EP3082383B1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer lebenserwartungs-information eines led-moduls - Google Patents

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EP3082383B1
EP3082383B1 EP16165482.7A EP16165482A EP3082383B1 EP 3082383 B1 EP3082383 B1 EP 3082383B1 EP 16165482 A EP16165482 A EP 16165482A EP 3082383 B1 EP3082383 B1 EP 3082383B1
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EP
European Patent Office
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voltage
led module
jump
detected
minimum
Prior art date
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EP16165482.7A
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French (fr)
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EP3082383A1 (de
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Bernhard Wuppinger
Markus Rhein
Julia Pölzl
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Siteco GmbH
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Siteco 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining life expectancy information of an LED module with a plurality of LEDs.
  • LEDs typically have a longer life expectancy than classic light sources such as Light bulbs or 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 recognize an imminent failure of the LED module, which is not due to a failure of one of the LEDs, but to another aging phenomenon of the LED module. These other aging phenomena typically lead to failure of the LED module much more frequently and earlier than the aging of the LEDs themselves.
  • US 2010/225235 A1 discloses a driver circuit for LEDs which detects whether individual LEDs are short-circuited or not. For this purpose, a voltage drop in the supply voltage of the LEDs is detected.
  • LEDs heat up significantly less than e.g. Lightbulbs. Due to the small size of the LEDs, however, a high level of heat is generated at the location of the LEDs and at the location of the soldering points with which the LEDs are electrically connected to the LED module and mechanically attached to the LED module. In particular, when the LED module is switched on and off frequently, there are therefore high temperature fluctuations at the location of the soldered joints.
  • the forward voltages can be detected, for example, by an A / D converter, with the forward voltages detected by the A / D converter being stored in a memory array of a microcontroller.
  • the times at which the acquisition takes place can be at regular intervals.
  • a D / A converter can read forward voltages at a fixed clock rate.
  • the forward voltage can be tapped at the positive and negative connection of the LED module.
  • the LED module can be designed to be supplied by a constant current source. This is particularly the case when the LED module does not have its own control electronics.
  • the LED module comprises several LEDs connected in series.
  • the forward voltage can also be tapped directly at the positive and negative connections 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 onto a circuit board. Alternatively, however, other arrangements are also conceivable. A soft solder or a hard solder can be used as the solder. In particular, tin solders can be used. These can have different proportions of tin and lead with small proportions 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.
  • the detection of such short voltage jumps may require that the forward voltage is detected in correspondingly short time intervals.
  • a negative minimum jump voltage is defined and for positive voltage jumps in which the Forward voltage jumps to a higher value, a positive minimum jump voltage is defined, the positive minimum jump voltage being different from the negative minimum jump voltage.
  • the minimum jump voltage from which a voltage jump is detected is determined relative to the forward voltage.
  • the minimum jump voltage can be 0.05% of the forward voltage.
  • the minimum jump voltage can be 0.1%, 0.3%, 1% or 3% of the forward voltage.
  • the minimum jump voltage can be determined relative to the current forward voltage or relative to the time-averaged forward voltage.
  • the minimum voltage jump from which a voltage jump is detected is an error criterion that, like other error criteria, can be defined depending on the application (ambient temperature ranges, LED, circuit board material, ). Minimum jump voltages between 0.3 and 2.0 V are preferably defined.
  • the first alarm information can therefore relate 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%.
  • the first such voltage jump can also indicate that the probability of an imminent failure has already reached 50%.
  • the second alarm information relates to the fact that more than a specified number of voltage jumps is detected within a specified time period, i.e. that a certain frequency of voltage jumps has already been reached.
  • the specified period typically only relates to a switched-on period of the LED module.
  • the second alarm information is typically an even more reliable sign of aging of the LED module or of soldered joints of the LED module, so that an imminent failure of the LED module is to be feared.
  • the outputting of the first and / or second alarm information includes outputting an acoustic and / or optical warning signal, in particular putting the LED module into a blinking mode.
  • a warning signal can also be output for alarm information other than the aforementioned first and / or second alarm information.
  • a warning signal can be output if a specifically calculated remaining life expectancy of the LED module is less than a predefined minimum life expectancy.
  • a warning signal can also be output immediately after voltage jumps have been detected. This means that a user can be informed immediately about an imminent failure without any delay. This has the further advantage that the user can possibly recognize that the aging of the LED module is possibly due to a certain operating mode. For example, if the LED module is installed in a lampshade in which not enough heat can be dissipated, it makes sense that the user is immediately informed about the voltage jumps.
  • a marker is set that a warning signal is output the next time the LED module is switched on. The user can thus be informed of the impending failure the next time the LED module is switched on.
  • a predetermined settling time is waited for before the further method steps are carried out. This prevents voltage fluctuations that can be traced back to normal transient behavior after switching on from being incorrectly identified as age-related voltage jumps and thus falsifying the determination of the life expectancy information.
  • the life expectancy information can also be determined as a function of the detected temperature. For example, it can be taken into account that a shorter life expectancy can generally be assumed at a higher temperature of the LED module.
  • Age-related voltage jumps typically only occur when the LED modules heat up to a certain extent. Since some time passes after switching on before this temperature rise is reached, the predetermined settling time can be chosen generously. For example, the predetermined settling time to be waited for can 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 can also be provided that only 10 forward voltages are stored or more than 500 forward voltages are stored.
  • the method further comprises a step of averaging several detected forward voltages in order to obtain a time-averaged forward voltage, wherein the comparison of a currently detected forward voltage with one or more previously detected forward voltages comprises the currently detected forward voltage with the time-averaged forward voltage.
  • Comparing the currently recorded forward voltages with a time-averaged forward voltage has the effect that individual small outliers when recording the forward voltage are not used for the comparison with the currently recorded forward voltage. Since these smaller outliers are typically due to noise when detecting the forward voltage, it can make sense not to take them into account when determining the voltage jumps.
  • the time-averaged forward voltage can be determined over a predetermined time, which can be 0.1 seconds, 1 second, 10 seconds or 1 minute, for example.
  • the life expectancy information includes a failure probability, the failure probability being determined based on a level and / or a frequency of the voltage jumps, the failure probability being determined in particular proportionally to the level and / or the frequency of the voltage jumps.
  • the calculation can be carried out using a formula in which both an average jump voltage of the last detected voltage jumps and the frequency and / or cumulative frequency of the voltage jumps appear as factors.
  • the determined probability of failure does not necessarily have to be determined exactly proportional to the magnitude and / or frequency of the voltage jumps. It is also conceivable that the failure probability is determined using a formula in which there is a proportionality to the level and / or frequency of the voltage jumps only in certain sections.
  • the method further comprises a step of determining a difference between the detected forward voltage and a reference forward voltage, the failure probability being determined proportionally to the difference.
  • the determination of the failure probability can therefore be proportional to the mentioned difference and the level and / or the frequency of the voltage jumps.
  • the device furthermore has 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 establish a radio connection with a WLAN and with the Internet.
  • the Radio interface it can also be a radio module that is designed to connect to a cellular network and thus establish a connection to the Internet.
  • the apparatus can communicate about the life expectancy information via the Internet.
  • the life expectancy information can be communicated to a maintenance company. The employees of the maintenance company then know that LED modules will soon have to be replaced.
  • an LED module comprising a circuit board, a plurality of LEDs soldered onto the circuit board, and a device according to the invention.
  • the LED module comprises a plurality of LEDs connected in series, e.g. at least 10 or 30 LEDs connected in series.
  • the device is a plug-in device which is suitable for being plugged onto an LED module and / or onto an electronic ballast.
  • the device can simply be clamped to the positive and negative connection of the LED module. It is therefore particularly easy to retrofit a possibility for determining life expectancy information in existing LED modules and / or electronic ballasts.
  • the plug-in device can have a temperature sensor which is arranged on the plug-in device in such a way that it faces the LED module when it is plugged on, that is to say can determine the temperature of the LED module.
  • the LED module has a constant current source for supplying the LEDs with a constant current, the constant current source being designed to reduce the constant current when the device receives a first and / or second alarm information issues.
  • the LED module can be “spared” when it is recognized that the aging of the LED module has already progressed to such an extent that the LED module is threatened with failure.
  • the power and thus the heat generated by the LED module are reduced. This means that further thermal distortions can at least partially be prevented.
  • the reduced power goes hand in hand with a reduced luminous flux for the user. In many cases, however, it will be preferable to have at least some minimum lighting rather than no lighting at all.
  • the visibly reduced luminous flux is a sign for the user that the LED module has already deteriorated to a certain extent and that it may therefore be necessary to replace the LED module soon.
  • the LED module can have first and second LEDs, wherein the first LEDs light up in normal operation, but the second LEDs are switched off.
  • the LED module can then be designed to carry out a switching process instead of reducing 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 contains, inter alia, a rectifier which converts the AC voltage from the AC voltage source 110 into a DC voltage.
  • the DC voltage is fed to the LED module 140 via a positive lead 122 and a negative lead 124.
  • a feed line to the device 130 is discharged at a positive contact 123.
  • a negative feed line to the device 130 is discharged.
  • the contacts 123, 125 can be implemented, for example, by a plug connection, so that the device 130 can be added to an existing arrangement of electronic ballast 120 and LED module 140 by simply plugging it on. At least some of the LEDs 142 of the LED module 140 are preferably connected in series (in Fig. 1 not shown).
  • the device 130 furthermore has a bus connection 150, via which life expectancy information determined by the device can be communicated via the LED module 140 to further electronic processing devices (in Fig. 1 not shown).
  • Fig. 2 shows a flowchart of a method according to the invention for determining life expectancy information.
  • step S10 the LED module or an electronic ballast EVG is switched on.
  • step S20 the endless loop begins, in which the voltage jumps are detected.
  • step S30 it is checked whether the LED module is just being dimmed or whether there is still a settling phase after the LED module has been switched on. If this is the case, there is a wait in step S40 and a check is made again in the next time cycle in step S30 to determine whether there is still dimming or a settling phase is still running.
  • step S50 the method continues in step S50 and records a new measured value 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 memory array are set to this new measured value. If not, the method continues in step S70 and the maximum value in the evaluation array (hereinafter: maximum value) and the minimum value in the evaluation array (hereinafter: 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 jump voltage, in the present example 60 mV. 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 jump 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 "most recent" place.
  • the minimum jump voltage here: 60 mV.
  • step S70 instead of determining the maximum and minimum values, a time-averaged average value is determined. This can e.g. take place in that all forward voltages stored in the evaluation array are averaged. A comparison with this forward voltage averaged over time can then be carried out in steps S80 and S90. For example, it can be determined in step S80 whether the current forward voltage is more than the (predetermined) positive minimum jump voltage above the time-averaged forward voltage and in step S90 it can be determined whether the current forward voltage is more than the (predetermined) negative minimum jump voltage below the temporally averaged forward voltage. In these cases, fatigue of at least one solder point can be recognized in step S92.
  • step S100 or step S110 If one of the checks in step S100 or step S110 has given a positive result, that is, that the minimum difference has been exceeded, it is determined internally in step S92 that at least one soldering point is beginning to tire.
  • step S94 a marker is then set for a message to the higher-level system or for signaling when switching on.
  • the endless loop can be ended here, but in other exemplary embodiments it can be provided that the endless loop is continued, e.g. to record further life expectancy information and output it via a bus.
  • step S120 the endless loop is ended when the electronic ballast or the LED module is switched off.
  • the Figures 3 to 5 show exemplary curves of the forward voltage and the operating current of the LED module.
  • FIG. 3 The diagram in Fig. 3 the horizontal axis represents time, with a unit of 1 second per horizontal section 301. Forward voltage and operating current are drawn in the vertical direction, with units of 2 V and 100 mA per vertical section 302, respectively.
  • Fig. 3 refers to a scenario in which the LED module is first switched on, then switched off and on again. Accordingly, the operating current 310 is initially constant at the intended current value of the constant current source, marked on the left-hand axis with reference number 311, then suddenly drops to a zero current value, marked with reference number 312, at time 305 of switching off, and increases at time 306 of switching on steeply again to the intended current value.
  • a transient process 321 can be observed in voltage profile 320, during which the voltage drops to a stable voltage value within approximately 0.5 seconds.
  • 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 recognized as a voltage jump. After this voltage jump, the forward voltage of the LED module levels off at a new, approx. 2 V lower, stable voltage value.
  • the diagrams in Fig. 4 and 5 the horizontal axis represents the time, with a unit of 2 seconds per horizontal section 401, 501. In the vertical direction, the forward voltage and operating current are shown, with units of 1 V and 200 mA per vertical section 302.
  • Fig. 4 shows a scenario in which the LED module is switched on continuously.
  • the operating current curve 410 is thus essentially constant.
  • the voltage curve 420 fluctuates continuously and has several voltage fluctuations 421, 422, 423, 424 and 425, which are recognized 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 symbols can be recognized as voltage jumps. If the minimum jump voltage is too low, on the other hand, noise can also be incorrectly recognized as a voltage jump.
  • the in Fig. 5 In the scenario shown, the LED module is also switched on for the entire time shown.
  • the operating current curve 510 is thus constant except for a small amount of noise.

Landscapes

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

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.
  • US 2010/225235 A1 offenbart eine Treiberschaltung für LEDs, welche detektiert, ob einzelne LEDs kurgeschlossen sind oder nicht. Dazu wird ein Spannungsabfall in der Versorgungsspannung der LEDs detektiert.
  • 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 Lötstellenermüdung 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 Vorwärts spannungen kann z.B. durch einen A/D-Wandler folgen, wobei die vom A/D-Wandler erfassten Vorwärtsspannungen in einem Speicher-Array eines Mikrocontrollers 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 Vorwärts spannung oder relativ zu der zeitlich gemittelten Vorwärts spannung 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.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lebenserwartungs-Information umfasst:
    • eine erste Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn ein erstmaliger Spannungssprung detektiert wird, und
    • 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 Lebenserwartungs-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 Vorwärts spannung im Strom, wobei im Verlauf der Vorwärtsspannung mehrere kleine Spannungssprünge detektiert werden können, und
    Figur 5
    zeigt ein Schaubild von Vorwärts spannung 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 Vorwärts spannung 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 aus- und 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 (14)

  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 Vorwärts spannungen, 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, wobei die Lebenserwartungs-Information umfasst:
    - eine erste Alarm-Information, die ausgegeben wird, wenn ein erstmaliger Spannungssprung (322, 421, 521) detektiert wird, und gekennzeichnet durch
    - 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.
  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 vorhergehenden Ansprüche, 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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 Speicher-Array gespeicherten Vorwärts spannung,
    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.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend einen Schritt, 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.
  9. 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.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend einen Schritt, eine Differenz der erfassten Vorwärtsspannung von einer Referenz-Vorwärtsspannung zu bestimmen, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeit proportional zu der Differenz bestimmt wird.
  11. Vorrichtung (130) zur Bestimmung einer Lebenserwartungs-Information eines LED-Moduls (140) mit einer Vielzahl von LEDs (142), wobei die Vorrichtung Mittel aufweist, die geeignet sind, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
  12. Vorrichtung (130) nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Bus-Schnittstelle (150) und/oder eine Funk-Schnittstelle aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Lebenserwartungs-Information auszugeben.
  13. Vorrichtung (130) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 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
  14. LED-Modul (140), umfassend eine Leiterplatte, eine Vielzahl von auf der Leiterplatte aufgelöteten LEDs (142) und eine Vorrichtung (130) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, 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 die erste und/oder die zweite Alarm-Information ausgibt.
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