WO2012045478A1 - Pwm-dimmen von leuchtmitteln - Google Patents

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WO2012045478A1
WO2012045478A1 PCT/EP2011/005056 EP2011005056W WO2012045478A1 WO 2012045478 A1 WO2012045478 A1 WO 2012045478A1 EP 2011005056 W EP2011005056 W EP 2011005056W WO 2012045478 A1 WO2012045478 A1 WO 2012045478A1
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dimming
pulse
duty cycle
power value
steps
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PCT/EP2011/005056
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Ueli Keller
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Tridonic Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an electrical load, preferably for dimming a light source, by supplying the consumer with a train of pulses whose pulse width is variable in discrete steps.
  • digital control signals are transmitted by the control unit, which are converted on the receiver side into discrete analogue dimming values and then processed into a pulse train whose pulses are then pulse-width-modulated in accordance with the discrete analogue dimming values.
  • microprocessors For the conversion of the digital control signals first into discrete analogue dimming values and then into pulse width modulated pulses, microprocessors are used which consist of
  • the function representing the dependence of the pulse duty cycle of the pulse train on the analog dimming values is a staircase function whose staircase jumps are at least in the lower one
  • Brightness range are so large that the human eye perceives changes in the dimming value as brightness jumps.
  • the object of the invention is to convert a static or dynamic dimming value into a PWM signal with improved resolution which can be changed in discrete steps with regard to its duty cycle, ie into a plurality of intermediate values.
  • the temporal mean can be placed in intermediate steps between two discrete duty cycle steps.
  • the invention relates to a method for dimming control of an electrical load, preferably a light source, such as LED or OLED, wherein to achieve a predetermined current or power value for the lamp, a PWM signal is used with adjustable in discrete steps duty cycle, wherein to achieve the duty ratio is changed depending on whether the predetermined current or power value exceeds or falls below the predetermined current or power value, such that a repeated change between the two steps of the discretely variable duty cycle occurs when the predetermined current or power value is not reached due to the control loop, the repeated change takes place according to a predeterminable pattern.
  • a PWM signal is used with adjustable in discrete steps duty cycle, wherein to achieve the duty ratio is changed depending on whether the predetermined current or power value exceeds or falls below the predetermined current or power value, such that a repeated change between the two steps of the discretely variable duty cycle occurs when the predetermined current or power value is not reached due to the control loop, the repeated change takes place according to a predeterminable pattern.
  • a method for dimming control of an electrical load preferably a light source, such as LED or OLED proposed.
  • a pulse signal with adjustable in discrete steps on-time is used. If the desired operating parameter is not reached, the pulse signal is formed by a combination of two pulse trains with different switch-on time due to the limited number of discrete steps of the adjustable switch-on time, wherein these are selected such that the first pulse train has a switch-on time which corresponds to the specification for reaching the desired operating parameter to the next, and the second pulse train in its on-time preferably by a discrete step deviates up or down from the first pulse train.
  • an analogue or digital dimming preset value is converted into a PWM signal with a duty cycle that can be set in discrete steps for dimming.
  • a constant dimming setpoint is implemented by selecting from a group of the PWM pulses a subgroup having at least one PWM pulse and whose duty cycle is equal to that of the PWM pulse remaining PWM pulses preferably by a discrete step up or down deviates.
  • the number of PWM pulses of the subgroup with different duty cycle can be successively increased, for example until all PWM pulses have the deviating duty cycle.
  • the successive change in the number of PWM pulses of the subgroup with different duty cycle, with a corresponding change in the Dimming value would also be distributed evenly over several discrete steps of the PWM duty cycle over a given dimming period, within which a dimming value deviating from a first value is to be controlled.
  • the position of the PWM pulses within the group can be changed periodically or quasi-randomly, for example to reduce resonances.
  • the dimming preset value can be present digitally and resolved over a dimming range into a higher number of steps than the number of steps provided for the change of the duty cycle.
  • the frequency of the PWM pulses can be selected to be so high that a flickering of the brightness of the light emitted by the luminous means due to the generation of the intermediate values is no longer perceived by the inertia of the human eye.
  • the frequency of the PWM pulses can be selected, for example, higher than 200 Hz.
  • the invention also relates to an integrated circuit, in particular ASIC, microprocessor or hybrid thereof, which circuit is designed to carry out a method of the abovementioned type.
  • a further aspect relates to a dimmable operating device for lighting means, in particular LEDS or OLEDs, comprising such an integrated circuit.
  • the invention also relates to a lighting module, comprising lighting means, in particular LEDs or OLEDs, and a control gear.
  • Lighting system comprising at least one lighting module, which is connected via a signal line to a central unit, which is designed for ' emission of dimming specifications, in particular according to the DALI standard.
  • the method according to the invention also has the advantage that up- or down-dimming can take place relatively slowly and continuously. In the conventional method, however, switching from one discrete pulse width to the next always occurs simultaneously for all pulse packets and thus abruptly.
  • Figure 1 is a graphical representation of
  • FIG. 2 shows a detail of a pulse sequence for dimming a luminous means with two discrete pulse widths
  • FIG. 5 is a graphic representation of a
  • FIG. 6 shows a possible circuit variant for
  • a pulse train for control with pulse width-modulated pulses which ultimately serve to adjust the brightness of the light emitted by the light source.
  • the change of the duty cycle of the PWM pulses takes place in accordance with the resolution of the microprocessor in discrete steps.
  • the resolution for example between 10 and 14 bits, may be less than the resolution of the dimming default value, if this is digital or analog (almost infinitely fine resolution).
  • FIG. 1 shows, in two curves, the dependence of the duty cycle of the pulse train or the PMW setting on the discrete analogue dimming values (dimming level).
  • the dimming values are given in percent and lie between 0 and 100%. They are discreet and changeable only by a few percent. This means that even the change in the pulse width of the pulses of the pulse train, and thus the duty cycle of the pulse train can be changed only in discrete steps.
  • the step size of the discrete analog dimming values depends on the microprocessor used. The higher the bit rate at which the microprocessor used can operate, the smaller the step size of the dimming values, and the smaller the discrete steps between two successive possible pulse widths.
  • the pulse width can also vary between 0 and 100%.
  • the curve shown in a solid line shows the dependence of the pulse ratio of a pulse train on the discrete analogue dimming values produced with a small but mostly common resolution (here with 10 bits), while the curve shown in dashed lines shows the corresponding dependence shows whose pulse train was generated with a larger resolution (here 15-bit) working microprocessor.
  • the curve shown as a solid line is visible staircase-like, while the curve shown as a dashed line shows a seemingly steady course.
  • the curve shown as a solid line shows, especially in the lower brightness range between successive discrete dimming values, relatively strong gradations of the pulse width or of the pulse duty factor of the pulse train, which the human eye perceives as unwanted hollows jumps.
  • FIG. 2 shows a section of a pulse train with a pulse repetition frequency of e.g. 100 Hz (1 / T) shown.
  • the pulses show two successively adjustable pulse widths corresponding to a duty cycle of 25% and 30%.
  • the three figures 3 (a), 3 (b) and 4 (a) show measures to generate 3 intermediate values between the two successive pulse widths shown in FIG. 2, such that they have duty ratios of 26.25%, 27, 5% and 28.75%.
  • the duty cycle of the pulse train section in Figure 4 (b) corresponds to the larger duty cycle of 30% in Figure 2, however, the pulse repetition frequency of the pulse train in Figure 4 (b) is four times as high as that of the pulse train in Figure 2.
  • Figure 3 (a) in a group of four consecutive pulses, only the first one has the larger pulse width (duty cycle 30%) while the other three pulses of the group have the shorter pulse width (duty cycle 25%).
  • Figures 1 to 4 show the problem of a limited dimming resolution in a dimming control with a low-frequency dimming signal.
  • Another problem can occur if the possible resolution in a high-frequency control, for example, an LED is to be done by means of a switching regulator.
  • FIG. 5 c shows an inventive implementation of the method according to the invention. This method is used to control an electrical load, preferably a light source, such as LED or OLED, wherein a high-frequency PWM signal is used with adjustable in discrete steps duty cycle to achieve a predetermined current or power value for the light source.
  • a light source such as LED or OLED
  • a switching regulator is used with at least one actively clocked switch such as a buck converter, and the power supplied to the LED or the current is set by adjusting the duty cycle of the active clocked switch.
  • the duty cycle is dependent on the above or below the given current or power value changed the duty cycle, such that when not reaching the predetermined current or power value, a repeated change between the two steps of the discretely variable duty cycle takes place, which are due to the control loop, the repeated change takes place according to a predetermined pattern.
  • the duty cycle is set such that the instantaneous average does not reach the value of the desired average.
  • This situation can occur with limited resolution of the possible switch-on time both in an open loop operation and in a closed loop control mode.
  • An increase in the switch-on time may, with a limited resolution of the possible switch-on time, result in the desired value for the LED current ILED being exceeded by one step if the switch-on time is increased (shown in FIG. 5b). It is therefore not possible due to the limited resolution of the possible switch-on time, the desired average for the. LED power to reach.
  • FIG. 5c A solution according to the invention for the problem described with reference to FIGS. 5a and 5b is shown by way of example in FIG. 5c.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 6 is used to operate at least one (or a plurality of LEDs connected in series and / or in parallel). In the example shown, for example, two LEDs are connected in series, it may of course be only one or more LEDs.
  • the LED or the serially and / or parallel-connected LEDs are also referred to below as the LED track.
  • the circuit is supplied with a DC voltage U0, which of course can also be a rectified AC voltage.
  • the LEDs are connected in series with a coil LI and a first switch Sl.
  • the circuit arrangement has a diode D1 (the diode D1 is connected in parallel with the LEDs and the coil L1) and optionally a capacitor C1 connected in parallel with the LEDs.
  • the switched-on state of the first switch S1 current flows through the LEDs and through the coil LI, which is thereby magnetized.
  • the switched-off state of the first switch Sl the energy stored in the magnetic field of the coil discharges in the form of a current via the diode D1 and the LEDs. In parallel with this, at the beginning of the switching on of the first switch S1, the capacitor C1 is charged.
  • Freewheeling phase discharges the capacitor Cl and contributes to the flow of current through the LED track at. With suitable dimensioning of the capacitor Cl, this leads to a smoothing of the current through the LEDs.
  • the first switch Sl is preferably a
  • the first switch Sl is switched to high-frequency
  • Control unit SR is provided which specifies the timing of the first switch Sl to control the LED power.
  • the control unit SR can be implemented by a microcontroller, FPGA, PAL or even an application-specific integrated Circuit are formed. It may be possible for the control unit SR to have only a limited resolution of the possible switch-on time for the activation of a switch.
  • the control unit SR uses as input variables signals from a first sensor unit SEI and / or signals from a second sensor unit SE2 to determine the exact turn-on and turn-off time of the first switch Sl.
  • the first sensor unit SEI is arranged in series with the first switch S1 and detects the current flow through the first switch S1. This serves to monitor the current flow through the first switch Sl. If the current flow through the first switch Sl exceeds a certain maximum reference value, the first switch S1 is switched off.
  • the first sensor unit SEI may be, for example, a
  • the second sensor unit SE2 is disposed within the current branch, which is traversed by the current during the freewheeling phase, preferably in the vicinity or on the coil LI or in series or parallel to the LED (for example as a current mirror).
  • control unit SR can select the appropriate Switching ratio and thus set the appropriate control of the first switch Sl.
  • the first switch S1 is preferably regulated in such a way that, based on the setting of the switch-on ratio at a fixed frequency, the switch S1 is activated in such a way that a switch S1 is activated
  • Actuation of the switch Sl can thus be dependent on the current and / or the voltage through the LED.
  • the high-frequency control of the switch Sl is dependent on a control loop, wherein depending on at least one predetermined setpoint value for a current and / or a voltage within the operating circuit and the comparison with an actual value at least the first switch Sl is clocked by a high-frequency control.
  • the operating circuit can also be operated in a continuous conduction mode, wherein the
  • Switch Sl is switched on and off depending on the comparison of a setpoint with an actual value of the averaged LED current. If it is now determined that despite the control loop, the desired target value can not be achieved, but only an average in the vicinity of the setpoint, then a repeated change between the two closest
  • Steps of discretely variable duty cycle occur, which are due to the control loop.
  • the repeated change takes place according to a predeterminable pattern.
  • the predefinable pattern can be selected, for example, by the distance between the desired value and the current actual value. For example, at least at times, operation may only be performed with a duty cycle in which an average value is set below the desired setpoint value (as in FIG. 5a), and then an operation in which an average value is set above the desired setpoint value (as in FIG 5b). It is now possible to determine the distance between the respective instantaneous mean value (actual value) and the predefined setpoint values and, depending on this, adapt the pattern for the changeover of the duty cycle. For example, a higher number of higher turn-on (or turn-on) ratios may be selected if it is determined that the resulting average will be above the desired one during operation
  • Setpoint has a smaller distance from the setpoint than the self-adjusting average in the operation below the desired setpoint.
  • the change can be changed, that is, it can be the number of successive steps with the same switch-on can be changed.
  • the resulting mean value of the switch-on time or the switch-on ratio is constant in the time average.
  • Illuminant such as, for example, LED or OLED
  • a pulse signal is used with adjustable in discrete steps on time.
  • the current ILED is achieved by an LED via the setting of a corresponding switch-on time for the pulse signal.
  • the on-time can not be set accurately enough to achieve the desired operating parameter (current ILED).
  • the desired current is achieved according to the example, but falls below, with a deviation.
  • the switch-on time set in accordance with this example (FIG. 5a) is not sufficient for the
  • the current ILED desired operating parameters (the current ILED) to achieve.
  • the turn-on time for the pulse signal is increased by a discrete step, the set current ILED is higher than the desired value of the current ILED ( Figure 5b).
  • the pulse signal by a combination of two pulse trains with different
  • Switching time formed wherein these are selected such that the first pulse sequence has an on-time, which is the default to reach the desired operating parameter to the next, and the second pulse train in their
  • Each of the two pulse trains can be triggered by at least one pulse
  • dimming ie a change of a desired
  • Operating parameters may be a successive change in the ratio of the number of pulses from the first
  • the proportion thereof is subsequently increased in proportion as compared to the other pulse packet, and thus the operating value can be achieved successively.
  • the number of pulses for both pulse packets can be changed periodically or randomly. It is also possible to periodically or randomly change the ratio of the number of pulses of the two pulse packets to one another.
  • the frequency of the pulse signal may be higher than 10kHz.
  • the current through the LED is considered to be averaged over time, in the case of a design of the corresponding circuit with a closed loop control, the sensed current would be averaged (integrated) and then at a setpoint
  • Microprocessor or hybrid thereof which is designed to carry out such a method. It can be an operating device for lighting, in particular LEDS or OLEDs, constructed, comprising a circuit according to the invention. It can also contain a lighting module, comprising-illuminants, in particular LEDs or OLEDs, as well as an operating device according to the invention. Thus can also one
  • Lighting system comprising at least one
  • Lighting module according to the invention which has a
  • Signal line is connected to a central unit, which is designed for the transmission of dimming specifications, in particular according to the DALI standard to be established.
  • the invention can also be used in a PWM operation
  • Constant current amplitude are controlled, these pulse packets each by a high-frequency
  • Control of the operating device in particular a
  • clocked switch Sl are formed.
  • a low-frequency and a high-frequency control are superimposed.
  • the current within a pulse packet has a high-frequency ripple.
  • the invention can now be used to adjust the amplitude during the high phase of a low frequency PWM packet.

Abstract

Verfahren zur Dimmsteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei zum Erreichen eines vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes für das Leuchtmittel ein PWM-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis genutzt wird, wobei zur Erreichung des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis abhängig vom Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis geändert wird, derart, dass bei Nichterreichen des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes ein wiederholter Wechsel zwischen den zwei Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnisses erfolgt, welche sich aufgrund der Regelschleife einstellen, wobei der wiederholte Wechsel nach einem vorgebbaren Muster erfolgt.

Description

PWM-Dimmen von Leuchtmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise zum Dimmen eines Leuchtmittels, indem dem Verbraucher eine Folge von Impulsen zugeführt wird, deren Impulsweite in diskreten Schritten veränderbar ist. In der Beleuchtungstechnik hat sich die Steuerung der Leuchtmittel von einer Zentrale über einen Bus weitgehend durchgesetzt, wobei die Zentrale mit den Betriebsgeräten für die Leuchtmittel mittels digitaler Signale korrespondiert, die in der Regel dem DALI -Standard (DALI = Digital Adressable Lighting Interface) entsprechen. Zur Steuerung der Helligkeit (Dimmen) des von den Leuchtmitteln abzugebenden Lichtes werden von der Zentrale digitale Steuersignale ausgesendet, die empfangsseitig in diskrete analoge Dimmwerte umgewandelt und dann zu einer Impulsfolge verarbeitet werden, deren Impulse dann entsprechend den diskreten analogen Dimmwerten pulsweiten-moduliert sind.
Für die Umwandlung der digitalen Steuersignale zunächst in diskrete analoge Dimmwerte und dann in pulsweiten-modulierte Impulse werden Mikroprozessoren verwendet, die aus
Preisgründen in der Regel nur mit einer Rate von 10 bis 12 Bit arbeiten. Das hat zur Folge, dass die die Abhängigkeit des Tastverhältnisses der Impulsfolge von den analogen Dimmwerten darstellende Funktion eine Treppenfunktion ist, deren Treppensprünge jedenfalls im unteren
Helligkeitsbereich so groß sind, dass das menschliche Auge Veränderungen des Dimmwerts als Helligkeitssprünge wahrnimmt .
BESTÄTIGUNGSKOPIE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine statische oder dynamische Dimmwertvorgäbe in ein in diskreten Schritten hinsichtlich seines Tastverhältnisses veränderbares PWM-Signal mit verbesserter Auflösung, d.h. in mehrere Zwischenwerte umzusetzen.
Erfindungsgemäss wird dies erreicht, indem das zeitliche Mittel in Zwischenschritte zwischen zwei diskreten Tastverhältnis-Schritten gelegt werde kann.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dimmsteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei zum Erreichen eines vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes für das Leuchtmittel ein PWM-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis genutzt wird, wobei zur Erreichung des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis abhängig vom Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis geändert wird, derart, dass bei Nichterreichen des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes ein wiederholter Wechsel zwischen den zwei Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnisses erfolgt, welche sich aufgrund der Regelschleife einstellen, wobei der wiederholte Wechsel nach einem vorgebbaren Muster erfolgt .
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Dimmsteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, vorgeschlagen. Zur Einstellung eines gewünschten Betriebsparameters des Verbrauchers wird ein Puls-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarer Einschaltzeit genutzt. Bei Nichterreichen des gewünschten Betriebsparameters wird aufgrund der begrenzten Anzahl an diskreten Schritten der einstellbaren Einschaltzeit das Puls-Signal durch eine Kombination von zwei Pulsfolgen mit unterschiedlicher Einschaltzeit gebildet, wobei diese derart gewählt sind, dass die erste Pulsfolge eine Einschaltzeit aufweist, die der Vorgabe zum Erreichen des gewünschten Betriebsparameters an nächsten ist, und die zweite Pulsfolge in ihrer Einschaltzeit vorzugsweise um einen diskreten Schritt nach oben oder unten von der ersten Pulsfolge abweicht.
Dabei wird zum Dimmen ein analoger oder digitaler Dimmvorgabewert in ein PWM-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis umgesetzt. Zur Erzielung von Zwischenwerten für das zeitlich mittlere Tastverhältnis zwischen zwei Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnis wird ein konstanter Dimmvorgabewert dadurch umgesetzt, dass aus einer Gruppe vom PWM- Impulsen eine Untergruppe ausgewählt wird, die wenigstens einen PWM- Impuls aufweist, und deren Tastverhältnis von dem der übrigen PWM- Impulse vorzugsweise um einen diskreten Schritt nach oben oder unten abweicht.
Zum dynamischen Dimmen, also einem zeitlich sich verändernden Dimmvorgabewert, kann die Anzahl der PWM- Impulse der Untergruppe mit abweichendem Tastverhältnis sukzessive erhöht werden, bspw. bis alle PWM-Impulse das abweichende Tastverhältnis aufweisen. Dabei kann bei diesem dynamischen Dimmen, d.h. einer Veränderung der Dimmwertvorgabe, die sukzessive Veränderung der Anzahl der PWM-Impulse der Untergruppe mit abweichendem Tastverhältnis, bei entsprechender Änderung der Dimmwertvorgäbe auch über mehrere diskrete Schritte des PWM- Tastverhältnis hinweg über einen vorgegeben Dimmzeitraum, innerhalb dessen ein von einem ersten Wert abweichender Dimmwert anzusteuern ist, gleichmässig verteilt werden. Somit kann auch über einen langen vorgegebenen Dimmzeitraum hinweg bei verhältnismässig geringer Änderung der Dimmwertvorgäbe eine für das menschliche Auge stufenlose Änderung der Lichtleistung erzielt werden. Die Position der PWM- Impulsen innerhalb der Gruppe kann periodisch oder quasi-zufällig verändert werden, bspw. um Resonanzen zu verringern.
Der Dimmvorgabewert kann dabei digital vorliegen und über einen Dimmbereich in eine höhere Anzahl an Schritten aufgelöst sein als die Anzahl der Schritte, die für die Veränderung des Tastverhältnisses bereitgestellt sind.
Die Frequenz der PWM- Impulse kann so hoch gewählt werden, dass ein durch die Erzeugung der Zwischenwerte entstehendes Flackern der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes durch die Trägheit des menschlichen Auges nicht mehr wahrgenommen wird. Die Frequenz der PWM-Impulse kann bspw. höher als 200 Hz gewählt werden.
Die Erfindung betriff auch eine Integrierte Schaltung insbesondere ASIC, Mikroprozessor oder Hybrid davon, welche Schaltung zur Durchführung eines Verfahrens der oben genannten Art ausgebildet ist. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LEDS oder OLEDs, aufweisend eine derartige Integrierte Schaltung.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungsmodul, aufweisend Leuchtmittel, insbesondere LEDs oder OLEDs, sowie ein Betriebsgerät.
Schliesslich schlägt die Erfindung auch ein
Beleuchtungssystem vor, aufweisend wenigstens ein Beleuchtungsmodul, das über eine Signalleitung mit einer Zentraleinheit verbunden ist, die zur' Aussendung von Dimmvorgaben ausgelegt ist, insbesondere gemäss dem DALI- Standard . Das erfindungsgemäße Verfahren hat auch den Vorteil, dass ein Hoch- oder Herunterdimmen relativ langsam und kontinuierlich erfolgen kann. Bei dem herkömmlichen Verfahren erfolgt das Umschalten dagegen von einer diskreten Pulsweite auf die nächste immer für alle Pulspakete gleichzeitig und damit schlagartig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine grafische Darstellung der
Abhängigkeit des Tastverhältnisses (PWM-
Einstellung) einer zum Dimmen eines
Leuchtmittels dienenden Impulsfolge von
dem Dimmpegel, Figur 2 einen Ausschnitt aus einer Impulsfolge zum Dimmen eines Leuchtmittels mit zwei diskreten Pulsweiten, und
Figuren 3 (a) und (b) sowie Figuren 4 (a) und
(b) Ausschnitte aus einer Impulsfolge wie in Figur 2, jedoch mit verschiedenen Zwischenwerten zwischen den beiden in Figur 2 gezeigten diskreten Pulsweiten, und
Figur 5 eine grafische Darstellung eines
möglichen Signalverlaufes gemäß der Erfindung,
Figur 6 eine mögliche Schaltungsvariante zum
Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nicht dargestellte Grundlage von Figur 1 ist die bekannte Erzeugung einer PWM- Impulsfolge zum Dimmen der Helligkeit des von einem Leuchtmittel abgestrahlten Lichtes durch Veränderung von Pulsweite der Impulse der Impulsfolge und damit von deren Tastverhältnis.
Dazu werden bspw. in einer Zentrale digitale Steuersignale erzeugt (oder anderweitig Steuersignale erzeugt) , aus denen mittels eines empfangsseitig vorgesehenen Mikroprozessors eine Impulsfolge zur Steuerung mit pulsweiten-modulierten Impulsen, die letztendlich zur Einstellung der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes dienen. Die Änderung des Tastverhältnisses der PWM- Impulse erfolgt dabei entsprechend der Auflösung des Mikroprozessors in diskreten Schritten. Die Auflösung, bspw. zwischen 10 und 14 Bit kann dabei geringer sein als die Auflösung des Dimmvorgabewerts, wenn dieser digital oder auch analog ist (quasi unendlich feine Auflösung) .
Figur 1 zeigt in zwei Kurven die Abhängigkeit des Tastverhältnisses der Impulsfolge bzw. der PMW-Einstellung von den diskreten analogen Dimmwerten (Dimmlevel) . Die Dimmwerte sind in Prozent angegeben und liegen zwischen 0 und 100%. Sie sind diskret und nur Schritten von einigen Prozent veränderbar. Das führt dazu, dass auch die Änderung der Pulsweite der Impulse der Impulsfolge, und damit auch das Tastverhältnis der Impulsfolge nur in diskreten Schritten veränderbar sind. Die Schrittweite der diskreten analogen Dimmwerte hängt von dem verwendeten Mikroprozessor ab. Je höher die Bit -Rate ist, mit welcher der verwendete Mikroprozessor arbeiten kann, umso kleiner ist die Schrittweite der Dimmwerte und umso kleiner sind auch die diskreten Schritte zwischen zwei aufeinander folgenden möglichen Pulsweiten. Die Pulsweite kann ebenfalls zwischen 0 und 100% variieren.
In Figur 1 zeigt die in einer durchgezogenen Linie dargestellte Kurve die Abhängigkeit des mit einer kleinen aber meist üblichen Auflösung (hier mit 10 -Bit) arbeitenden Mikroprozessor erzeugten Tastverhältnisses einer Impulsfolge von den diskreten analogen Dimmwerten, während die in gestrichelten Linien dargestellte Kurve die entsprechende Abhängigkeit zeigt, deren Impulsfolge mit einer größeren Auflösung (hier mit 15-Bit) arbeitenden Mikroprozessor erzeugt wurde. Man erkennt, dass die als durchgezogene Linie dargestellte Kurve sichtbar treppenartig ausgebildet ist, während die als gestrichelte Linie dargestellte Kurve einen scheinbar steten Verlauf zeigt. Die als durchgehende Linie dargestellte Kurve zeigt insbesondere im unteren Helligkeitsbereich zwischen aufeinanderfolgenden diskreten Dimmwerten relativ starke Abstufungen der Pulsweite bzw. des Tastverhältnisses der Impulsfolge, die das menschliche Auge als unerwünschte HeiligkeitsSprünge wahrnimmt.
Abhilfe bringen könnte die Verwendung eines Mikroprozessors, der mit einer höheren Rate als der im Bereich der Beleuchtungstechnik üblichen Rate von 10 Bit arbeitet. Solche Mikroprozessoren sind jedoch entsprechend teurer. Aus diesem Grunde wurde hier ein anderer Weg gewählt, um die unerwünschten Helligkeitssprünge zu vermeiden, der nachfolgend erläutert wird.
In Figur 2 ist ein Ausschnitt aus einer Impulsfolge mit einer Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz (1/T) dargestellt. Die Impulse zeigen zwei aufeinanderfolgend einstellbare Pulsbreiten, die einem Tastverhältnis von 25% und 30% entsprechen .
Entsprechende Ausschnitte aus Impulsfolgen zeigen auch die Figuren 3 (a) und (b) sowie die Figuren 4 (a) und (b) , wobei die Pulsfolgefrequenz jedoch höher, und zwar mit z.B. 400 Hz (4/T) gewählt wurde. Die drei Figuren 3(a), 3(b) und 4(a) zeigen Maßnahmen, um 3 Zwischenwerte zwischen den beiden in Figur 2 dargestellten aufeinanderfolgenden Pulsbreiten zu erzeugen, und zwar so, dass sie Tastverhältnisse von 26,25%, 27,5% und 28,75% zu generieren. Das Tastverhältnis des Impulsfolge-Ausschnittes in Figur 4 (b) entspricht dem größeren Tastverhältnis von 30% in Figur 2, allerdings ist die Pulsfolgefrequenz der Impulsfolge in Figur 4 (b) vier mal so hoch wie das der Impulsfolge in Figur 2. In Figur 3 (a) wurde in einer Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Impulsen nur der jeweils erste mit der größere Pulsweite (Tastverhältnis 30%) versehen, während die übrigen drei Impulse der Gruppe die geringere Pulsweite (Tastverhältnis 25%) aufweisen.
In Figur 3 (b) wurden in der Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Impulsen nur die jeweils beiden ersten mit der größere Pulsweite (Tastverhältnis 30%) versehen, während die übrigen zwei Impulse der Gruppe die geringere Pulsweite (Tastverhältnis 25%) aufweisen.
In Figur 4 (a) wurden in der Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Impulsen nur die jeweils drei ersten mit der größere Pulsweite (Tastverhältnis 30%) versehen, während der übrigen Impuls der Gruppe die geringere Pulsweite (Tastverhältnis 25%) aufweist. In Figur 4 (b) wurden in der Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Impulsen alle vier mit der größere Pulsweite (Tastverhältnis 30%) versehen.
Durch die drei Zwischenwerte wird die als durchgezogene Linie dargestellte Kurve in Figur 1 eingeebnet, mit der Folge, dass Helligkeitssprünge nicht mehr wahrnehmbar sind.
Im Bereich einer Pulsfolgefrequenz von etwa 400 Hz kann es zu unerwünschten akustischen Resonanzen kommen. Um dem entgegenzuwirken, sollte die Erzeugung der Zwischenwerte unregelmäßig erfolgen. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass man in Figur 3 (b) in den aufeinanderfolgenden Gruppen von jeweils vier Impulsen in der ersten Gruppe die beiden ersten Impulse mit der größeren Pulsweite versieht, während man in der zweiten Gruppen den ersten und den dritten Impuls in dieser Weise variiert, usw. Die Variation der Pulsweite muss im übrigen nicht immer in Richtung zu größeren Werten erfolgen, sondern kann ebenso in die andere Richtung erfolgen.
Die Beispiele der Figuren 1 bis 4 zeigen das Problem einer beschränkten Dimmauflösung bei einer Dimmsteuerung mit einem niederfrequenten Dimmsignal.
Ein weiteres Problem kann auftreten, wenn die mögliche Auflösung bei einer hochfrequenten Ansteuerung beispielsweise einer LED mittels eines Schaltreglers erfolgen soll.
Figur 5c zeigt eine erfindungsgemäße Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren dient zur Steuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei zum Erreichen eines vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes für das Leuchtmittel ein hochfrequentes PWM-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarem Tastverhältnis genutzt wird .
Beispielsweise wird zur Ansteuerung einer LED als Leuchtmittel ein Schaltregler mit zumindest einem aktiv getaktetem Schalter wie beispielsweise ein Tiefsetzsteller genutzt, und die der LED zugeführte Leistung bzw. der Strom durch die Einstellung des Tastverhältnisses des aktiv getaktetem Schalters eingestellt wird. Zur Erreichung des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes wird das Tastverhältnis abhängig vom Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis geändert, derart, dass bei Nichterreichen des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes ein wiederholter Wechsel zwischen den zwei Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnisses erfolgt, welche sich aufgrund der Regelschleife einstellen, wobei der wiederholte Wechsel nach einem vorgebbaren Muster erfolgt .
In dem Beispiel der Fing. 5a ist das Tastverhältnis derart eingestellt, dass der momentane Mittelwert nicht den Wert des gewünschten Mittelwertes erreicht. Diese Situation kann bei begrenzter Auflösung der möglichen Einschaltzeit sowohl bei einem Stellbetrieb (open loop) als auch bei einem Regelbetrieb mit geschlossener Regelschleife (closed loop) auftreten. Eine Erhöhung der Einschaltzeit kann bei begrenzter Auflösung der möglichen Einschaltzeit dazu führen, dass bei einer Erhöhung der Einschaltzeit um einen Schritt der gewünschte Wert für den LED Strom ILED überschritten wird (dargestellt in Fig. 5b) . Es ist somit aufgrund der begrenzten Auflösung der möglichen Einschaltzeit unter Umständen nicht möglich, den gewünschten Mittelwert für den. LED Strom zu erreichen.
Eine erfindungsgemäße Lösung für das anhand der Fig. 5a und 5b geschilderte Problem stellt die Fig. 5c beispielhaft dar.
Die in Figur 6 dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Betrieb von wenigstens einer (oder mehrerer in Serie und / oder parallel geschaltenen) LED. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei LEDs in Serie geschaltet, es können natürlich auch nur eine oder mehrere LEDs sein. Die LED bzw. die seriell und / oder parallel geschaltenen LEDs werden im Folgenden auch LED-strecke genannt. Der Schaltung wird eine Gleichspannung U0 zugeführt, die natürlich auch eine gleichgerichtete WechselSpannung sein kann. Die LEDs sind in Serie mit einer Spule LI und einem ersten Schalter Sl verbunden.
Zudem weist die Schaltungsanordnung eine Diode Dl (die Diode Dl ist parallel zu den LEDs und der Spule LI geschaltet) und optional einen zu den LEDs parallel geschalteten Kondensator Cl auf. Im eingeschalteten Zustand des ersten Schalters Sl fließt Strom durch die LEDs und durch die Spule LI, die dadurch magnetisiert wird. Im ausgeschaltenen Zustand des ersten Schalters Sl entlädt sich die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie in Form eines Stroms über die Diode Dl und die LEDs. Parallel dazu wird am Beginn des Einschaltens des ersten Schalters Sl der Kondensator Cl geladen.
Während der Ausschaltphase des ersten Schalters Sl
(Freilaufphase) entlädt sich der Kondensator Cl und trägt zum Stromfluss durch die LED-strecke bei. Bei geeigneter Dimensionierung des Kondensators Cl führt dies zu einer Glättung des Stroms durch die LEDs .
Als erster Schalter Sl wird vorzugsweise ein
Feldeffekttransistor oder auch Bipolartransistor verwendet. Der erste Schalter Sl wird hochfrequent geschaltet,
typischerweise in einem Frequenzbereich von über 10 kHz, vorzugsweise über 50kHz.
In der Schaltung von Figur 6 ist weiterhin eine
Steuereinheit SR vorgesehen, die zur Regelung der LED- leistung die Taktung des ersten Schalters Sl vorgibt. Die Steuereinheit SR kann durch einen Microcontroller, FPGA, PAL oder auch einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis gebildet werden. Dabei kann es möglich sein, dass die Steuereinheit SR nur eine begrenzte Auflösung der möglichen Einschaltzeit für die Ansteuerung eines Schalters aufweist .
Die Steuereinheit SR verwendet zur Festlegung des genauen Einschalt- und AusgangsZeitpunkts des ersten Schalters Sl als Eingangsgrößen Signale von einer ersten Sensoreinheit SEI und/oder Signale von einer zweiten Sensoreinheit SE2. Die erste Sensoreinheit SEI ist in Serie zum ersten Schalter Sl angeordnet und erfasst den Stromfluss durch den ersten Schalter Sl. Dies dient zur Überwachung des Stromflusses durch den ersten Schalter Sl . Übersteigt der Stromfluss durch den ersten Schalter Sl einen bestimmten maximalen Referenzwert, so wird der erste Schalter Sl ausgeschaltet.
In einer möglichen Ausführungsform kann es sich bei der ersten Sensoreinheit SEI beispielsweise um einen
Messwiderstand (Shunt oder Strommesswiderstand) handeln. Zur Überwachung des Stromflusses kann nun der
Spannungsabfall am Messwiderstand (Shunt) abgegriffen werden und beispielsweise mittels eines Komparators mit einem
Referenzwert verglichen werden. Die zweite Sensoreinheit SE2 ist innerhalb des Stromzweiges, der während der Freilaufphase vom Strom durchflössen wird, angeordnet, vorzugsweise in der Nähe oder an der Spule LI oder auch in Serie oder parallel zu der LED (beispielsweise als Stromspiegel) .
Mit Hilfe der ersten Sensoreinheit SEI und / oder zweiten Sensoreinheit SE2 kann die Steuereinheit SR das geeignete Einschaltverhältnis und somit die geeignete Ansteuerung des ersten Schalters Sl festlegen.
In einer bevorzugten Betriebsweise wird der ersten Schalter Sl vorzugsweise derart geregelt, dass anhand der Einstellung des Einschaltverhältnisses bei einer fixen Frequenz der Schalter Sl derart angesteuert wird, dass sich ein
Mittelwert des LED Stromes ILED einstellt, der dem
vorgegebenen Sollwert entspricht. Die hochfrequente
Ansteuerung des Schalters Sl kann somit vom Strom und / oder der Spannung durch die LED abhängig sein. Die hochfrequente Ansteuerung des Schalters Sl ist von einer Regelschleife abhängig, wobei abhängig von zumindest einem vorgegebenen Sollwert für einen Strom und / oder eine Spannung innerhalb der Betriebsschaltung und dem Vergleich mit einem Istwert zumindest der erste Schalter Sl durch eine hochfrequente Ansteuerung getaktet wird.
Beispielsweise kann die Betriebsschaltung auch in einem Continuous Conduction Modus betrieben werden, wobei der
Schalter Sl abhängig vom Vergleich eines Sollwerts mit einem Istwert des gemittelten LED Stromes ein- und ausgeschaltet wird . Wenn nunmehr festgestellt wird, dass trotz Regelschleife der gewünschte Sollwert nicht erreicht werden kann, sondern nur ein Mittelwert in der Nähe des Sollwertes, dann kann ein wiederholter Wechsel zwischen den zwei nächstliegenden
Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnisses erfolgen, welche sich aufgrund der Regelschleife einstellen. Vorzugsweise erfolgt der wiederholte Wechsel nach einem vorgebbaren Muster. Das vorgebbare Muster kann dabei beispielsweise durch den Abstand zwischen des Sollwertes und des aktuellen Istwertes gewählt werden. Es kann beispielsweise zumindest zeitweise ein Betrieb erst mit einem Tastverhältnis erfolgen, bei dem sich ein Mittelwert unterhalb des erwünschten Sollwertes einstellt (wie bei Fig. 5a) , und dann ein Betrieb, bei dem sich ein Mittelwert oberhalb des erwünschten Sollwertes einstellt (wie bei Fig. 5b) . Es kann nunmehr der Abstand des jeweiligen momentanen Mittelwertes (Istwertes) zu den vorgegebenen Sollwerten bestimmt werden und abhängig davon das Muster für den Wechsel des Tastverhältnisses angepasst werden. So kann beispielsweise eine höhere Anzahl der höheren Einschaltzeit (bzw. Einschaltverhältnisses) gewählt werden, wenn festgestellt wird, dass der sich einstellende Mittelwert bei dem Betrieb oberhalb des erwünschten
Sollwertes einen geringeren Abstand zum Sollwert hat als der sich einstellende Mittelwert bei dem Betrieb unterhalb des erwünschten Sollwertes.
Es kann auch eine Änderung des Muster nach dem
Zufallsprinzip erfolgen, beispielsweise kann der Wechsel geändert werden, dass heißt es kann die Anzahl der jeweils aufeinanderfolgender Schritte mit gleicher Einschaltzeit kann geändert werden. Vorzugsweise ist bei einer Änderung der Abfolge des Musters der sich ergebende Mittelwert der Einschaltzeit bzw. das Einschaltverhältnis im zeitlichen Mittel konstant .
Im Folgenden soll nochmals gemäß Fig. 5 eine vorzugsweise Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines
Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, erläutert werden. Zur Einstellung eines gewünschten Betriebsparameters des Verbrauchers, insbesondere des Betriebsstromes oder der Betriebsspannung, wird ein Puls-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarer Einschaltzeit genutzt. In diesem Fall wird der Strom ILED durch eine LED über die Einstellung einer entsprechenden Einschaltzeit für das Puls-Signal erreicht. In dem oberen Teil dieser Figur ist gezeigt, wie aufgrund der begrenzten Anzahl an diskreten Schritten die Einschaltzeit (ON-Time) nicht exakt genug eingestellt werden kann, um den gewünschten Betriebsparameter (den Strom ILED) zu erreichen. Bei der Fig. 5a wird gemäß dem Beispiel der gewünschte Strom erreicht, sondern unterschritten, und zwar mit einer Abweichung. Die gemäß diesem Beispiel (Fig. 5a) eingestellte Einschaltzeit reicht nicht aus, um den
gewünschten Betriebsparameter (den Strom ILED) zu erreichen. Wenn jetzt jedoch die Einschaltzeit für das Puls-Signal um einen diskreten Schritt erhöht wird, ist der eingestellte Strom ILED höher ist als der gewünschte Wert des Stromes ILED (Fig. 5b) .
Die erfindungsgemäße Lösung ist in Fig. 5c dargstellt. Bei Nichterreichen des gewünschten Betriebsparameters aufgrund der begrenzten Anzahl an diskreten Schritten der
einstellbaren Einschaltzeit wird das Puls-Signal durch eine Kombination von zwei Pulsfolgen mit unterschiedlicher
Einschaltzeit gebildet, wobei diese derart gewählt sind, dass die erste Pulsfolge eine Einschaltzeit aufweist, die der Vorgabe zum Erreichen des gewünschten Betriebsparameters an nächsten ist, und die zweite Pulsfolge in ihrer
Einschaltzeit vorzugsweise um einen diskreten Schritt nach oben oder unten von der ersten Pulsfolge abweicht. Jede der beiden Pulsfolgen kann zumindest durch einen Puls,
vorzugsweise durch mindestens drei Pulse gebildet werden. Beim Dimmen, d.h. einer Veränderung eines gewünschten
Betriebsparameters, kann eine sukzessive Veränderung des Verhältnisses der Anzahl der Pulse von den ersten
Pulspaketen zu den zweiten Pulspaketen oder umgekehrt erfolgen, abhängig von der Richtung der Änderung des
gewünschten Betriebsparameters. Das heißt, je nachdem, welches der beiden Pulspakete besser für das Erreichen des geänderten Betriebsparameters geeignet ist, wird in weiterer Folge im Vergleich zu dem anderen Pulspaket in seinem Anteil erhöht und somit kann der Betriebswert sukzessiv erreicht werden .
Die Anzahl der Pulse für beide Pulspakete kann periodisch oder zufällig verändert werden. Es kann auch das Verhältnis der Anzahl der Pulse der beiden Pulspakete zueinander periodisch oder zufällig verändert werden. Die Frequenz des Puls-Signals kann höher als 10kHz gewählt sein.
Es soll angemerkt sein, dass in diesem Beispiel der Strom durch die LED (ILED) als über die Zeit gemittelter Wert betrachtet wird, im Falle einer Auslegung der entsprechenden Schaltung mit einer Regelung würde der erfasste Strom gemittelt (integriert) und dann mit einem Sollwert
verglichen .
Es kann eine integrierte Schaltung insbesondere ASIC,
Mikroprozessor oder Hybrid davon, vorhanden sein, welche zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildet ist. Es kann ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere LEDS oder OLEDs, aufgebaut werden, aufweisend eine Schaltung gemäß der Erfindung. Es kann auch ein Beleuchtungsmodul, aufweisend- Leuchtmittel , insbesondere LEDs oder OLEDs, sowie ein erfindungsgemäßes Betriebsgerät enthalten. Somit kann auch ein
Beleuchtungssystem, aufweisend wenigstens ein
erfindungsgemäßes Beleuchtungsmodul, das über eine
Signalleitung mit einer Zentraleinheit verbunden ist, die zur Aussendung von Dimmvorgaben ausgelegt ist, insbesondere gemäss dem DALI -Standard, errichtet werden. Die Erfindung lässt sich auch bei einem PWM-Betrieb
anwenden, wo die Einstellung der Helligkeit mittels
niederfrequenter Pulspakete (typischerweise mit einer
Frequenz im Bereich von 100-1000 Hz) mit im zeitlichen
Mittel konstanter Stromamplitude angesteuert werden, wobei diese Pulspakete jeweils durch eine hochfrequente
Ansteuerung der Betriebsgerätes, insbesondere eines
getakteten Schalters Sl, gebildet werden. Es werden also eine niederfrequente und eine hochfrequente Ansteuerung überlagert. Dem Strom innerhalb eines Pulspakets weist dabei einen hochfrequenten Rippel auf. Die Erfindung kann nunmehr dazu genutzt werden, um die Amplitude während der Hoch-Phase eines niederfrequenten PWM-Paketes einzustellen.

Claims

Patentansprüche :
Verfahren zur Dimmsteuerung eines elektrischen
Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED,
wobei zum Erreichen eines vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes für das Leuchtmittel ein PWM-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarem
Tastverhältnis genutzt wird,
wobei zur Erreichung des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis abhängig vom Überoder Unterschreiten des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes das Tastverhältnis geändert wird, derart, dass bei Nichterreichen des vorgegebenen Strom- oder Leistungswertes ein wiederholter Wechsel zwischen den zwei Schritten des diskret veränderbaren Tastverhältnisses erfolgt, welche sich aufgrund der Regelschleife einstellen, wobei der wiederholte
Wechsel nach einem vorgebbaren Muster erfolgt .
Verfahren zur Ansteuerung eines elektrischen
Verbrauchers, vorzugsweise eines Leuchtmittels, wie bspw. LED oder OLED, wobei zur Einstellung eines gewünschten Betriebsparameters des Verbrauchers ein Puls-Signal mit in diskreten Schritten einstellbarer Einschaltzeit genutzt wird, wobei bei Nichterreichen des gewünschten Betriebsparameters aufgrund der begrenzten Anzahl an diskreten Schritten der
einstellbaren Einschaltzeit das Puls-Signal durch eine Kombination von zwei Pulsfolgen mit
unterschiedlicher Einschaltzeit gebildet wird, wobei diese derart gewählt sind, dass die erste Pulsfolge eine Einschaltzeit aufweist, die der Vorgabe zum Erreichen des gewünschten Betriebsparameters an nächsten ist, und die zweite Pulsfolge in ihrer
Einschaltzeit vorzugsweise um einen diskreten Schritt nach oben oder unten von der ersten Pulsfolge
abweicht . Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede der beiden Pulsfolge zumindest durch einen Puls, vorzugsweise durch mindestens drei Pulse gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 3 ,
wobei beim dynamischen Dämmen, d.h. einer Veränderung der Dimmwertvorgäbe , die sukzessive Veränderung der Anzahl der PWM- Impulse der Untergruppe mit
abweichendem Tastverhältnis, bei entsprechender
Änderung der Dimmwertvorgabe auch über mehrere diskrete Schritte des PWM-Tastverhältnis hinweg über einen vorgegeben Dimmzeitraum, innerhalb dessen ein von einem ersten Wert abweichender Dimmwert
anzusteuern ist, gleichmässig verteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Position der PWM- Impulsen innerhalb der Gruppe periodisch oder zufällig verändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Dimmvorgabewert digital vorliegt und über einen Dimmbereich in eine höhere Anzahl an Schritten aufgelöst ist als die Anzahl der Schritte, die für die Veränderung des Tastverhältnisses bereitgestellt sind.
6. Verfahren zum Dimmen eines Leuchtmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die wiederholte Wechsel nach einem vorgebbaren Muster so hoch gewählt wird, dass ein durch den
Wechsel der Tastverhältnisse entstehendes Flackern der Helligkeit des von dem Leuchtmittel abgegebenen Lichtes durch die Trägheit des menschlichen Auges nicht mehr wahrgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Frequenz des PWM-Signales höher als 10 kHz gewählt wird.
8. Integrierte Schaltung insbesondere ASIC, Mikroprozessor oder Hybrid davon,
welche Schaltung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist .
9. Dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere
LEDS oder OLEDs ,
aufweisend eine Schaltung nach Anspruch 8.
10. Beleuchtungsmodul, aufweisend Leuchtmittel,
insbesondere LEDs oder OLEDs, sowie ein Betriebsgerät nach Anspruch 9.
11. Beleuchtungssystem, aufweisend wenigstens ein
Beleuchtungsmodul nach Anspruch 10, das über eine Signalleitung mit einer Zentraleinheit verbunden ist, die zur Aussendung von Dimmvorgaben ausgelegt ist , insbesondere gemäss dem DALI -Standard .
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