EP3726932A1 - Method for frequency-variable control of the colour appearance and/or the luminous flux of a lighting system - Google Patents

Method for frequency-variable control of the colour appearance and/or the luminous flux of a lighting system Download PDF

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EP3726932A1
EP3726932A1 EP19169932.1A EP19169932A EP3726932A1 EP 3726932 A1 EP3726932 A1 EP 3726932A1 EP 19169932 A EP19169932 A EP 19169932A EP 3726932 A1 EP3726932 A1 EP 3726932A1
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EP
European Patent Office
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sub
time
light
light sources
lighting system
Prior art date
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EP19169932.1A
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EP3726932C0 (en
Inventor
Alexander Mair
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Lunatone Industrielle Elektronik GmbH
Original Assignee
Lunatone Industrielle Elektronik GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20Controlling the colour of the light

Definitions

  • the invention relates to a method for variable-frequency control of the light color and / or the luminous flux (or the brightness) of a lighting system.
  • the invention further relates to a lighting control unit, comprising a storage medium on which a program logic for carrying out the method according to the invention is stored, and a microcontroller connected to the storage medium.
  • the invention also relates to a lighting module comprising a lighting system and a lighting control unit according to the invention.
  • the invention further relates to a lighting arrangement comprising a number of individually controllable lighting modules according to the invention.
  • the microcontroller has a timer and an associated comparator for each light source to be regulated, with each light source being activated for a certain period of time within a clock period. This period of time is recorded by comparing a predefinable timer setpoint with the actual timer value by means of the comparator, and the respective light source is controlled accordingly.
  • the clock rate of such a microcontroller can be, for example, a frequency of 1 kHz, with sub-intervals that enable the combination of RGB color components to be present within such an interval. With a division into four sub-intervals (see Fig. 1 ) the individual light sources can be switched off with a frequency of up to 4kHz.
  • the minimum switch-on time is limited due to the minimum sub-interval of the timing of the microcontroller, it may be necessary, for example, to increase the cycle time to dim the emitted light in order to reduce the proportion of the minimum sub-interval in the total time.
  • This also enables different ratios of the Achieve a mixture of the light colors involved.
  • the operating frequency of the microcontroller can be reduced to 500 Hz by halving it.
  • Figure 2 shows such a transition in which a clock interval now comprises 8 minimum time sub-intervals. In this, for example, the proportion of the light color "red" in the emitted light distribution is to be reduced or dimmed (in the present case halved). The remaining light colors green and blue should, however, be retained unchanged.
  • the rigid mode of operation of the microcontroller is associated with the problem that pulsations can arise in the radiation from lighting systems that are largely synchronized, which can be recognized by the human eye and have a disruptive effect.
  • the method according to the invention makes it possible to vary the light color and the brightness of the light emitted by the lighting system without causing undesired transitional overlaps or without having to accept fluctuations in the light emission from different lighting systems.
  • the microcontroller can be designed in a particularly simple manner, since only one light source is active at a time.
  • the sum of all time periods can preferably also be less than 10 ms in the dimmed state in order to stay above the flicker fusion frequency. Only the relationship between the time spans has to be strictly observed. This way you can use the same hardware can achieve much more precise resolutions and thus color settings.
  • the "light off" time period can preferably also be divided into several time periods and inserted between the time periods of the individual colors. Since this method also requires only one counter, inexpensive microcontrollers can be used.
  • colored light sources white light sources or white light sources, in particular LEDs, can also be controlled with different color temperatures.
  • the microcontroller only uses a single comparator and / or a single timer to control the at least two light sources.
  • step b) when calculating the sequential sequence according to step b) in the case of activation of at least two light sources within the clock interval of that light source that is active for the shortest time during the clock interval, the reference time period is assigned, the switch-on periods of the remaining light sources being Multiplication of the reference switch-on duration with an individual factor greater than 1 is established, with each factor being weighted according to the ratio of the calculated switch-on duration ratios.
  • the shortest switch-on time is standardized to the value "1", so to speak, and the remaining switch-on times are given a factor greater than or equal to 1, the actual times being calculated by multiplying the respective factor with the reference time.
  • the microcontroller has a minimum switch-on time period that corresponds to a lowest time period that can lie between a switch-on and an immediately following switch-off process, the following applies to the reference time period: tref tmin.
  • This minimum switch-on time is specified by the technical limitations of the microcontroller and can be taken from or derived from the technical data sheet of the microcontroller used.
  • the reference time duration can be determined as a function of a random variable or to be set to a randomly selected new value and the other time periods to be adjusted in proportion. This not only prevents the lamps from oscillating with one another, but also achieves error-free dimming down to the 0.1% range by increasing the "light off" period and a continuous frequency change.
  • the random value can be determined, for example, with the aid of a noise generator.
  • the reference time period is selected such that the resulting cycle time period t T is a maximum of 10 ms. In this way, it can be ensured that the human eye does not perceive the individual switch-on periods and periods of break in operation per se, but only records the time average of the sequence of these periods of time. In this way, the clock frequency remains above the flicker fusion frequency.
  • the lighting system for the optical transmission of information is controlled by manipulating the sequential sequence to be calculated in step b), taking into account an information signal to be transmitted, the information signal being manipulated by targeted selection of the temporal sequence of the resulting according to step c) Switch-on times and possibly periods of break in operation is coded into the light distribution emitted by the lighting system.
  • an optical sensor is provided for detecting an information signal, in that the sensor is set up to detect the coded light distribution emitted by an illumination system.
  • the coding can be implemented, for example, by specifically defining the sequence in which the radiation is emitted by the individual light sources and by specifically arranging pauses within a clock cycle. In this way, the degrees of freedom that are given by the present method according to the invention in the emission of the light distribution can be used in a targeted manner without influencing the emitted light distribution in the mean value and without the coding affecting in a manner visible to the human eye Light distribution affects.
  • the lighting system has at least three light sources, namely a light source for radiating red light, a light source for radiating green light, and a light source for radiating blue light.
  • a light source for radiating red light a light source for radiating red light
  • a light source for radiating green light a light source for radiating blue light.
  • the invention further relates to a lighting control unit, comprising a storage medium on which a program logic for carrying out the method according to the invention is stored, and a microcontroller which is connected to the storage medium and is set up to receive the input signal and the light color to be emitted and / or Specify the lighting intensity of the lighting system using the program logic according to the method according to the invention.
  • the invention also relates to a lighting module comprising a lighting system and a lighting control unit according to the invention for controlling the lighting system, the lighting system comprising at least two light sources of different light colors.
  • the at least two light sources are LED light sources.
  • the invention further relates to a lighting arrangement comprising a number of individually controllable lighting modules according to the invention. These lighting modules can in particular be set up to communicate with one another. In addition, the already mentioned features can avoid pulsations and undesired overlapping between the light distributions emitted by the lighting modules.
  • the portion of the red light R is reduced, this can be done in a simple manner, as based on the second clock period T T2 Figure 3 is shown.
  • the red light component can be dimmed by simply increasing the green and blue switch-on times.
  • the duration of the pause can also be increased so that the emission of the green and blue light remains unchanged over time.
  • V G 2.2
  • V B 3.3
  • t eG 2.2 ⁇ s
  • t eB 3.3 ⁇ s
  • t P 2.2 ⁇ s
  • T T2 8.7 ⁇ s.
  • This temporal extension of the switch-on periods within the second cycle period T T2 is shown in FIG Figure 3 clearly recognizable by comparison with the auxiliary lines L1, L2 and L3.
  • the reference time duration t ref is assigned, the Switch-on periods of the remaining light sources by multiplying the reference switch-on period t ref by an individual one Factor greater than 1 is set, each factor being weighted according to the ratio of the calculated switch-on time ratios V R , V B , V G.
  • the illumination system 1 is driven for optical transmission of information can be provided by taking into account an information to be transmitted signal S I in step) b to be calculated sequential sequence Seq is manipulated, wherein the information signal S I through targeted selection of the temporal sequence of the according to step c) resulting on-time durations t eR , t eB , t eG and, if applicable, operational idle durations t P are encoded into the light distribution emitted by the lighting system 1.
  • FIG Figure 5 shows an exemplary illustration of the mode of operation of the invention in the form of a flow chart.
  • the invention is described in very general terms, in other words with a view to the diagram according to FIG Figure 5 described:
  • the invention relates to a method or a method for controlling multicolored LEDs with 2 to n colors or color temperatures, wherein the brightness can be viewed as an additional color. It concerns an optimized color control in order to achieve maximum resolution of brightness and color with an optimal light fusion frequency and the best possible temporal load distribution for the required power supply. With the condition that the individual output currents of the color LEDs never overlap, it is guaranteed that currents higher than the rated current will never be drawn from the power supply unit.
  • the control takes place by sequential output of the channels, for example: the three colors R, G, B and H (brightness). In the first block it is determined which channels are involved in the desired mixing ratio and which of these channels has the smallest share in it.
  • the smallest portion is assigned the optimal pulse output time (preferably in the range 1-10us). Based on this, the necessary output times for the other channels are calculated.
  • the channel with the longest output time is determined. If this is greater than the maximum output time (preferably 0.5-1ms), it is divided into two parts and nested with the other channels.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frequenzvariablen Steuerung der Lichtfarbe und/oder des Lichtstromes eines Beleuchtungssystems (1), wobei das Beleuchtungssystem (1) zumindest zwei Lichtquellen (2) unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst, wobei zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen (2) ein Mikrokontroller (3) vorgesehen ist, umfassend die folgenden Schritte:a) Empfang eines eine die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder den abzustrahlenden Lichtstrom des Beleuchtungssystems (1) vorgebenden Inputsignals (S<sub>in</sub>),b) Berechnen eines Taktzyklus (T) umfassend eine sequenzielle Abfolge (Seq) von Einschaltzeitdauerverhältnissen (V<sub>R</sub>, V<sub>B</sub>, V<sub>G</sub>) der zumindest zwei Lichtquellen (2), und gegebenenfalls eines zusätzlichen durch Ausschaltung sämtlicher Lichtquellen gekennzeichneten Betriebspausenzeitverhältnisses (P), in Abhängigkeit von dem Inputsignal (S<sub>in</sub>), wobei die sequenzielle Abfolge dergestalt bestimmt wird, dass zu jedem Zeitpunkt immer nur maximal eine der zumindest zwei Lichtquellen (2) aktiv ist,c) Berechnen von Einschaltzeitdauern (t<sub>eR</sub>, t<sub>eB</sub>, t<sub>eG</sub>) und gegebenenfalls einer Betriebspausenzeitdauer (tp), indem die in Schritt b) errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse (V<sub>R</sub>, V<sub>B</sub>, V<sub>G</sub>) und gegebenenfalls das Betriebspausenzeitdauerverhältnis (P) mit einer variablen Referenzzeitdauer (tref) multipliziert werden, und Berechnen einer variablen Taktzeitdauer (t<sub>T</sub>) durch Summation der innerhalb eines Taktzyklus (T) vorgesehenen Einschaltzeitdauern (t<sub>eR</sub>, t<sub>eB</sub>, t<sub>eG</sub>) und gegebenenfalls der Betriebspausenzeitdauer (t<sub>P</sub>), wobei sämtliche Zeitdauerverhältnisse (V<sub>R</sub>, V<sub>B</sub>, V<sub>G</sub>, P) und damit die daraus berechneten Zeitdauern (t<sub>eR</sub>, t<sub>eB</sub>, t<sub>eG</sub>, tp) dergestalt gewählt sind, dass innerhalb der variablen Taktzeitdauer (t<sub>T</sub>) im zeitlichen Mittel die gemäß dem Inputsignal (S<sub>in</sub>) vorgegebene Lichtfarbe und/oder der Lichtstrom abgestrahlt wird,d) Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der zumindest zwei Lichtquellen (2) mittels dem Mikrocontroller (3) zur Umsetzung der gemäß Schritt b) berechneten sequenziellen Abfolge (Seq) unter Heranziehung der gemäß Schritt c) errechneten Einschaltzeitdauern (t<sub>eR</sub>, t<sub>eB</sub>, t<sub>eG</sub>) und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauer (t<sub>P</sub>).The invention relates to a method for variable-frequency control of the light color and / or the luminous flux of a lighting system (1), the lighting system (1) comprising at least two light sources (2) of different light colors, a microcontroller (2) being used to control the at least two light sources (2). 3) is provided, comprising the following steps: a) receiving an input signal (S <sub> in </sub>) that specifies the light color to be emitted and / or the luminous flux to be emitted of the lighting system (1), b) calculating a clock cycle (T ) comprising a sequential sequence (Seq) of on-time ratios (V <sub> R </sub>, V <sub> B </sub>, V <sub> G </sub>) of the at least two light sources (2), and possibly an additional operating pause time ratio (P) characterized by switching off all light sources, depending on the input signal (S <sub> in </sub>), the sequential sequence being determined in such a way that at each point in time t only a maximum of one of the at least two light sources (2) is active, c) calculation of switch-on times (t <sub> eR </sub>, t <sub> eB </sub>, t <sub> eG </sub> ) and, if applicable, an operating pause time (tp) by adding the on-time ratios (V <sub> R </sub>, V <sub> B </sub>, V <sub> G </sub>) calculated in step b) and possibly the operational idle time ratio (P) can be multiplied by a variable reference time period (tref), and a variable cycle time period (t <sub> T </sub>) is calculated by adding up the switch-on times (t <sub> eR </) provided within a cycle (T). sub>, t <sub> eB </sub>, t <sub> eG </sub>) and, if applicable, the operating break time (t <sub> P </sub>), whereby all time ratios (V <sub> R </ sub>, V <sub> B </sub>, V <sub> G </sub>, P) and thus the time periods calculated from them (t <sub> eR </sub>, t <sub> eB </ sub >, t <sub> eG </sub>, tp) are selected in such a way that within the variable clock period (t <sub> T </sub>) averaged over time d ie according to the input signal (S <sub> in </sub>) specified light color and / or the luminous flux is emitted, d) control of the on and off processes of the at least two light sources (2) by means of the microcontroller (3) to implement the according to Step b) calculated sequential sequence (Seq) using the switch-on times calculated according to step c) (t <sub> eR </sub>, t <sub> eB </sub>, t <sub> eG </sub>) and If necessary, the duration of the operating break (t <sub> P </sub>).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frequenzvariablen Steuerung der Lichtfarbe und/oder des Lichtstromes (bzw. der Helligkeit) eines Beleuchtungssystems.The invention relates to a method for variable-frequency control of the light color and / or the luminous flux (or the brightness) of a lighting system.

Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungssteuerungseinheit, umfassend ein Speichermedium, auf dem eine Programmlogik zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist, und einen mit dem Speichermedium in Verbindung stehenden Mikrokontroller.The invention further relates to a lighting control unit, comprising a storage medium on which a program logic for carrying out the method according to the invention is stored, and a microcontroller connected to the storage medium.

Zudem betrifft die Erfindung ein Beleuchtungsmodul, umfassend ein Beleuchtungssystems und eine erfindungsgemäße Beleuchtungssteuerungseinheit.The invention also relates to a lighting module comprising a lighting system and a lighting control unit according to the invention.

Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsanordnung, umfassend eine Anzahl an einzeln ansteuerbaren erfindungsgemäßen Beleuchtungsmodulen.The invention further relates to a lighting arrangement comprising a number of individually controllable lighting modules according to the invention.

Aus dem Stand der Technik sind Beleuchtungen bekannt, bei denen die Regelung der abgestrahlten Lichtfarbe und der Helligkeit über eine Pulsweitenmodulation erfolgt, die mittels eines Mikrokontrollers geregelt wird. Hierzu weist der Mikrokontroller je zu regelnder Lichtquelle einen Timer und einen zugehörigen Komparator auf, wobei jede Lichtquelle für eine bestimmte Zeitdauer innerhalb einer Taktperiode aktiviert wird. Diese Zeitdauer wird durch Vergleich eines vorgebbaren Timer-Sollwertes mit dem Timer-Istwert mittels dem Komparator erfasst und die jeweilige Lichtquelle entsprechend angesteuert. Die Taktrate eines solchen Mikrokontrollers kann beispielsweise eine Frequenz von 1kHz betragen, wobei innerhalb eines solchen Intervalls noch Teilintervalle vorliegen können, die die Kombination von RGB-Farbanteilen ermöglicht. Bei einer Teilung in vier Teilintervalle (siehe Fig. 1) können die einzelnen Lichtquellen mit einer Frequenz von bis zu 4kHz ausgeschaltet werden.From the prior art, lighting systems are known in which the control of the emitted light color and the brightness takes place via pulse width modulation, which is controlled by means of a microcontroller. For this purpose, the microcontroller has a timer and an associated comparator for each light source to be regulated, with each light source being activated for a certain period of time within a clock period. This period of time is recorded by comparing a predefinable timer setpoint with the actual timer value by means of the comparator, and the respective light source is controlled accordingly. The clock rate of such a microcontroller can be, for example, a frequency of 1 kHz, with sub-intervals that enable the combination of RGB color components to be present within such an interval. With a division into four sub-intervals (see Fig. 1 ) the individual light sources can be switched off with a frequency of up to 4kHz.

Da die minimale Einschaltzeitdauer aufgrund des minimalen Teilintervalls der Taktung des Mikrokontrollers begrenzt ist, kann es beispielsweise für ein Dimmen des abgestrahlten Lichts erforderlich sein, die Taktdauer zu erhöhen, um so den Anteil des minimalen Teilintervalls an der Gesamtzeitdauer zu verringern. Damit lassen sich auch unterschiedliche Verhältnisse der Mischung der beteiligten Lichtfarben erzielen. Beispielsweise kann hierzu die Arbeitsfrequenz des Mikrokontrollers durch Halbieren auf 500 Hz gesenkt werden. Figur 2 zeigt einen solchen Übergang, in der ein Taktintervall nun 8 Mindestzeitteilintervalle umfasst. Darin soll beispielsweise der Anteil der Lichtfarbe "Rot" an der abgestrahlten Lichtverteilung reduziert bzw. gedimmt (vorliegend halbiert) werden. Die verbleibenden Lichtfarben Grün und Blau sollen allerdings unverändert beibehalten werden. Da eine Lichtfarbe innerhalb des Taktintervalls nur einmal ausgeschaltet werden kann, wird die Einschaltzeitdauer der Abstrahlung der Lichtfarben Grün und Blau bei doppelter Taktzeitdauer einfach verdoppelt. Damit ist nach erfolgtem Übergang grundsätzlich im zeitlichen Mittel eine unveränderte Abstrahlung der Lichtfarben Grün und Blau sichergestellt. Allerdings kommt es im Bereich des Übergangs zu einer kurzen Erhöhung der durchschnittlichen Abstrahlung, die in Figur 2 durch den eingekreisten Bereich dargestellt ist. Erst die darauffolgende nun verlängerte Einschaltpause bzw. Ausschaltzeitdauer führt zu einem Abklingen der Erhöhung hin zu dem ursprünglich angestrebten Durchschnittswert.Since the minimum switch-on time is limited due to the minimum sub-interval of the timing of the microcontroller, it may be necessary, for example, to increase the cycle time to dim the emitted light in order to reduce the proportion of the minimum sub-interval in the total time. This also enables different ratios of the Achieve a mixture of the light colors involved. For example, the operating frequency of the microcontroller can be reduced to 500 Hz by halving it. Figure 2 shows such a transition in which a clock interval now comprises 8 minimum time sub-intervals. In this, for example, the proportion of the light color "red" in the emitted light distribution is to be reduced or dimmed (in the present case halved). The remaining light colors green and blue should, however, be retained unchanged. Since a light color can only be switched off once within the cycle interval, the switch-on duration of the emission of the light colors green and blue is simply doubled if the cycle duration is doubled. After the transition has taken place, an unchanged emission of the light colors green and blue is ensured on average over time. However, there is a brief increase in the average radiation in the transition area, which in Figure 2 is represented by the circled area. Only the following, now extended, switch-on pause or switch-off period leads to the decrease in the increase towards the originally targeted average value.

In Abhängigkeit von der Taktrate des Mikrokontrollers ist diese kurzzeitige Erhöhung für das menschliche Auge erkennbar. Zudem geht mit der starren Arbeitsweise der Mikrokontroller das Problem einher, dass Schwebungen in der Abstrahlung von weitgehend gleichgetakteten Beleuchtungssystemen entstehen können, die für das menschliche Auge erkennbar sein können und störend wirken.Depending on the clock rate of the microcontroller, this brief increase can be seen by the human eye. In addition, the rigid mode of operation of the microcontroller is associated with the problem that pulsations can arise in the radiation from lighting systems that are largely synchronized, which can be recognized by the human eye and have a disruptive effect.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, indem erfindungsgemäß das Beleuchtungssystem zumindest zwei Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst, wobei zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen ein Mikrokontroller vorgesehen ist, umfassend die folgenden Schritte:

  1. a) Empfang eines die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder den abzustrahlenden Lichtstrom des Beleuchtungssystems vorgebenden Inputsignals,
  2. b) Berechnen eines Taktzyklus umfassend eine sequenzielle Abfolge von Einschaltzeitdauerverhältnissen der zumindest zwei Lichtquellen, und gegebenenfalls eines zusätzlichen durch Ausschaltung sämtlicher Lichtquellen gekennzeichneten Betriebspausenzeitverhältnisses, in Abhängigkeit von dem Inputsignal, wobei die sequenzielle Abfolge dergestalt bestimmt wird, dass zu jedem Zeitpunkt immer nur maximal eine der zumindest zwei Lichtquellen aktiv ist,
  3. c) Berechnen von Einschaltzeitdauern und gegebenenfalls einer Betriebspausenzeitdauer, indem die in Schritt b) errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse und gegebenenfalls das Betriebspausenzeitdauerverhältnis mit einer variablen Referenzzeitdauer multipliziert werden, und berechnen einer variablen Taktzeitdauer durch Summation der innerhalb eines Taktzyklus vorgesehenen Einschaltzeitdauern und gegebenenfalls der Betriebspausenzeitdauer, wobei sämtliche Zeitdauerverhältnisse und damit die daraus berechneten Zeitdauern dergestalt gewählt sind, dass innerhalb der variablen Taktzeitdauer im zeitlichen Mittel die gemäß dem Inputsignal vorgegebene Lichtfarbe und/oder der Lichtstrom abgestrahlt wird,
  4. d) Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der zumindest zwei Lichtquellen mittels dem Mikrocontroller zur Umsetzung der gemäß Schritt b) berechneten sequenziellen Abfolge unter Heranziehung der gemäß Schritt c) errechneten Einschaltzeitdauern und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauer.
One object of the invention is therefore to create a method with which the disadvantages of the prior art are overcome. This object is achieved with a method of the type mentioned in that, according to the invention, the lighting system comprises at least two light sources of different light colors, a microcontroller being provided for controlling the at least two light sources, comprising the following steps:
  1. a) Receipt of an input signal specifying the light color to be emitted and / or the luminous flux of the lighting system to be emitted,
  2. b) Calculation of a clock cycle comprising a sequential sequence of switch-on time ratios of the at least two light sources, and optionally an additional one characterized by switching off all light sources Operating pause time ratio, as a function of the input signal, the sequential sequence being determined in such a way that only a maximum of one of the at least two light sources is active at any point in time,
  3. c) Calculating on-time durations and, if necessary, an operating pause time by multiplying the on-time ratios calculated in step b) and, if applicable, the operating pause time ratio by a variable reference time period, and calculating a variable cycle time by adding up the on-times provided within a clock cycle and, if applicable, the operating pause time, with all time ratios and so that the time periods calculated therefrom are selected in such a way that the light color and / or the light flux specified according to the input signal is emitted within the variable cycle time period on average,
  4. d) Control of the switching on and off processes of the at least two light sources by means of the microcontroller to implement the sequential sequence calculated in accordance with step b) using the on-time durations calculated in accordance with step c) and, if necessary, the duration of the operating pause.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Lichtfarbe und die Helligkeit des durch das Beleuchtungssystems abgestrahlten Lichtes zu variieren, ohne dabei unerwünschte Übergangsüberlagerungen zu verursachen, oder Schwebungen der Lichtabstrahlung unterschiedlicher Beleuchtungssystemen in Kauf zu nehmen. Zudem kann der Mikrokontroller besonders einfach ausgestaltet werden, da immer nur eine Lichtquelle zur gleichen Zeit aktiv ist.The method according to the invention makes it possible to vary the light color and the brightness of the light emitted by the lighting system without causing undesired transitional overlaps or without having to accept fluctuations in the light emission from different lighting systems. In addition, the microcontroller can be designed in a particularly simple manner, since only one light source is active at a time.

Anders ausgedrückt, können alternativ zur üblichen Ansteuerung über drei PWM Signale (für ein RGB-System) mit fester Frequenz zeitliche aneinander gereihte Zeitspannen von beispielsweise rotem, grünem, blauem (auch weitere Farben möglich) und keinem Licht in beliebiger sequenzieller Reihenfolge und mit fast beliebigen Zeitspannen ausgegeben werden.In other words, as an alternative to the usual control via three PWM signals (for an RGB system) with a fixed frequency, time spans of, for example, red, green, blue (other colors are also possible) and no light in any sequential order and with almost any Periods of time are output.

Die Summe aller Zeitspannen kann dabei vorzugsweise auch im gedimmten Zustand kleiner 10ms sein, um über der Flimmerverschmelzungsfrequenz zu bleiben. Genau einzuhalten ist jeweils nur das Verhältnis der Zeitspannen zueinander. Auf diese Weise lassen sich mit derselben Hardware wesentlich genauere Auflösungen und somit Farbeinstellungen erreichen.The sum of all time periods can preferably also be less than 10 ms in the dimmed state in order to stay above the flicker fusion frequency. Only the relationship between the time spans has to be strictly observed. This way you can use the same hardware can achieve much more precise resolutions and thus color settings.

Da zudem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Zustände eintreten, in denen zwei Farben gleichzeitig eingeschaltet werden, ist die Auslegung des Netzteils auf eine höhere Spitzenlast nicht notwendig. Vorzugsweise kann die "Licht Aus" Zeitspanne auch in mehrere Zeitspannen aufgeteilt und zwischen den Zeitspannen der einzelnen Farben eingefügt werden. Da diese Methode zudem mit nur einem Zähler auskommt, können günstige Mikrokontroller zum Einsatz kommen. Alternativ zu farbigen Lichtquellen können auch weiße Lichtquellen oder weiße Lichtquellen, insbesondere LEDs, mit mit verschiedenen Farbtemperaturen angesteuert werden.In addition, since in the method according to the invention no states occur in which two colors are switched on at the same time, it is not necessary to design the power supply unit for a higher peak load. The "light off" time period can preferably also be divided into several time periods and inserted between the time periods of the individual colors. Since this method also requires only one counter, inexpensive microcontrollers can be used. As an alternative to colored light sources, white light sources or white light sources, in particular LEDs, can also be controlled with different color temperatures.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen lediglich einen einzigen Komparator und/oder einen einzigen Timer heranzieht.In particular, it can be provided that the microcontroller only uses a single comparator and / or a single timer to control the at least two light sources.

Weiters kann vorgesehen sein, dass bei der Berechnung der sequenziellen Abfolge gemäß Schritt b) im Falle der Aktivierung zumindest zweier Lichtquellen innerhalb des Taktintervalls derjenigen Lichtquelle, die während des Taktintervalls am kürzesten aktiv ist, die Referenzzeitdauer zugeordnet wird, wobei die Einschaltzeitdauern der verbleibenden Lichtquellen durch Multiplikation der Referenzeinschaltzeitdauer mit einem individuellen Faktor größer 1 festgelegt wird, wobei jeder Faktor entsprechend dem Verhältnis der errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse gewichtet ist. Die kürzeste Einschaltzeitdauer wird sozusagen auf den Wert "1" normiert und die verbleibenden Einschaltzeitdauern werden dadurch mit einem Faktor größergleich 1 versehen, wobei die tatsächlichen Zeitdauern durch Multiplikation des jeweiligen Faktors mit der Referenzzeitdauer errechnet werden.Furthermore, it can be provided that when calculating the sequential sequence according to step b) in the case of activation of at least two light sources within the clock interval of that light source that is active for the shortest time during the clock interval, the reference time period is assigned, the switch-on periods of the remaining light sources being Multiplication of the reference switch-on duration with an individual factor greater than 1 is established, with each factor being weighted according to the ratio of the calculated switch-on duration ratios. The shortest switch-on time is standardized to the value "1", so to speak, and the remaining switch-on times are given a factor greater than or equal to 1, the actual times being calculated by multiplying the respective factor with the reference time.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller eine Mindesteinschaltzeitdauer aufweist, die einer niedrigsten Zeitdauer entspricht, die zwischen einem Ein- und einem unmittelbaren darauffolgenden Ausschaltvorgang liegen kann, wobei für die Referenzzeitdauer folgendes gilt: tref ≥ tmin. Diese Mindesteinschaltzeitdauer ist durch technische Limitierungen des Mikrokontrollers vorgegeben und kann dem technischen Datenblatt des jeweils eingesetzten Mikrokontrollers entnommen oder daraus abgeleitet werden.In particular, it can be provided that the microcontroller has a minimum switch-on time period that corresponds to a lowest time period that can lie between a switch-on and an immediately following switch-off process, the following applies to the reference time period: tref tmin. This minimum switch-on time is specified by the technical limitations of the microcontroller and can be taken from or derived from the technical data sheet of the microcontroller used.

Um Schwebungen zu verhindern, kann vorgesehen dass die Referenzzeitdauer in Abhängigkeit von einer Zufallsgröße bestimmt wird bzw. auf einen zufällig gewählten neuen Wert gesetzt wird und die anderen Zeitspannen sich im Verhältnis anpassen. Dadurch lassen sich nicht nur Schwebungen der Leuchtmittel untereinander verhindern, sondern auch ein fehlerfreies Dimmen bis in den Bereich 0,1% durch Erhöhung der "Licht Aus" Zeitspanne und einer kontinuierlichen Frequenzänderung erreichen. Der Zufallswert kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Rauschgenerators ermittelt werden.In order to prevent beats, provision can be made for the reference time duration to be determined as a function of a random variable or to be set to a randomly selected new value and the other time periods to be adjusted in proportion. This not only prevents the lamps from oscillating with one another, but also achieves error-free dimming down to the 0.1% range by increasing the "light off" period and a continuous frequency change. The random value can be determined, for example, with the aid of a noise generator.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Referenzzeitdauer dergestalt gewählt ist, dass die resultierende Taktzeitdauer tT maximal 10ms beträgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das menschliche Auge die einzelnen Einschaltzeitdauern und Betriebspausenzeitdauern für sich genommen nicht wahrnimmt, sondern lediglich das zeitliche Mittel der Abfolge dieser Zeitdauern erfasst. Auf diese Weise bleibt die Taktfrequenz oberhalb der Flimmerverschmelzungsfrequenz.Furthermore, it can be provided that the reference time period is selected such that the resulting cycle time period t T is a maximum of 10 ms. In this way, it can be ensured that the human eye does not perceive the individual switch-on periods and periods of break in operation per se, but only records the time average of the sequence of these periods of time. In this way, the clock frequency remains above the flicker fusion frequency.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem zur optischen Übertragung von Informationen angesteuert wird, indem unter Berücksichtigung eines zu übertragenden Informationssignals die in Schritt b) zu berechnende sequentielle Abfolge manipuliert wird, wobei das Informationssignal durch gezielte Auswahl der zeitlichen Abfolge der gemäß Schritt c) resultierenden Einschaltzeitdauern und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauern in die durch das Beleuchtungssystem abgestrahlte Lichtverteilung kodiert wird.In particular, it can be provided that the lighting system for the optical transmission of information is controlled by manipulating the sequential sequence to be calculated in step b), taking into account an information signal to be transmitted, the information signal being manipulated by targeted selection of the temporal sequence of the resulting according to step c) Switch-on times and possibly periods of break in operation is coded into the light distribution emitted by the lighting system.

Weiters kann vorgesehen sein, dass ein optischer Sensor zur Erfassung eines Informationssignals vorgesehen ist, indem der Sensor zur Erfassung der durch ein Beleuchtungssystem abgestrahlten kodierten Lichtverteilung eingerichtet ist. Die Kodierung kann beispielsweise durch gezielte Festlegung der Reihenfolge der Abstrahlung durch die einzelnen Lichtquellen sowie durch gezielte Anordnung von Pausen innerhalb eines Taktzyklus implementiert sein. Auf diese Weise können die Freiheitsgrade, die durch das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren bei der Abstrahlung der Lichtverteilung gegeben werden, gezielt genutzt werden, ohne die abgestrahlte Lichtverteilung im Mittelwert zu beeinflussen und ohne dass sich die Kodierung auf für das menschliche Auge sichtbare Art und Weise auf die Lichtverteilung auswirkt.Furthermore, it can be provided that an optical sensor is provided for detecting an information signal, in that the sensor is set up to detect the coded light distribution emitted by an illumination system. The coding can be implemented, for example, by specifically defining the sequence in which the radiation is emitted by the individual light sources and by specifically arranging pauses within a clock cycle. In this way, the degrees of freedom that are given by the present method according to the invention in the emission of the light distribution can be used in a targeted manner without influencing the emitted light distribution in the mean value and without the coding affecting in a manner visible to the human eye Light distribution affects.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungssystem zumindest drei Lichtquellen, nämlich eine Lichtquelle zur Abstrahlung von rotem Licht, eine Lichtquelle zur Abstrahlung von grünem Licht, und eine Lichtquelle zur Abstrahlung von blauem Licht, aufweist. Durch Überlagerung der Abstrahlung dieser Lichtquellen kann auf einfache Weise die abgestrahlte Lichtfarbe bis hin zur Abstrahlung von weißem Licht manipuliert werden.In particular, it can be provided that the lighting system has at least three light sources, namely a light source for radiating red light, a light source for radiating green light, and a light source for radiating blue light. By superimposing the radiation from these light sources, the emitted light color can be manipulated in a simple manner, including the emission of white light.

Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungssteuerungseinheit, umfassend ein Speichermedium, auf dem eine Programmlogik zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist, und einen mit dem Speichermedium in Verbindung stehenden Mikrokontroller, der dazu eingerichtet ist, das Inputsignal zu empfangen, und die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder Beleuchtungsintensität des Beleuchtungssystems unter Heranziehung der Programmlogik entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugeben.The invention further relates to a lighting control unit, comprising a storage medium on which a program logic for carrying out the method according to the invention is stored, and a microcontroller which is connected to the storage medium and is set up to receive the input signal and the light color to be emitted and / or Specify the lighting intensity of the lighting system using the program logic according to the method according to the invention.

Zudem betrifft die Erfindung ein Beleuchtungsmodul, umfassend ein Beleuchtungssystems und eine erfindungsgemäße Beleuchtungssteuerungseinheit zur Ansteuerung des Beleuchtungssystems, wobei das Beleuchtungssystem zumindest zwei Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst.The invention also relates to a lighting module comprising a lighting system and a lighting control unit according to the invention for controlling the lighting system, the lighting system comprising at least two light sources of different light colors.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zumindest zwei Lichtquellen LED-Lichtquellen sind.In particular, it can be provided that the at least two light sources are LED light sources.

Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsanordnung, umfassend eine Anzahl an einzeln ansteuerbaren erfindungsgemäßen Beleuchtungsmodulen. Diese Beleuchtungsmodule können insbesondere dazu eingerichtet sein, miteinander zu kommunizieren. Zudem können durch die bereits erwähnten Merkmale Schwebungen und unerwünschte Überlagerungen zwischen den durch die Beleuchtungsmodule abgestrahlten Lichtverteilungen vermieden werden.The invention further relates to a lighting arrangement comprising a number of individually controllable lighting modules according to the invention. These lighting modules can in particular be set up to communicate with one another. In addition, the already mentioned features can avoid pulsations and undesired overlapping between the light distributions emitted by the lighting modules.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Darin zeigt

  • Figur 1 eine schematische Darstellung der Steuerung eines Beleuchtungssystems gemäß dem Stand der Technik,
  • Figur 2 einen dimmregelungsbedingten Übergang hin zu einer reduzierten Arbeitsfrequenz und eine daraus resultierende kurzfristige erkennbare Veränderung der Intensität der der Lichtverteilung gemäß der Steuerung nach Fig. 1,
  • Figur 3 eine schematische Darstellung der Steuerung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Figur 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie von zugehörigen Komponenten, und
  • Figur 5 eine beispielhafte Darstellung der Arbeitsweise der Erfindung in Form eines Ablaufdiagrammes.
The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary and non-restrictive embodiments which are illustrated in the figures. In it shows
  • Figure 1 a schematic representation of the control of a lighting system according to the prior art,
  • Figure 2 a dimming control-related transition to a reduced working frequency and a resulting short-term recognizable change in the intensity of the light distribution according to the control Fig. 1 ,
  • Figure 3 a schematic representation of the control by means of the method according to the invention,
  • Figure 4 a schematic representation of a method according to the invention and associated components, and
  • Figure 5 an exemplary illustration of the mode of operation of the invention in the form of a flow chart.

In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.In the following figures, unless otherwise stated, the same reference symbols denote the same features.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurde, zeigen Figuren 1 und 2 den bekannten Stand der Technik, bei dem mittels einer PWM-Modulation die einzelnen Lichtquellen separat angesteuert werden, wobei im Falle eines Dimmvorganges es erforderlich ist, die Taktrate der Lichtsteuerung stark zu reduzieren und dabei die eingangs genannten Übergangsprobleme bei Änderung der Taktraten auftreten können. Die horizontalen Achsen sind in den Figuren 1 und 2 die Zeitachsen. In vertikaler Richtung sind in den beiden Figuren zwei Abbildungen überlagert - nämlich oberhalb der den Einzelzeitdauern zugeordnete Zählvorgang, innerhalb der ein Timer einen vorgegebenen Wert erreicht und mittels eines Komparators das Erreichen dieses Wertes festgestellt wird, und unterhalb die tatsächliche Abstrahlung von Licht durch jeweils eine Lichtquelle, wobei die Lichtquellen R, G und B die Lichtfarben Rot, Grün bzw. Blau bezeichnen. Die schraffierten Flächen bezeichnen dabei den Einschaltzustand der Lichtquellen.As already mentioned in the introduction to the description, show Figures 1 and 2 the known prior art, in which the individual light sources are controlled separately by means of PWM modulation, in the case of a dimming process it is necessary to greatly reduce the clock rate of the light control and the transition problems mentioned above can occur when the clock rates change. The horizontal axes are in the Figures 1 and 2 the timelines. Two images are superimposed in the vertical direction in the two figures - namely above the counting process assigned to the individual time periods, within which a timer reaches a predetermined value and when this value is determined by means of a comparator, and below the actual emission of light by a light source in each case , where the light sources R, G and B denote the light colors red, green and blue, respectively. The hatched areas denote the switched-on state of the light sources.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der Steuerung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Anders als im Stand der Technik, ist erfindungsgemäß immer nur maximal eine der Lichtquellen 2 (siehe Fig. 4) aktiv, die vorliegend als R, G und B bezeichnet sind. Genauer gesagt, ist darin in Zusammenschau mit Figur 4 ein Verfahren zur frequenzvariablen Steuerung der Lichtfarbe und/oder des Lichtstromes eines Beleuchtungssystems 1 dargestellt, wobei das Beleuchtungssystem 1 zumindest zwei Lichtquellen 2 unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst, wobei zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen 2 ein Mikrokontroller 3 vorgesehen ist, umfassend die folgenden Schritte:

  1. a) Empfang eines eine die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder den abzustrahlenden Lichtstrom des Beleuchtungssystems 1 vorgebenden Inputsignals Sin,
  2. b) Berechnen eines Taktzyklus T umfassend eine sequenzielle Abfolge Seq von Einschaltzeitdauerverhältnissen VR, VB, VG der zumindest zwei Lichtquellen 2, und gegebenenfalls eines zusätzlichen durch Ausschaltung sämtlicher Lichtquellen gekennzeichneten Betriebspausenzeitverhältnisses P, in Abhängigkeit von dem Inputsignal Sin, wobei die sequenzielle Abfolge dergestalt bestimmt wird, dass zu jedem Zeitpunkt immer nur maximal eine der zumindest zwei Lichtquellen 2 aktiv ist,
  3. c) Berechnen von Einschaltzeitdauern teR, teB, teG und gegebenenfalls einer Betriebspausenzeitdauer tp, indem die in Schritt b errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse VR, VB, VG und gegebenenfalls das Betriebspausenzeitdauerverhältnis P mit einer variablen Referenzzeitdauer tref multipliziert werden, und Berechnen einer variablen Taktzeitdauer tT durch Summation der innerhalb eines Taktzyklus vorgesehenen Einschaltzeitdauern teR, teB, teG und gegebenenfalls der Betriebspausenzeitdauer tP, wobei sämtliche Zeitdauerverhältnisse VR, VB, VG, P und damit die daraus berechneten Zeitdauern teR, teB, teG, tp dergestalt gewählt sind, dass innerhalb der variablen Taktzeitdauer tT im zeitlichen Mittel die gemäß dem Inputsignal Sin vorgegebene Lichtfarbe und/oder der Lichtstrom abgestrahlt wird,
  4. d) Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der zumindest zwei Lichtquellen 2 mittels dem Mikrocontroller 3 zur Umsetzung der gemäß Schritt b berechneten sequenziellen Abfolge Seq unter Heranziehung der gemäß Schritt c errechneten Einschaltzeitdauern teR, teB, teG und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauer tP.
Figure 3 shows a schematic representation of the control by means of the method according to the invention. In contrast to the prior art, according to the invention there is always only a maximum of one of the light sources 2 (see FIG Fig. 4 ) active, which are designated as R, G and B here. More precisely, is in it in synopsis Figure 4 a method for variable-frequency control of the light color and / or the luminous flux of a lighting system 1 is shown, the lighting system 1 comprising at least two light sources 2 of different light colors, wherein a microcontroller 3 is provided for controlling the at least two light sources 2, comprising the following steps:
  1. a) reception of an input signal S in that specifies the light color to be emitted and / or the luminous flux to be emitted of the lighting system 1,
  2. b) Calculating a clock cycle T comprising a sequential sequence Seq of switch-on time ratios V R , V B , V G of the at least two light sources 2, and optionally an additional operating pause time ratio P, characterized by switching off all light sources, depending on the input signal S in , the sequential The sequence is determined in such a way that at any point in time only a maximum of one of the at least two light sources 2 is active,
  3. c) Calculating on-time durations t eR , t eB , t eG and, if applicable, an operating pause time tp by multiplying the on-time ratios V R , V B , V G calculated in step b and, if applicable, the operating pause time ratio P by a variable reference time period t ref , and calculating a variable cycle time t T by adding up the switch-on times t eR , t eB , t eG provided within a cycle and, if applicable, the operating break time t P , with all time ratios V R , V B , V G , P and thus the time periods t eR , calculated therefrom. t eB , t eG , tp are selected such that the light color and / or the luminous flux specified in accordance with the input signal S in is emitted within the variable cycle time t T ,
  4. d) Control of the switching on and off processes of the at least two light sources 2 by means of the microcontroller 3 to implement the sequential sequence Seq calculated in accordance with step b, using the on-time durations t eR , t eB , t eG calculated in accordance with step c and, if applicable, the operating pause time t P.

In dem Beispiel gemäß Figur 3 ist erkennbar, dass innerhalb der ersten Taktzeitdauer TT1 die Farbe Grün doppelt so lange abgestrahlt wird wie die Farbe Rot und die Farbe Blau dreimal so lange abgestrahlt wird, wie die Farbe Rot. Die Farbe Rot hat damit die kürzeste Einschaltzeitdauer. Wird die Abstrahlzeitdauer für die Farbe Rot auf den Wert "1" normiert, so beträgt der Wert für die Zeitdauer der Farbe Grün daher "2" und für die Farbe Blau folglich "3". Die Pause erhält den Wert "2". Die Zeitdauerverhältnisse lauten daher wie folgt: VR= 1, VG= 2, VB= 3, P= 2. Werden diese Verhältnisse nun mit der Referenzzeitdauer tref beispielsweise in Höhe von 1 µs multipliziert, ergeben sich die folgenden Zeitdauern: teR = 1 µs, teG = 2 µs, teB = 3 µs, tP = 2 µs. Daraus ergibt sich eine Taktzeitdauer TT1 = 8 µs. Die Verhältnisse selbst können aus dem Eingangssignal Sin unter Berücksichtigung der Leistung der Lichtquellen abgeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Lichtquellen R, G und B allesamt während der Einschaltzeitdauer mit gleicher Leistung Licht abstrahlen, würde dies bedeuten, dass die Lichtanteile von R, G und B im zeitlichen Mittel einfach den zeitlichen Verhältnissen zueinander entsprechen.In the example according to Figure 3 it can be seen that within the first cycle time T T1 the color green is emitted twice as long as the color red and the color blue is emitted three times as long as the color red. The color red thus has the shortest on-time. If the emission duration for the color red is normalized to the value "1", the value for the duration of the color green is therefore "2" and for the color blue it is consequently "3". The pause is given the value "2". The time ratios are therefore as follows: V R = 1, V G = 2, V B = 3, P = 2. If these ratios are now multiplied by the reference time period t ref, for example by 1 μs, the following time periods result: t eR = 1 µs, t eG = 2 µs, t eB = 3 µs, t P = 2 µs. This results in a cycle duration T T1 = 8 microseconds. The relationships themselves can be derived from the input signal Sin, taking into account the power of the light sources. Assuming that the light sources R, G and B all emit light with the same power during the switch-on period, this would mean that the light components of R, G and B simply correspond to the temporal relationships to one another on average over time.

Soll nun - ähnlich wie in Figur 2 im Stand der Technik - in einer darauffolgenden Taktperiode der Anteil des roten Lichtes R reduziert werden, so kann dies auf einfache Weise erfolgen, wie anhand der zweiten Taktperiode TT2 der Figur 3 dargestellt ist. Ausgehend von der ersten Taktperiode TT1 kann ein Dimmen des roten Lichtanteils erfolgen, indem einfach die grüne und blaue Einschaltzeitdauer erhöht wird. Zudem kann auch die Pausenzeitdauer erhöht werden, damit die Abstrahlung des grünen und blauen Lichts im zeitlichen Mittel unverändert bleibt. D.h. die Einschaltzeitdauer für das rote Licht kann unverändert VR= 1 bleiben, und die verbleibenden Zeitdauern können beispielsweise um 10% erhöht werden, wodurch folgt: VG= 2,2, VB= 3,3, P= 2,2 und teR = 1 µs, teG = 2,2 µs, teB = 3,3 µs, tP = 2,2 µs sowie TT2 = 8,7 µs. Auf diese Weise kann eine äußerst robuste und fein dosierbare Helligkeits- und Farbreglung vorgenommen werden. Diese zeitliche Verlängerung der Einschaltzeitdauern innerhalb der zweiten Taktzeitdauer TT2 ist in Figur 3 durch Vergleich mit den Hilfslinien L1, L2 und L3 deutlich erkennbar.Should now - similar to in Figure 2 in the prior art - in a subsequent clock period, the portion of the red light R is reduced, this can be done in a simple manner, as based on the second clock period T T2 Figure 3 is shown. Starting from the first clock period T T1 , the red light component can be dimmed by simply increasing the green and blue switch-on times. In addition, the duration of the pause can also be increased so that the emission of the green and blue light remains unchanged over time. That is, the switch-on time for the red light can remain unchanged V R = 1, and the remaining time periods can be increased, for example, by 10%, which results in: V G = 2.2, V B = 3.3, P = 2.2 and t eR = 1 µs, t eG = 2.2 µs, t eB = 3.3 µs, t P = 2.2 µs and T T2 = 8.7 µs. In this way, an extremely robust and finely adjustable brightness and color control can be made. This temporal extension of the switch-on periods within the second cycle period T T2 is shown in FIG Figure 3 clearly recognizable by comparison with the auxiliary lines L1, L2 and L3.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei der Berechnung der sequenziellen Abfolge Seq gemäß Schritt b) im Falle der Aktivierung zumindest zweier Lichtquellen 2 innerhalb des Taktintervalls derjenigen Lichtquelle 2, die während des Taktintervalls am kürzesten aktiv ist, die Referenzzeitdauer tref zugeordnet wird, wobei die Einschaltzeitdauern der verbleibenden Lichtquellen durch Multiplikation der Referenzeinschaltzeitdauer tref mit einem individuellen Faktor größer 1 festgelegt wird, wobei jeder Faktor entsprechend dem Verhältnis der errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse VR, VB, VG gewichtet ist.In particular, it can be provided that when calculating the sequential sequence Seq according to step b), in the case of activation of at least two light sources 2 within the clock interval of that light source 2 which is active for the shortest time during the clock interval, the reference time duration t ref is assigned, the Switch-on periods of the remaining light sources by multiplying the reference switch-on period t ref by an individual one Factor greater than 1 is set, each factor being weighted according to the ratio of the calculated switch-on time ratios V R , V B , V G.

Weiters kann vorgesehen sein, dass Beleuchtungssystem 1 zur optischen Übertragung von Informationen angesteuert wird, indem unter Berücksichtigung eines zu übertragenden Informationssignals SI die in Schritt b) zu berechnende sequentielle Abfolge Seq manipuliert wird, wobei das Informationssignal SI durch gezielte Auswahl der zeitlichen Abfolge der gemäß Schritt c) resultierenden Einschaltzeitdauern teR, teB, teG und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauern tP in die durch das Beleuchtungssystem 1 abgestrahlte Lichtverteilung kodiert wird.Furthermore, that the illumination system 1 is driven for optical transmission of information can be provided by taking into account an information to be transmitted signal S I in step) b to be calculated sequential sequence Seq is manipulated, wherein the information signal S I through targeted selection of the temporal sequence of the according to step c) resulting on-time durations t eR , t eB , t eG and, if applicable, operational idle durations t P are encoded into the light distribution emitted by the lighting system 1.

Figur 5 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Arbeitsweise der Erfindung in Form eines Ablaufdiagrammes. Nachfolgend wird die Erfindung in ganz allgemein mit anderen Worten mit Blick auf das Diagramm gemäß Figur 5 beschrieben: Figure 5 shows an exemplary illustration of the mode of operation of the invention in the form of a flow chart. In the following, the invention is described in very general terms, in other words with a view to the diagram according to FIG Figure 5 described:

Die Erfindung betrifft eine Methode bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung von mehrfärbigen LEDs mit 2 bis n Farben oder Farbtemperaturen, wobei die Helligkeit wie eine zusätzliche Farbe betrachtet werden kann. Sie betrifft eine optimierte Farbansteuerung, um maximale Auflösung von Helligkeit und Farbe bei optimaler Lichtverschmelzungsfrequenz und bestmöglicher zeitlicher Lastverteilung für die benötigte Stromversorgung zu erreichen. Mit der Bedingung zu keinem Zeitpunkt eine Überlappung der einzelnen Ausgangsströme der FarbLEDs zuzulassen wird garantiert, dass aus dem Netzteil zu keinem Zeitpunkt höhere Ströme als der Nennstrom gezogen werden. Die Ansteuerung erfolgt durch sequentielle Ausgabe der Kanäle z.B.: der drei Farben R, G, B und H (Helligkeit). Im ersten Block wird ermittelt welche Kanäle am gewünschten Mischverhältnis beteiligt sind und welcher dieser Kanäle den geringsten Anteil daran hat. Im zweiten Block wird dem kleinsten Anteil die optimale Impulsausgabezeit zugewiesen (vorzugshalber im Bereich 1-10us). Davon ausgehend werden die notwendigen Ausgabezeiten der anderen Kanäle berechnet. Im dritten Block wird der Kanal mit der längsten Ausgabezeit ermittelt. Ist diese größer als die maximale Ausgabezeit (vorzugshalber 0.5-1ms), wird dieser in zwei Teile aufgeteilt und mit den anderen Kanälen verschachtelt.The invention relates to a method or a method for controlling multicolored LEDs with 2 to n colors or color temperatures, wherein the brightness can be viewed as an additional color. It concerns an optimized color control in order to achieve maximum resolution of brightness and color with an optimal light fusion frequency and the best possible temporal load distribution for the required power supply. With the condition that the individual output currents of the color LEDs never overlap, it is guaranteed that currents higher than the rated current will never be drawn from the power supply unit. The control takes place by sequential output of the channels, for example: the three colors R, G, B and H (brightness). In the first block it is determined which channels are involved in the desired mixing ratio and which of these channels has the smallest share in it. In the second block, the smallest portion is assigned the optimal pulse output time (preferably in the range 1-10us). Based on this, the necessary output times for the other channels are calculated. In the third block, the channel with the longest output time is determined. If this is greater than the maximum output time (preferably 0.5-1ms), it is divided into two parts and nested with the other channels.

Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis alle Ausgabezeiten der Kanäle diese Anforderung (< optimaler Lichtverschmelzungsfrequenz) erfüllen oder die geteilten Ausgabezeiten die Mindestimpulsdauer erreichen.This process is repeated until all output times of the channels meet this requirement (<optimal light fusion frequency) or the divided output times reach the minimum pulse duration.

Um Schwebungen zwischen den Leuchtmitteln zu vermeiden, können im vierten Block zufällig gewählte Zeiten addiert werden. Abschließend kann in Block 5 als Optimierung eine Reduktion der auftretenden Ausgangsfrequenzen zur Verringerung der Schaltverluste erfolgen.In order to avoid fluctuations between the lamps, random times can be added in the fourth block. Finally, in block 5, as an optimization, the output frequencies that occur can be reduced in order to reduce the switching losses.

Mit dieser Methode können alle vorhandenen Freiheitsgrade optimal ausgenutzt werden um bestmöglichen Lichtverhältnisse für das menschliche Auge zu erreichen. Da verschiedene Ausgabemustern zu denselben Lichtverhältnissen führen, kann optional vorgesehen sein, dass durch die sequentielle Ausgabe verschiedener Ausgabemuster Informationen übermittelt werden ohne die Lichtverhältnisse zu stören.With this method, all available degrees of freedom can be optimally used to achieve the best possible light conditions for the human eye. Since different output patterns lead to the same lighting conditions, it can optionally be provided that information is transmitted through the sequential output of different output patterns without disturbing the lighting conditions.

In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.In view of this teaching, the person skilled in the art is able to arrive at other embodiments of the invention, not shown, without inventive activity. The invention is therefore not restricted to the embodiments shown. Individual aspects of the invention or the embodiments can also be taken up and combined with one another. Any reference signs in the claims are exemplary and only serve to make the claims easier to read without restricting them.

Claims (13)

Verfahren zur frequenzvariablen Steuerung der Lichtfarbe und/oder des Lichtstromes eines Beleuchtungssystems (1), wobei das Beleuchtungssystem (1) zumindest zwei Lichtquellen (2) unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst, wobei zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen (2) ein Mikrokontroller (3) vorgesehen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Empfang eines die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder den abzustrahlenden Lichtstrom des Beleuchtungssystems (1) vorgebenden Inputsignals (Sin), b) Berechnen eines Taktzyklus (T) umfassend eine sequenzielle Abfolge (Seq) von Einschaltzeitdauerverhältnissen (VR, VB, VG) der zumindest zwei Lichtquellen (2), und gegebenenfalls eines zusätzlichen durch Ausschaltung sämtlicher Lichtquellen gekennzeichneten Betriebspausenzeitverhältnisses (P), in Abhängigkeit von dem Inputsignal (Sin), wobei die sequenzielle Abfolge dergestalt bestimmt wird, dass zu jedem Zeitpunkt immer nur maximal eine der zumindest zwei Lichtquellen (2) aktiv ist, c) Berechnen von Einschaltzeitdauern (teR, teB, teG) und gegebenenfalls einer Betriebspausenzeitdauer (tp), indem die in Schritt b) errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse (VR, VB, VG) und gegebenenfalls das Betriebspausenzeitdauerverhältnis (P) mit einer variablen Referenzzeitdauer (tref) multipliziert werden, und Berechnen einer variablen Taktzeitdauer (tT) durch Summation der innerhalb eines Taktzyklus (T) vorgesehenen Einschaltzeitdauern (teR, teB, teG) und gegebenenfalls der Betriebspausenzeitdauer (tP), wobei sämtliche Zeitdauerverhältnisse (VR, VB, VG, P) und damit die daraus berechneten Zeitdauern (teR, teB, teG, tP) dergestalt gewählt sind, dass innerhalb der variablen Taktzeitdauer (tT) im zeitlichen Mittel die gemäß dem Inputsignal (Sin) vorgegebene Lichtfarbe und/oder der Lichtstrom abgestrahlt wird, d) Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der zumindest zwei Lichtquellen (2) mittels dem Mikrocontroller (3) zur Umsetzung der gemäß Schritt b) berechneten sequenziellen Abfolge (Seq) unter Heranziehung der gemäß Schritt c) errechneten Einschaltzeitdauern (teR, teB, teG) und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauer (tP). Method for variable-frequency control of the light color and / or the luminous flux of a lighting system (1), the lighting system (1) comprising at least two light sources (2) of different light colors, a microcontroller (3) being provided for controlling the at least two light sources (2) , comprising the following steps: a) Receipt of an input signal (S in ) that specifies the light color to be emitted and / or the luminous flux of the lighting system (1) to be emitted, b) calculating a clock cycle (T) comprising a sequential sequence (Seq) of on-time ratios (V R , V B , V G ) of the at least two light sources (2), and optionally an additional operating pause time ratio (P) characterized by switching off all light sources, in Dependence on the input signal (S in ), the sequential sequence being determined in such a way that only a maximum of one of the at least two light sources (2) is active at any point in time, c) Calculating on-time durations (t eR , t eB , t eG ) and, if applicable, an operating pause time (tp) by combining the on-time ratios (V R , V B , V G ) calculated in step b) and, if applicable, the operating pause time ratio (P) with a variable reference time period (tref) are multiplied, and calculation of a variable cycle time period (t T ) by adding up the switch-on times (t eR , t eB , t eG ) provided within a clock cycle (T) and, if applicable, the operating pause time (t P ), all time ratios (V R , V B , V G , P) and thus the time periods calculated therefrom (t eR , t eB , t eG , t P ) are selected in such a way that, within the variable cycle time period (t T ), the time average according to the Input signal (S in ) given light color and / or the luminous flux is emitted, d) Control of the switching on and off processes of the at least two light sources (2) by means of the microcontroller (3) to implement the sequential sequence (Seq) calculated in accordance with step b) using the on-time durations (t eR , t eB ) calculated in accordance with step c), t eG ) and, if applicable, the duration of the break in operation (t P ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mikrocontroller (3) zur Ansteuerung der zumindest zwei Lichtquellen (2) lediglich einen einzigen Komparator und einen einzigen Timer heranzieht.Method according to claim 1, wherein the microcontroller (3) uses only a single comparator and a single timer to control the at least two light sources (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Berechnung der sequenziellen Abfolge (Seq) gemäß Schritt b) im Falle der Aktivierung zumindest zweier Lichtquellen (2) innerhalb des Taktintervalls derjenigen Lichtquelle (2), die während des Taktintervalls am kürzesten aktiv ist, die Referenzzeitdauer (tref) zugeordnet wird, wobei die Einschaltzeitdauern der verbleibenden Lichtquellen durch Multiplikation der Referenzeinschaltzeitdauer (tref) mit einem individuellen Faktor größer 1 festgelegt wird, wobei jeder Faktor entsprechend dem Verhältnis der errechneten Einschaltzeitdauerverhältnisse (VR, VB, VG) gewichtet ist.The method according to claim 1 or 2, wherein when calculating the sequential sequence (Seq) according to step b) in the case of activation of at least two light sources (2) within the clock interval of that light source (2) which is active during the clock interval the shortest Reference time duration (t ref ) is assigned, the switch-on times of the remaining light sources being determined by multiplying the reference switch-on time (t ref ) by an individual factor greater than 1, each factor corresponding to the ratio of the calculated switch-on time ratios (V R , V B , V G ) is weighted. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Mikrocontroller eine Mindesteinschaltzeitdauer (tmin) aufweist, die einer niedrigsten Zeitdauer entspricht, die zwischen einem Ein- und einem unmittelbaren darauffolgenden Ausschaltvorgang liegen kann, wobei für die Referenzzeitdauer (tref) folgendes gilt: tref ≥ tmin.Method according to claim 3, wherein the microcontroller has a minimum switch-on time period (t min ) which corresponds to a lowest time period that can lie between a switch-on and an immediately following switch-off process, the following applies to the reference time period (t ref ): t ref ≥ t min . Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Referenzzeitdauer (tref) in Abhängigkeit von einer Zufallsgröße bestimmt wird.Method according to Claim 4, the reference time duration (t ref ) being determined as a function of a random variable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzzeitdauer (tref) dergestalt gewählt ist, dass die resultierende Taktzeitdauer (tT) maximal 10ms beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the reference time period (t ref ) is selected such that the resulting cycle time period (t T ) is a maximum of 10 ms. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (1) zur optischen Übertragung von Informationen angesteuert wird, indem unter Berücksichtigung eines zu übertragenden Informationssignals (SI) die in Schritt b) zu berechnende sequentielle Abfolge (Seq) manipuliert wird, wobei das Informationssignal (SI) durch gezielte Auswahl der zeitlichen Abfolge der gemäß Schritt c) resultierenden Einschaltzeitdauern (teR, teB, teG) und gegebenenfalls Betriebspausenzeitdauern (tP) in die durch das Beleuchtungssystem (1) abgestrahlte Lichtverteilung kodiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the lighting system (1) for the optical transmission of information is controlled by manipulating the sequential sequence (Seq) to be calculated in step b) taking into account an information signal (S I ) to be transmitted, the information signal being manipulated (S I ) is coded into the light distribution emitted by the lighting system (1) through targeted selection of the chronological sequence of the switch-on times (t eR , t eB , t eG ) resulting from step c) and, if applicable, operating pause times (t P ). Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein optischer Sensor (4) zur Erfassung eines Informationssignals vorgesehen ist, indem der Sensor (4) zur Erfassung der durch ein Beleuchtungssystem (1) abgestrahlten kodierten Lichtverteilung eingerichtet ist.Method according to claim 7, wherein an optical sensor (4) is provided for detecting an information signal, in that the sensor (4) is set up to detect the coded light distribution emitted by an illumination system (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (1) zumindest drei Lichtquellen (2), nämlich eine Lichtquelle zur Abstrahlung von rotem Licht, eine Lichtquelle zur Abstrahlung von grünem Licht, und eine Lichtquelle zur Abstrahlung von blauem Licht, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the lighting system (1) has at least three light sources (2), namely a light source for radiating red light, a light source for radiating green light, and a light source for radiating blue light. Beleuchtungssteuerungseinheit, umfassend ein Speichermedium, auf dem eine Programmlogik zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gespeichert ist, und einen mit dem Speichermedium in Verbindung stehenden Mikrokontroller (3), der dazu eingerichtet ist, das Inputsignal (Sin) zu empfangen, und die abzustrahlende Lichtfarbe und/oder Beleuchtungsintensität des Beleuchtungssystems (1) unter Heranziehung der Programmlogik entsprechend dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorzugeben.Lighting control unit, comprising a storage medium on which a program logic for performing the method according to one of the preceding claims is stored, and a microcontroller (3) connected to the storage medium, which is set up to receive the input signal (S in ), and to specify the light color to be emitted and / or the illumination intensity of the lighting system (1) using the program logic according to the method according to one of the preceding claims. Beleuchtungsmodul, umfassend ein Beleuchtungssystems (1) und eine Beleuchtungssteuerungseinheit (1) nach Anspruch 10 zur Ansteuerung des Beleuchtungssystems (1), wobei das Beleuchtungssystem (1) zumindest zwei Lichtquellen (2) unterschiedlicher Lichtfarbe umfasst.Lighting module, comprising a lighting system (1) and a lighting control unit (1) according to claim 10 for controlling the lighting system (1), wherein the lighting system (1) comprises at least two light sources (2) of different light colors. Beleuchtungsmodul nach Anspruch 11, wobei die zumindest zwei Lichtquellen (2) LED-Lichtquellen sind.Lighting module according to claim 11, wherein the at least two light sources (2) are LED light sources. Beleuchtungsanordnung, umfassend eine Anzahl an einzeln ansteuerbaren Beleuchtungsmodulen nach Anspruch 11 oder 12.Lighting arrangement comprising a number of individually controllable lighting modules according to claim 11 or 12.
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