EP3082383A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer lebenserwartungs-information eines led-moduls - Google Patents

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EP3082383A1
EP3082383A1 EP16165482.7A EP16165482A EP3082383A1 EP 3082383 A1 EP3082383 A1 EP 3082383A1 EP 16165482 A EP16165482 A EP 16165482A EP 3082383 A1 EP3082383 A1 EP 3082383A1
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EP
European Patent Office
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voltage
led module
jump
minimum
detected
Prior art date
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EP16165482.7A
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English (en)
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EP3082383B1 (de
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Bernhard Wuppinger
Markus Rhein
Julia Pölzl
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Siteco GmbH
Original Assignee
Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
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Publication date
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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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/58—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving end of life detection of LEDs

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a life expectancy information of an LED module with a plurality of LEDs.
  • LEDs typically have a longer life expectancy than traditional bulbs such as e.g. Light bulbs or even compact fluorescent lamps. Nevertheless, there is also a need for LED modules to detect an imminent failure of the LED module. In particular, it is important to detect an imminent failure of the LED module, which is not due to a failure of one of the LEDs, but to a different aging of the LED module. These other aging phenomena typically lead to a failure of the LED module much more often and earlier than the aging of the LEDs themselves.
  • LEDs heat up significantly less than e.g. Lightbulbs. Due to the small size of the LEDs, however, there is still a high heat development at the location of the LEDs and at the location of the solder joints, with which the LEDs are electrically connected to the LED module and mechanically attached to the LED module. In particular, with frequent switching on and off of the LED module, it is therefore at the location of the solder joints to high temperature fluctuations.
  • the detection of the forward voltages may, for example, be followed by an A / D converter, wherein the forward voltages detected by the A / D converter are stored in a memory array of a micro-controller.
  • the times at which the detection takes place can be at regular intervals from each other.
  • a D / A converter can read forward voltages at a fixed clock rate.
  • the forward voltage can be tapped at the positive and negative terminals of the LED module.
  • the LED module may be configured to be powered by a constant current source. This is the case in particular when the LED module does not have its own control electronics.
  • the LED module comprises a plurality of LEDs connected in series.
  • the forward voltage can also be tapped off directly at the positive and negative terminals of this series connection.
  • the LEDs of the LED module are supplied by a constant current source.
  • the LEDs of the LED module can be soldered on a printed circuit board.
  • the solder can be a soft solder or a brazing alloy.
  • tin solders can be used. These may have different proportions of tin and lead with low levels of iron, antimony, copper and nickel.
  • the minimum jump voltage is more than 200 mV, in particular more than 500 mV and / or the jump duration is less than 50 ms, in particular less than 10 ms, long.
  • the minimum jump voltage is more than 1 V or more than 2V and / or the jump duration is less than 5 ms or less than 2 ms.
  • a minimum negative jump voltage is defined and for positive voltage jumps, in which the Forward voltage to a higher value jumps, a positive minimum jump voltage is defined, wherein the positive minimum jump voltage is different from the negative minimum jump voltage.
  • both positive and negative voltage fluctuations are detected as voltage jumps.
  • positive voltage jumps in which the forward voltage at the LED module suddenly rises, are an even more reliable sign of an imminent failure than negative voltage jumps.
  • more positive voltage jumps can be detected and taken into account in the determination of the life expectancy information.
  • the minimum jump voltage, from which a voltage jump is detected is determined relative to the forward voltage.
  • the minimum jump voltage may be 0.05% of the forward voltage.
  • the minimum jump voltage may be 0.1%, 0.3%, 1% or 3% of the forward voltage. In this case, the minimum jump voltage can be determined relative to the instantaneous forward voltage or relative to the time-averaged forward voltage.
  • the minimum jump voltage at which a voltage jump is detected is an error criterion that, like other error criteria, can be defined according to the application (ambient temperature ranges, LED, PCB material, ). Preferably, minimum jump voltages between 0.3 and 2.0 V are defined.
  • the first alarm information can therefore refer to a first early warning.
  • a first voltage jump will occur relatively early in the life cycle of an LED module, e.g. at a time when the probability of default is still below 10%.
  • a first-time voltage jump of this kind can already indicate that a probability of an early failure has already reached 50%.
  • the second alarm information refers to detecting more than a predetermined number of voltage jumps within a given period of time, i.e., a predetermined amount of voltage jumps. that a certain frequency of voltage jumps has already been reached.
  • the predetermined period typically only refers to a switched-on period of the LED module.
  • the second alarm information is compared to the first alarm information typically an even more reliable sign of aging of the LED module or solder joints of the LED module, so that an early failure of the LED module is to be feared.
  • the outputting of the first and / or second alarm information comprises outputting an audible and / or visual warning signal, in particular putting the LED module into a blinking mode.
  • a warning signal can be output even with other alarm information than the above-mentioned first and / or second alarm information.
  • a warning signal may be issued when a concretely calculated remaining life expectancy of the LED module is less than a predetermined minimum life expectancy.
  • the issuing of a warning signal can also take place immediately after the detection of voltage jumps.
  • a user can be informed immediately about a forthcoming failure without delay. This has the further advantage that the user may possibly realize that the aging of the LED module may be due to a particular operating mode.
  • the LED module is installed in a lampshade, in which not enough heat can be dissipated, it makes sense that the user is informed immediately about the voltage jumps.
  • a marker is set such that a warning signal is output the next time the LED module is switched on.
  • the user can be informed of the imminent failure the next time the LED module.
  • the determination of the life expectancy information can also be effected as a function of the detected temperature. For example, it can be considered that a higher life expectancy of the LED module is generally expected to be shorter.
  • the predetermined settling time can be generously selected.
  • the predetermined settling time to be awaited may be 1 second, 5 seconds, or 30 seconds.
  • more than 20 and / or less than 200 forward voltages are stored in the memory array. In other embodiments of the invention, it may also be provided that only 10 forward voltages are stored or more than 500 forward voltages are stored.
  • the memory array may be provided that only a certain subset of the detected forward voltages are stored in the memory array. For example, every second or every third detected forward voltage may be stored in the memory array.
  • the method further comprises a step of averaging a plurality of detected forward voltages to obtain a time-averaged forward voltage, wherein comparing a currently detected forward voltage with one or more previously detected forward voltages comprises the currently detected forward voltage compare the time averaged forward voltage.
  • Comparing the currently detected forward voltages with a time averaged forward voltage has the effect that single small outliers in the forward voltage sense are not used for comparison with the currently sensed forward voltage. Since these smaller outliers are typically due to noise in the detection of the forward bias, it may be useful not to consider them in determining the voltage jumps.
  • Determining the time-averaged forward voltage may be over a predetermined time, which may be, for example, 0.1 second, 1 second, 10 seconds, or 1 minute.
  • the life expectancy information comprises a failure probability, wherein the failure probability is determined based on a magnitude and / or a frequency of voltage jumps, the failure probability being determined in particular in proportion to the magnitude and / or the frequency of voltage jumps.
  • the calculation may be made by a formula in which as factors both an average jump voltage of the last detected voltage jumps and the frequency and / or cumulative frequency of voltage jumps occur.
  • the determined failure probability does not necessarily have to be determined exactly proportional to the height and / or the frequency of the voltage jumps. It is also conceivable that the probability of failure is determined by a formula in which there is a proportionality to the height and / or the frequency of voltage jumps only in certain sections.
  • the method further comprises a step of determining a difference of the detected forward voltage from a reference forward voltage, wherein the probability of failure is determined proportional to the difference.
  • the determination of the probability of failure can thus be proportional to the said difference and the height and / or the frequency of the voltage jumps.
  • the aforementioned object is also achieved by a device which is designed to carry out the method according to one of the abovementioned embodiments.
  • the device further comprises a bus interface and / or a radio interface, which is designed to output the life expectancy information.
  • a bus interface and / or a radio interface which is designed to output the life expectancy information.
  • the radio interface can be a WLAN module that is designed to record a radio connection with a WLAN and with the Internet.
  • it may also be a radio module, which is adapted to receive a connection with a mobile network and thus connect to the Internet.
  • the device may communicate about the life expectancy information over the Internet.
  • the life expectancy information may be communicated to a maintenance company. The employees of the maintenance company then know that soon LED modules have to be replaced.
  • an LED module comprising a printed circuit board, a plurality of LEDs soldered on the circuit board and a device according to the invention.
  • the LED module comprises a plurality of serially connected LEDs, e.g. at least 10 or 30 LEDs in series.
  • the device is a plug-in device which is adapted to be plugged onto an LED module and / or on an electronic ballast device.
  • the device can be simply clamped to the positive and negative terminal of the LED module.
  • the plug-in device may have a temperature sensor which is arranged on the plug-in device so that it faces the LED module in the plugged state, that is, can determine the temperature of the LED module.
  • the LED module has a constant current source for supplying the LEDs with a constant current, wherein the constant current source is designed to reduce the constant current when the device has a first and / or a second alarm information outputs.
  • the LED module can be "spared” if it is recognized that aging of the LED module has already progressed so far that a failure of the LED module threatens.
  • the reduced power is accompanied by a reduced luminous flux for the user.
  • the visibly reduced luminous flux is a sign to the user that the LED module has already undergone some aging and may therefore require an early replacement of the LED module.
  • the LED module may include first and second LEDs, wherein in normal operation the first LEDs are lit, but the second LEDs are off.
  • the LED module may then be configured to perform a switching operation instead of a reduction of the constant current in order to switch a supply current from the first LEDs to the second LEDs.
  • FIG. 1 shows an exemplary simplified circuit diagram 100 of an arrangement of AC voltage source 110, electronic ballast 120, device 130 and LED module 140.
  • the electronic ballast 120 includes, among other things, a rectifier, which converts the AC voltage of the AC voltage source 110 into a DC voltage.
  • the DC voltage is supplied to the LED module 140 via a positive feed 122 and a negative feed 124.
  • a supply line to the device 130 is discharged at a positive contact 123.
  • a negative feed line is discharged to the device 130.
  • the contacts 123, 125 can be realized, for example, by a plug connection, so that the device 130 can be added by simply plugging it into an existing arrangement of electronic ballast 120 and LED module 140. At least some of the LEDs 142 of the LED module 140 are preferably connected in series (in FIG Fig. 1 not shown).
  • the device 130 further comprises a bus port 150, via which the device can provide certain life expectancy information via the LED module 140 to further electronic processing devices (in FIG Fig. 1 not shown).
  • Fig. 2 shows a flowchart of a method according to the invention for determining a life expectancy information.
  • step S10 the LED module or an electronic ballast device ECG is turned on.
  • step S20 the endless loop begins, in which the voltage jumps are detected.
  • step S30 it is checked whether the LED module is being dimmed or there is still a transient phase after switching on the LED module. If this is the case, the system waits in step S40 and checks again in step S30 whether it is still dimming or whether a transient phase is still running.
  • step S50 the method continues in step S50 and takes a new reading of a forward voltage.
  • step S60 it is then checked whether this is the first measured value after dimming or settling. If so, in step S62 all values in an evaluation array serving as a storage array are set to this new measured value. If not, the method continues in step S70 and the maximum value in the evaluation array (in the following: maximum value) and the minimum value in the evaluation array (in the following: minimum value) are determined.
  • step S80 it is checked whether a difference between the maximum value and the new measured value is greater than the minimum step voltage, 60 mV in the present example. If not, the method continues in step S90 and checks whether a difference between the minimum value and the new measured value is greater than the minimum step voltage, here: 60 mV. If not, in step S100 all measured values in the evaluation array are shifted one place "into the past" and in step S110 the new measured value is stored in the "youngest" position.
  • step S70 provision may be made for a time-averaged average value to be determined in step S70 instead of determining the maximum and minimum values. This can e.g. be done by averaging all forward voltages stored in the evaluation array.
  • steps S80 and S90 a comparison can then be made with this time-averaged forward voltage. For example, in step S80, it may be determined whether the current forward voltage is greater than the (predetermined) minimum positive skip voltage over the time averaged forward voltage and, in step S90, it may be determined whether the current forward voltage is greater than the (predetermined) minimum negative skip voltage below time averaged forward voltage is. In these cases, fatigue of at least one solder joint can be detected in step S92.
  • step S100 If one of the checks in step S100 or step S110 has shown a positive result that the minimum difference has thus been exceeded, it is determined internally in step S92 that at least one soldering point begins to tire. Then, in step S94, a marker for a message is set to the higher-level system or set for signaling at power-up.
  • the endless loop may be terminated here, in other embodiments, however, it may be provided that the endless loop be continued, e.g. to record further life expectancy information and output it via a bus.
  • step S120 the endless loop is terminated when the ECG or the LED module is turned off.
  • FIGS. 3 to 5 show exemplary waveforms of the forward voltage and the operating current of the LED module.
  • FIG. 3 represents the horizontal axis time, with a unit of 1 second per horizontal section 301.
  • forward voltage and operating current are plotted, with units 2 V and 100 mA per vertical section 302th
  • Fig. 3 refers to a scenario in which the LED module is first turned on, then turned off and on again. Accordingly, the operating current 310 is first constant at the designated current value of the constant current source, labeled 311 on the left axis, then suddenly drops to a zero current value, designated 312, at time 305 of turn-off and rises at turn-on 306 steeply back to the intended current value.
  • a transient 321 is observed in the voltage curve 320, in which the voltage drops within about 0.5 seconds to a stable voltage value.
  • a first voltage fluctuation 322 has a voltage swing of just under 1 V. Depending on the selected embodiment of the invention, this may or may not already be recognized as a voltage jump.
  • a second voltage fluctuation has a voltage swing of a good 2 V and would typically be detected as a voltage jump. After this voltage jump, the forward voltage of the LED module settles to a new, approximately 2 V lower stable voltage value.
  • Fig. 4 shows a scenario in which the LED module is continuously on.
  • the operating current curve 410 is thus substantially constant.
  • the voltage curve 420 fluctuates continuously and has a plurality of voltage fluctuations 421, 422, 423, 424 and 425, which are detected by a method according to the invention as voltage jumps 421, 422, 423, 424 and 425.
  • further voltage fluctuations in Fig. 4 not provided with reference numerals
  • too low a minimum jump voltage can cause noise to be erroneously detected as a voltage jump.
  • the LED module is also on throughout the time shown.
  • the operating current curve 510 is thus constant except for low noise. Variations are present in the voltage curve 520, in particular a voltage fluctuation 521 has a voltage swing of just under 2 V and is detected as a voltage jump 521 by a method according to the invention.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls mit einer Vielzahl von LEDs, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erfassen von Vorwärtsspannungen des LED-Moduls zu Zeitpunkten, die weniger als 100 ms auseinander liegen, Vergleichen einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen, um einen Spannungssprung zu detektieren, der eine Mindestsprungspannung innerhalb einer vorgegebenen Sprungdauer erreicht, wobei die Mindestsprungspannung zumindest 60 mV beträgt und die vorgegebene Sprungdauer weniger als 100 ms lang ist und Bestimmen einer Lebenserwartungs-Information basierend auf einem oder mehreren detektierten Spannungssprüngen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls mit einer Vielzahl von LEDs.
  • LEDs haben typischerweise eine höhere Lebenserwartung als klassische Leuchtmittel wie z.B. Glühbirnen oder auch Kompaktleuchtstofflampen. Dennoch besteht auch bei LED-Modulen ein Bedarf, einen bevorstehenden Ausfall des LED-Moduls zu erkennen. Insbesondere ist es wichtig, einen bevorstehenden Ausfall des LED-Moduls zu erkennen, der nicht auf einen Ausfall einer der LEDs zurückzuführen ist, sondern auf eine anderweitige Alterungserscheinung des LED-Moduls. Diese anderweitigen Alterungserscheinungen führen typischerweise deutlich häufiger und früher zu einem Ausfall des LED-Moduls als die Alterung der LEDs selber.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass einzelne Betriebsparameter von Leuchtmitteln, z.B. die im Konstantstrombetrieb anliegende Spannung, sich mit zunehmendem Alter des Leuchtmittels allmählich ändern und somit eine verbleibende Lebenserwartung des Leuchtmittels abgeschätzt werden kann.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welches eine zuverlässige Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls mit einer Vielzahl von LEDs, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • Erfassen von Vorwärtsspannungen des LED-Moduls zu Zeitpunkten, die weniger als 100 ms auseinander liegen,
    • Vergleichen einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen, um einen Spannungssprung zu detektieren, der eine Mindestsprungspannung innerhalb einer vorgegebenen Sprungdauer erreicht, wobei die Mindestsprungspannung zumindest 60 mV beträgt und die vorgegebene Sprungdauer weniger als 100 ms lang ist, und
    • Bestimmen einer Lebenserwartungs-Information basierend auf einem oder mehreren detektieren Spannungssprüngen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass die besonderen thermischen Bedingungen innerhalb von LED-Modulen entscheidend sind für einen vorzeitigen Ausfall der LED-Module. Relativ zum erzeugten Lichtstrom erwärmen sich LEDs zwar deutlich weniger als z.B. Glühlampen. Aufgrund der geringen Größe der LEDs kommt es aber dennoch zu einer hohen Wärmeentwicklung am Ort der LEDs sowie am Ort der Lötstellen, mit denen die LEDs mit dem LED-Modul elektrisch verbunden und am LED-Modul mechanisch befestigt sind. Insbesondere bei häufigem Ein- und Ausschalten des LED-Moduls kommt es daher zu am Ort der Lötstellen zu hohen Temperaturschwankungen.
  • Diese Temperaturschwankungen bedeuten eine hohe thermische und mechanische Belastung für die Lötstellen und führen zu thermischen Verwerfungen, die letztlich zum Ausfall des LED-Moduls führen können. Insbesondere können die thermischen Verwerfungen zu Entstehen von Rissen in den Lötstellen führen. Diese Risse können plötzlich entstehen und verursachen dabei einen plötzlich veränderten Spannungsabfall an der Lötstelle. Die Ermüdung einer Lötstelle, welche thermischer Wechsellast unterzogen wird, kann durch Rissinitiierung an den Außenkanten der Lötstelle und weiterer Schädigung durch Rissfortschritt erfolgen, bis diese letztendlich brechen. Der Fortschritt der Lötstelleneimüdung kann anhand der Spannungssprünge festgestellt werden. Durch permanente (bzw. periodische) Überwachung der Vorwärtsspannung einer oder mehrerer LEDs ist es daher möglich, frühzeitige Ausfälle des LED-Moduls zu detektieren
  • Erfindungsgemäß können diese plötzlich erhöhten Spannungsabfälle detektiert werden und zur Vorhersage einer Lebenserwartungs-Information verwendet werden.
  • Die Erfassung der Vorwärtsspannungen kann z.B. durch einen A/D-Wandler folgen, wobei die vom A/D-Wandler erfassten Vorwärtsspannungen in einem Speicher-Array eines Mikro-controllers gespeichert werden.
  • Die Zeitpunkte, zu denen die Erfassung erfolgt, können in regelmäßigen Abständen zueinander liegen. Zum Beispiel kann ein D/A-Wandler mit einer festen Taktrate Vorwärtsspannungen einlesen.
  • Die Vorwärtsspannung kann an dem positiven und negativen Anschluss des LED-Moduls abgegriffen werden. Das LED-Modul kann dazu ausgebildet sein, von einer Konstantstromquelle versorgt zu werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das LED-Modul keine eigene Regelelektronik aufweist.
  • In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das LED-Modul mehrere in Reihe geschaltete LEDs. Die Vorwärtsspannung kann dabei in bestimmten Ausführungsformen auch direkt an den positiven und negativen Anschlüssen dieser Reihenschaltung abgegriffen werden.
  • In Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die LEDs des LED-Moduls von einer Konstantstromquelle versorgt werden.
  • Die LEDs des LED-Moduls können auf einer Leiterplatte aufgelötet sein. Alternativ sind aber auch andere Anordnungen denkbar. Als Lot kann dabei ein Weichlot oder ein Hartlot zum Einsatz kommen. Insbesondere können Zinnlote zum Einsatz kommen. Diese können unterschiedliche Anteile von Zinn und Blei mit geringen Anteilen an Eisen, Antimon, Kupfer und Nickel aufweisen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mindestsprungspannung mehr als 200 mV, insbesondere mehr als 500 mV beträgt und/oder die Sprungdauer weniger als 50 ms, insbesondere weniger als 10 ms, lang ist.
  • Somit können ermüdungsbedingte Spannungssprünge von reinem Rauschen in der Erfassung der Vorwärtsspannung unterschieden werden.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Mindestsprungspannung mehr als 1 V oder mehr als 2V beträgt und/oder die Sprungdauer weniger als 5 ms oder weniger als 2 ms beträgt.
  • Die Erfassung auch von derart kurzen Spannungssprüngen setzt ggf. voraus, dass die Vorwärtsspannung in entsprechend kurzen Zeitintervallen erfasst wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass für negative Spannungssprünge, bei denen die Vorwärtsspannung auf einen niedrigeren Wert springt, eine negative Mindestsprungspannung definiert ist und für positive Spannungssprünge, bei denen die Vorwärtsspannung auf einen höheren Wert springt, eine positive Mindestsprungspannung definiert ist, wobei die positive Mindestsprungspannung von der negativen Mindestsprungspannung verschieden ist.
  • Vorzugsweise werden sowohl positive als auch negative Spannungsschwankungen als Spannungssprünge detektiert. Experimente haben aber ergeben, dass bei bestimmten LED-Modulen positive Spannungssprünge, bei denen die Vorwärtsspannung am LED-Modul plötzlich ansteigt, ein noch zuverlässigeres Zeichen für einen bevorstehenden Ausfall sind, als negative Spannungssprünge. Insofern kann es vorteilhaft sein, eine positive Mindestsprungspannung zu wählen, die niedriger festgelegt ist als die negative Mindestsprungspannung. Somit können mehr positive Spannungssprünge detektiert und bei der Bestimmung der Lebenserwartungs-Information berücksichtigt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Mindestsprungspannung, ab der ein Spannungssprung detektiert wird, relativ zur Vorwärtsspannung bestimmt wird. Zum Beispiel kann die Mindestsprungspannung 0,05% der Vorwärtsspannung betragen. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Mindestsprungspannung 0,1%, 0,3%, 1% oder 3 % der Vorwärtsspannung betragen. Dabei kann die Mindestsprungspannung relativ zur momentanen Vorwärtsspannung oder relativ zu der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung bestimmt werden.
  • Bei der Mindestsprungspannung, ab der ein Spannungssprung detektiert wird, handelt es sich um ein Fehlerkriterium, das so wie andere Fehlerkriterien je nach Applikation (Umgebungstemperaturbereiche, LED, Leiterplattenmaterial,...) definiert werden kann. Vorzugsweise werden Mindestsprungspannungen zwischen 0,3 - 2,0 V definiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lebenserwartungs-Information umfasst:
    • eine erste Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn ein erstmaliger Spannungssprung detektiert wird, und/oder
    • eine zweite Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums mehr als eine vorgegebene Anzahl von Spannungssprüngen detektiert wird.
  • Die erste Alarm-Information kann sich also auf eine erste Frühwarnung beziehen. Typischerweise wird ein erster Spannungssprung schon relativ früh im Lebenszyklus eines LED-Moduls auftreten, z.B. zu einem Zeitpunkt, an dem die Ausfallwahrscheinlichkeit noch unter 10% beträgt.
  • Sofern die Mindestsprungspannung, ab der ein Spannungssprung detektiert wird, etwas höher festgelegt wird, z.B. auf mindestens 500 mV, mindestens 1 V oder mindestens 3 V, kann ein erstmaliger derartiger Spannungssprung aber auch schon darauf hindeuten, dass eine Wahrscheinlichkeit für einen baldigen Ausfall bereits 50% erreicht hat.
  • Die zweite Alarm-Information bezieht sich darauf, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums mehr als eine vorgegebene Anzahl von Spannungssprüngen detektiert wird, d.h. dass bereits eine gewisse Frequenz an Spannungssprüngen erreicht ist. Der vorgegebene Zeitraum bezieht sich dabei typischerweise nur auf einen eingeschalteten Zeitraum des LED-Moduls.
  • Die zweite Alarm-Information ist im Vergleich zur ersten Alarm-Information typischerweise ein noch zuverlässigeres Zeichen für eine Alterung des LED-Moduls bzw. von Lötstellen des LED-Moduls, so dass ein baldiger Ausfall des LED-Moduls zu befürchten ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ausgeben der ersten und/oder zweiten Alarm-Information umfasst, ein akustisches und/oder optisches Warnsignal auszugeben, insbesondere das LED-Modul in einen Blink-Modus zu versetzen.
  • Somit kann ein Benutzer frühzeitig darauf hingewiesen werden, dass ein Ausfall des LED-Moduls bevorsteht.
  • Es versteht sich, dass in Ausgestaltungen der Erfindung auch bei anderen Alarm-Informationen als der oben genannten ersten und/oder zweiten Alarm-Information ein Warnsignal ausgegeben werden kann. Zum Beispiel kann ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn eine konkret berechnete verbleibende Lebenserwartung des LED-Moduls geringer als eine vorgegebene Mindest-Lebenserwartung ist.
  • In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann das Ausgeben eines Warnsignals auch unmittelbar nach der Detektion von Spannungssprüngen erfolgen. Somit kann ein Benutzer ohne zeitliche Verzögerung sofort über einen bevorstehenden Ausfall informiert werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass der Benutzer möglicherweise erkennen kann, dass die Alterung des LED-Moduls möglicherweise auf einen bestimmten Betriebsmodus zurückzuführen ist.
  • Zum Beispiel wenn das LED-Modul in einem Lampenschirm verbaut ist, in dem nicht ausreichend Wärme abgeführt werden kann, ist es sinnvoll, dass der Benutzer über die Spannungssprünge unmittelbar informiert wird.
  • In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass bei Ausgabe der ersten und/oder zweiten Alarm-Information ein Marker gesetzt wird, dass beim nächsten Einschalten des LED-Moduls ein Warnsignal ausgegeben wird. Somit kann der Benutzer beim nächsten Einschalten des LED-Moduls über den bevorstehenden Ausfall informiert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin die Schritte umfasst:
    • Erfassen einer Temperatur und
    • Anpassen der Mindestsprungspannung und/oder der vorgegebenen Sprungdauer basierend auf der erfassten Temperatur.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach einem Einschalten des LED-Moduls erst eine vorbestimmte Einschwingzeit abgewartet wird, bevor die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden. Somit kann verhindert werden, dass Spannungsschwankungen, die auf ein normales Einschwingverhalten nach dem Einschalten zurückzuführen sind, fälschlicherweise als alterungsbedingte Spannungssprünge identifiziert werden und somit die Bestimmung der Lebenserwartungs-Information verfälschen.
  • Erfindungsgemäß kann die Bestimmung der Lebenserwartungs-Information auch in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur erfolgen. Zum Beispiel kann berücksichtigt werden, dass bei einer höheren Temperatur des LED-Moduls generell von einer kürzeren Lebenserwartung auszugehen ist.
  • Typischerweise treten alterungsbedingte Spannungssprünge erst bei einer gewissen Erwärmung der LED-Module auf. Da nach dem Einschalten einige Zeit vergeht, bevor diese Erwärmung erreicht ist, kann die vorbestimmte Einschwingzeit großzügig gewählt werden. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Einschwingzeit, die abgewartet wird, 1 Sekunde, 5 Sekunden oder 30 Sekunden betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin die Schritte umfasst:
    • Speichern von erfassten Vorwärtsspannungen in einem Speicher-Array,
    • Bestimmen einer minimalen und/oder einer maximalen in dem Speicher-Array gespeicherten Vorwärtsspannung,
    wobei das Vergleichen einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen umfasst, die aktuell erfasste Vorwärtsspannung mit der minimalen und/oder mit der maximalen Vorwärtsspannung zu vergleichen.
  • Somit ist ein besonders einfach zu implementierendes Verfahren gegeben, bei dem zuverlässig einzelne Ausreißer als Spannungssprünge identifiziert werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mehr als 20 und/oder weniger als 200 Vorwärtsspannungen in dem Speicher-Array gespeichert werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass lediglich 10 Vorwärtsspannungen gespeichert werden oder mehr als 500 Vorwärtsspannungen gespeichert werden.
  • In Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nur eine bestimmte Teilmenge der erfassten Vorwärtsspannungen im Speicher-Array gespeichert werden. Zum Beispiel kann jede zweite oder jede dritte erfasste Vorwärtsspannung im Speicher-Array gespeichert werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin einen Schritt umfasst, mehrere erfasste Vorwärtsspannungen zu mitteln, um eine zeitlich gemittelte Vorwärtsspannung zu erhalten, wobei das Vergleichen einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen umfasst, die aktuell erfasste Vorwärtsspannung mit der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung zu vergleichen.
  • Die aktuell erfassten Vorwärtsspannungen mit einer zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung zu vergleichen, hat den Effekt, dass einzelne kleiner Ausreißer bei der Erfassung der Vorwärtsspannung nicht für den Vergleich mit der aktuell erfassten Vorwärtsspannung verwendet werden. Da diese kleineren Ausreißer typischerweise auf Rauschen bei der Erfassung der Vorwärtsspannung zurückzuführen sind, kann es sinnvoll sein, sie bei der Bestimmung der Spannungssprünge nicht zu berücksichtigen.
  • Das Bestimmen der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung kann über eine vorbestimmte Zeit erfolgen, die z.B. 0,1 Sekunden 1 Sekunde, 10 Sekunden oder 1 Minute betragen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lebenserwartungs-Information eine Ausfallwahrscheinlichkeit umfasst, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit basierend auf einer Höhe und/oder einer Häufigkeit der Spannungssprünge bestimmt wird, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit insbesondere proportional zu der Höhe und/oder der Häufigkeit der Spannungssprünge bestimmt wird. Zum Beispiel kann die Berechnung über eine Formel erfolgen, in der als Faktoren sowohl eine durchschnittliche Sprungspannung der letzten detektierten Spannungssprünge als auch die Frequenz und/oder kumulative Häufigkeit der Spannungssprünge auftauchen.
  • Somit ist ein besonders einfach, einen Schätzwert für die Ausfallwahrscheinlichkeit zu bestimmen. Es versteht sich, dass erfindungsgemäß die bestimmte Ausfallwahrscheinlichkeit nicht zwangsläufig exakt proportional zu der Höhe und/oder der Häufigkeit der Spannungssprünge bestimmt werden muss. Es ist auch denkbar, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit über eine Formel bestimmt wird, bei der lediglich in bestimmten Abschnitten eine Proportionalität zu der Höhe und/oder der Häufigkeit der Spannungssprünge besteht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin einen Schritt umfasst, eine Differenz der erfassten Vorwärtsspannung von einer Referenz-Vorwärtsspannung zu bestimmen, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit proportional zu der Differenz bestimmt wird. Bei dieser Ausführungsform kann die Bestimmung der Ausfallwahrscheinlichkeit also proportional zur genannten Differenz und der Höhe und/oder der Häufigkeit der Spannungssprünge sein.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen auszuführen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung weiterhin eine Bus-Schnittstelle und/oder eine Funk-Schnittstelle aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Lebens-erwartungs-Information auszugeben. Somit können die Informationen über die Lebenserwartung von verschiedenen LED-Modulen in einem Gebäude zentral erfasst werden. Somit kann leicht ein Überblick darüber erhalten werden, wo und wann welche LED-Module voraussichtlich ausgetauscht werden müssen.
  • Bei der Funk-Schnittstelle kann es sich um ein WLAN-Modul handeln, das dazu ausgebildet ist, eine Funkverbindung mit einem WLAN und mit dem Internet aufzunehmen. Bei der Funk-Schnittstelle, kann es sich auch um ein Funkmodul handeln, das dazu ausgebildet ist, mit einem Mobilfunknetz Verbindung aufzunehmen und somit eine Verbindung zum Internet herzustellen. Somit ist es möglich, dass die Vorrichtung über die Lebenserwartungs-Information über das Internet kommunizieren kann. Zum Beispiel kann die Lebenserwartungs-Information an ein Wartungs-Unternehmen kommuniziert werden. Die Mitarbeiter des Wartungs-Unternehmens wissen dann, dass bald LED-Module ausgetauscht werden müssen.
  • Über BUS-Protokolle der Beleuchtungstechnik (z.B. DALI, DMX,...) kann das Auftretet derartiger Fehler abgefragt und ggf. ein Gruppentausch veranlasst werden, ohne dass die Beleuchtungs-Anlage zuvor ausfällt bzw. ihre lichttechnische Aufgabe nicht mehr erfüllt.
  • Über entsprechende Wartungstools (Servicebox,...) wäre es für einen Techniker möglich, vor Ort den Leuchtenzustand zu verifizieren.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein LED-Modul, umfassend eine Leiterplatte, eine Vielzahl von auf der Leiterplatte aufgelöteten LEDs und eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Vorzugsweise umfasst das LED-Modul eine Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs, z.B. zumindest 10 oder 30 in Reihe geschaltete LEDs.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Steck-Vorrichtung ist, die dazu geeignet ist, auf ein LED-Modul und/oder auf ein elektronisches Vorschalt-Gerät aufgesteckt zu werden. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dabei einfach an den positiven und negativen Anschluss des LED-Moduls angeklemmt werden. Somit ist es besonders einfach, eine Möglichkeit zur Bestimmung von Lebenserwartungs-Informationen bei vorhandenen LED-Modulen und/oder elektronischen Vorschalt-Geräten nachzurüsten. Die Steck-Vorrichtung kann einen Temperatur-Sensor aufweisen, der an der Steck-Vorrichtung so angeordnet ist, dass er im aufgesteckten Zustand dem LED-Modul zugewandt ist, also die Temperatur des LED-Moduls bestimmen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass das LED-Modul eine Konstantstromquelle zur Versorgung der LEDs mit einem Konstantstrom aufweist, wobei die Konstantstromquelle dazu ausgebildet ist, den Konstantstrom zu reduzieren, wenn die Vorrichtung eine erste und/oder eine zweite Alarm-Information ausgibt.
  • Dies hat den Vorteil, dass das LED-Modul "geschont" werden kann, wenn erkannt wird, dass eine Alterung des LED-Moduls bereits soweit fortgeschritten ist, dass ein Ausfall des LED-Moduls droht. Durch eine Reduktion des Konstantstroms reduzieren sich die Leistung und somit auch die Wärmeentwicklung des LED-Moduls. Damit können weitere thermische Verwerfungen zumindest teilweise verhindert werden. Die reduzierte Leistung geht für den Benutzer zwar mit einem reduzierten Lichtstrom einher. In vielen Fällen wird es aber vorzuziehen sein, zumindest eine gewisse Mindestbeleuchtung statt gar keiner Beleuchtung zu haben. Zudem ist der sichtbar reduzierte Lichtstrom für den Benutzer ein Zeichen, dass bei dem LED-Modul bereits eine gewisse Alterung eingetreten ist und somit möglicherweise ein baldiger Austausch des LED-Moduls erforderlich ist.
  • In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das LED-Modul erste und zweite LEDs aufweisen, wobei in einem Normalbetrieb die ersten LEDs leuchten, die zweiten LEDs hingegen abgeschaltet sind. Das LED-Modul kann dann dazu ausgebildet sein, statt einer Reduzierung des Konstantstroms einen Schaltvorgang vorzunehmen, um einen Versorgungsstrom von den ersten LEDs auf die zweiten LEDs umzuschalten.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten
    • Figuren beschrieben. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
      Figur 1
      zeigt ein beispielhaftes vereinfachtes Schaltbild einer Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem LED-Modul,
      Figur 2
      zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information,
      Figur 3
      zeigt ein Schaubild von Vorwärtsspannung und Strom im Anschluss an einen Aus- und Einschaltvorgang eines LED-Moduls,
      Figur 4
      zeigt ein Schaubild von Vorwärtsspannung im Strom, wobei im Verlauf der Vorwärtsspannung mehrere kleine Spannungssprünge detektiert werden können, und
      Figur 5
      zeigt ein Schaubild von Vorwärtsspannung und Strom, wobei im Verlauf der Vorwärtsspannung ein großer Spannungssprung detektiert werden kann.
  • Figur 1 zeigt ein beispielhaftes vereinfachtes Schaltbild 100 einer Anordnung aus Wechselspannungsquelle 110, elektronischem Vorschaltgerät 120, Vorrichtung 130 und LED-Modul 140. Das elektronische Vorschaltgerät 120 beinhaltet u.a. einen Gleichrichter, der die Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 110 in eine Gleichspannung umwandelt. Die Gleichspannung wird über eine positive Zuführung 122 und eine negative Zuführung 124 dem LED-Modul 140 zugeführt. An der positiven Zuführung 122 wird an einem positiven Kontakt 123 eine Zuleitung zu der Vorrichtung 130 abgeführt. Ebenso wird in der negativen Zuführung 124 an einem negativen Kontakt 125 eine negative Zuleitung zu der Vorrichtung 130 abgeführt. Die Kontakte 123, 125 können z.B. durch eine Steckverbindung realisiert sein, so dass die Vorrichtung 130 durch einfaches Aufstecken zu einer bestehenden Anordnung aus elektronischem Vorschaltgerät 120 und LED-Modul 140 hinzugefügt werden kann. Zumindest einige der LEDs 142 des LED-Moduls 140 sind vorzugsweise in Reihe geschaltet (in Fig. 1 nicht dargestellt).
  • Die Vorrichtung 130 weist weiterhin einen Bus-Anschluss 150, über die von der Vorrichtung bestimmte Lebenserwartungs-Informationen über das LED-Modul 140 an weitere elektronische Verarbeitungseinrichtungen kommuniziert werden können (in Fig. 1 nicht dargstellt).
  • Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information.
  • In einem ersten Schritt S10 wird das LED-Modul bzw. eine elektronisches Vorschalt-Gerät EVG eingeschaltet. In einem zweiten Schritt S20 beginnt die Endlosschleife, in der die Spannungssprünge detektiert werden. Der Zeittakt beträgt dabei im hier dargestellten Beispiel T=1ms. In Schritt S30 wird überprüft, ob das LED-Modul gerade gedimmt wird oder noch eine Einschwingphase nach dem Einschalten des LED-Moduls vorliegt. Sofern dies der Fall ist, wird in Schritt S40 gewartet und im nächsten Zeittakt in Schritt S30 erneut überprüft, ob noch gedimmt wird oder noch eine Einschwingphase läuft.
  • Sobald in Schritt S30 festgestellt wurde, dass nicht mehr gedimmt wird oder eingeschwungen wird, setzt das Verfahren in Schritt S50 fort und nimmt einen neuen Messwert einer Vorwärtsspannung auf. In Schritt S60 wird dann überprüft ob es sich hierbei um den ersten Messwert nach dem Dimmen oder Einschwingen handelt. Falls ja, werden in Schritt S62 alle Wert in einem als Speicher-Array dienenden Auswertearray auf diesen neuen Messwert gesetzt. Falls nein, setzt das Verfahren in Schritt S70 fort und der maximale Wert im Auswertearray (im Folgenden: Maximalwert) und der minimale Wert im Auswertearray (im Folgenden: Minimalwert) werden ermittelt.
  • In Schritt S80 wird überprüft, ob eine Differenz zwischen dem Maximalwert und dem neuen Messwert größer als die Mindestsprungspannung, im vorliegenden Beispiel 60 mV, ist. Falls nein, setzt das Verfahren in Schritt S90 fort und überprüft, ob eine Differenz zwischen dem Minimalwert und dem neuen Messwert größer als die Mindestsprungspannung, hier: 60 mV, ist. Falls nein, werden in Schritt S100 alle Messwerte im Auswertearray eine Stelle "in die Vergangenheit" geschoben und in Schritt S110 der neue Messwert an der "jüngsten" Stelle gespeichert.
  • In alternativen Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Schritt S70 statt der Bestimmung des Maximal- und Minimalwerts ein zeitlich gemittelter Durchschnittswert bestimmt wird. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass alle im Auswertearray gespeicherten Vorwärtsspannungen gemittelt werden. In den Schritten S80 und S90 kann dann ein Vergleich mit dieser zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung erfolgen. Zum Beispiel kann in Schritt S80 bestimmt werden, ob die aktuelle Vorwärtsspannung mehr als die (vorgegebene) positive Mindestsprungspannung über der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung liegt und in Schritt S90 kann bestimmt werden, ob die aktuelle Vorwärtsspannung mehr als die (vorgegebene) negative Mindestsprungspannung unter der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung liegt. In diesen Fällen kann in Schritt S92 eine Ermüdung von mindestens einer Lötstelle erkannt werden.
  • Sofern eine der Überprüfungen in Schritt S100 oder Schritt S110 ein positives Ergebnis ergeben hat, dass die Mindestdifferenz also überschritten wurde, wird in Schritt S92 intern festgestellt, dass mindestens eine Lötstelle beginnt zu ermüden. In Schritt S94 wird sodann ein Marker für eine Meldung an das übergeordnete System gesetzt oder für eine Signalisierung beim Einschalten gesetzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Endlosschleife hier beendet werden, in anderen Ausführungsbeispielen kann hingegen vorgesehen sein, dass die Endlosschleife fortgesetzt wird, z.B. um weitere Lebenserwartungs-Informationen zu erfassen und über einen Bus auszugeben.
  • In Schritt S120 wird die Endlosschleife beim Abschalten des EVGs bzw. des LED-Moduls beendet.
  • Die Figuren 3 bis 5 zeigen beispielhafte Verläufe der Vorwärtsspannung und des Betriebsstroms des LED-Moduls.
  • Bei dem Schaubild in Fig. 3 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, mit einer Einheit von 1 Sekunde pro horizontalem Abschnitt 301. In vertikaler Richtung sind Vorwärtsspannung und Betriebsstrom eingezeichnet, mit Einheiten 2 V bzw. 100 mA pro vertikalem Abschnitt 302.
  • Fig. 3 bezieht sich auf ein Szenario, in dem das LED-Modul zuerst eingeschaltet ist, dann ausund wieder eingeschaltet wird. Dementsprechend ist der Betriebsstrom 310 zuerst konstant auf dem bestimmungsgemäßen Stromwert der Konstantstromquelle, an der linken Achse mit Bezugszeichen 311 gekennzeichnet, fällt dann zum Zeitpunkt 305 des Ausschaltens plötzlich ab auf einen Null-Stromwert, mit Bezugszeichen 312 gekennzeichnet, und steigt zum Zeitpunkt 306 des Einschaltens steil wieder an auf den bestimmungsgemäßen Stromwert.
  • Nach dem Einschalten zum Zeitpunkt 306 ist beim Spannungsverlauf 320 ein Einschwingvorgang 321 zu beobachten, bei dem die Spannung innerhalb von ca. 0,5 Sekunden absinkt auf einen stabilen Spannungswert. Eine erste Spannungsschwankung 322 hat einen Spannungshub von knapp 1 V. Dies kann je nach gewählter Ausführungsform der Erfindung bereits als Spannungssprung erkannt werden oder auch nicht. Eine zweite Spannungsschwankung weist einen Spannungshub von gut 2 V auf und würde typischerweise als Spannungssprung erkannt werden. Nach diesem Spannungssprung pendelt sich die Vorwärtsspannung des LED-Modul auf einem neuen, ca. 2 V niedrigeren stabilen Spannungswert ein.
  • Bei den Schaubildern in Fig. 4 und 5 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, mit einer Einheit von 2 Sekunden pro horizontalem Abschnitt 401, 501. In vertikaler Richtung sind Vorwärtsspannung und Betriebsstrom eingezeichnet, mit Einheiten 1 V bzw. 200 mA pro vertikalem Abschnitt 302.
  • Fig. 4 zeigt ein Szenario, bei dem das LED-Modul durchgehend eingeschaltet ist. Die Betriebsstromkurve 410 ist somit im Wesentlichen konstant. Die Spannungskurve 420 schwankt kontinuierlich und weist mehrere Spannungsschwankungen 421, 422, 423, 424 und 425 auf, die von einem erfindungsgemäßen Verfahren als Spannungssprünge 421, 422, 423, 424 und 425 erkannt werden. Je nach Einstellung der Mindestsprungspannung (die, wie oben ausgeführt, z.B. von einer erfassten Temperatur abhängen kann), können auch weitere Spannungsschwankungen (in Fig. 4 nicht mit Bezugszeichen versehen) als Spannungssprünge erkannt werden. Eine zu niedrige Mindestsprungspannung kann dagegen dazu führen, dass auch Rauschen fälschlicherweise als Spannungssprung erkannt wird.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten Szenario ist das LED-Modul ebenfalls während der ganzen dargestellten Zeit eingeschaltet. Die Betriebsstromkurve 510 ist somit bis auf geringes Rauschen konstant. Bei der Spannungskurve 520 liegen Schwankungen vor, insbesondere eine Spannungsschwankung 521 weist einen Spannungshub von knapp 2 V auf und wird von einem erfindungsgemäßen Verfahren als Spannungssprung 521 erkannt.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls (140) mit einer Vielzahl von LEDs (142), wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    - Erfassen (S50) von Vorwärtsspannungen des LED-Moduls zu Zeitpunkten, die weniger als 100 ms auseinander liegen,
    - Vergleichen (S80, S90) einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen, um einen Spannungssprung (322, 323, 421-425, 521) zu detektieren, der eine Mindestsprungspannung innerhalb einer vorgegebenen Sprungdauer erreicht, wobei die Mindestsprungspannung zumindest 60 mV beträgt und die vorgegebene Sprungdauer weniger als 100 ms lang ist, und
    - Bestimmen (S92, S94) einer Lebenserwartungs-Information basierend auf einem oder mehreren detektierten Spannungssprüngen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mindestsprungspannung mehr als 200 mV, insbesondere mehr als 500 mV beträgt und/oder die Sprungdauer weniger als 50 ms, insbesondere weniger als 10 ms, lang ist.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei für negative Spannungssprünge (322, 323, 421-425), bei denen die Vorwärtsspannung auf einen niedrigeren Wert springt, eine negative Mindestsprungspannung definiert ist und für positive Spannungssprünge (521), bei denen die Vorwärtsspannung auf einen höheren Wert springt, eine positive Mindestsprungspannung definiert ist, wobei die positive Mindestsprungspannung von der negativen Mindestsprungspannung verschieden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die LebenserwartungsInformation umfasst:
    - eine erste Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn ein erstmaliger Spannungssprung (322, 421, 521) detektiert wird, und/oder
    - eine zweite Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, insbesondere innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums des LED-Moduls im eingeschalteten Zustand, mehr als eine vorgegebene Anzahl von Spannungssprüngen detektiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ausgeben der ersten und/oder zweiten Alarm-Information umfasst, ein akustisches und/oder optisches Warnsignal auszugeben, insbesondere das LED-Modul (140) in einen Blink-Modus zu versetzen.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend die Schritte:
    - Erfassen einer Temperatur und
    - Anpassen der Mindestsprungspannung und/oder der vorgegebenen Sprungdauer basierend auf der erfassten Temperatur.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach einem Einschalten des LED-Moduls (140) erst eine vorbestimmte Einschwingzeit (321) abgewartet wird, bevor die weiteren Verfahrensschritte ausgeführt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend die Schritte,
    - Speichern (S50) von erfassten Vorwärtsspannungen in einem Speicher-Array,
    - Bestimmen (S70) einer minimalen und/oder einer maximalen in dem SpeicherArray gespeicherten Vorwärtsspannung,
    wobei das Vergleichen (S80, S90) einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen umfasst, die aktuell erfasste Vorwärtsspannung mit der minimalen und/oder mit der maximalen Vorwärtsspannung zu vergleichen.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend einen Schritt, mehrere erfasste Vorwärts spannungen zu mitteln, um eine zeitlich gemittelte Vorwärtsspannung zu erhalten, wobei das Vergleichen einer aktuell erfassten Vorwärtsspannung mit einer oder mehreren früher erfassten Vorwärtsspannungen umfasst, die aktuell erfasste Vorwärtsspannung mit der zeitlich gemittelten Vorwärtsspannung zu vergleichen.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lebenserwartungs-Information eine Ausfallwahrscheinlichkeit umfasst, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit basierend auf einer Höhe und/oder einer Häufigkeit der Spannungssprünge bestimmt wird, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit insbesondere proportional zu der Höhe und/oder der Häufigkeit der Spannungssprünge bestimmt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen Schritt, eine Differenz der erfassten Vorwärtsspannung von einer Referenz-Vorwärtsspannung zu bestimmen, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit proportional zu der Differenz bestimmt wird.
  12. Vorrichtung (130) zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LEDModuls (140), wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
  13. Vorrichtung (130) nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Bus-Schnittstelle (150) und/oder eine Funk-Schnittstelle aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Lebenserwartungs-Information auszugeben.
  14. Vorrichtung (130) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Vorrichtung eine Steck-Vorrichtung ist, die dazu geeignet ist, auf ein LED-Modul (140) und/oder auf ein elektronisches Vorschalt-Gerät (120) aufgesteckt zu werden
  15. LED-Modul (140), umfassend eine Leiterplatte, eine Vielzahl von auf der Leiterplatte aufgelöteten LEDs (142) und eine Vorrichtung (130) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das LED-Modul eine Konstantstromquelle zur Versorgung der LEDs mit einem Konstantstrom aufweist, wobei die Konstantstromquelle dazu ausgebildet ist, den Konstantstrom zu reduzieren, wenn die Vorrichtung eine erste und/oder eine zweite Alarm-Information ausgibt.
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