LED-Konverters (10) zu erfassen.
  14. System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der LED-Konverter (10) dazu ausgelegt ist
    - einen Kondensator (11) über eine Last des LED-Moduls (1) zu entladen,
    - einen Entladestrom des Kondensators (11) direkt, oder indirekt über eine Entladezeit zu bestimmen, und
    - den wenigstens einen Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls (1) basierend auf diesem Entladestrom zu bestimmen.
  15. LED-Leuchte, aufweisend ein System (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Systems (1, 10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14 oder einer Leuchte gemäß Anspruch 15, aufweisend die Schritte:
    Aktivieren der Schaltung (4, IC1, S6) zumindest während der Startphase um
    die Änderung der Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) gemäß dem vorgegebenen Protokoll durch die Schaltung (4) zu bewirken,
    charakterisiert durch
    Ansteuerung des Schalters (S6) um die LED-Strecke (3) durch Schließen des Schalters (S6) vor einer Überspannung zu schützen, wenn von der Schaltung (4, IC1, S6) eine Überspannung an dem Versorgungseingang (12) ermittelt wird und/oder
    Ansteuerung des Schalters (S6) um durch Schließen des Schalters (S6) ein Nachglimmen der LED-Strecke (3) zu unterdrücken, wenn von der Schaltung (4, IC1, S6) ermittelt wird, dass die LED-Strecke (3) abgeschaltet werden soll oder ist.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, das zusätzlich die Schritte umfasst:
    Erfassen einer Leistungsaufnahme des LED-Moduls (1) durch den hochfrequent getakteten Wandler, und
    Bestimmen der Betriebs- und/oder Wartungsparameter des LED-Moduls (1) basierend auf der erfassten Leistungsaufnahme.
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