WO2012055058A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben eines led-moduls für beleuchtungszwecke - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben eines led-moduls für beleuchtungszwecke Download PDF

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WO2012055058A1
WO2012055058A1 PCT/CH2011/000260 CH2011000260W WO2012055058A1 WO 2012055058 A1 WO2012055058 A1 WO 2012055058A1 CH 2011000260 W CH2011000260 W CH 2011000260W WO 2012055058 A1 WO2012055058 A1 WO 2012055058A1
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WO
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led group
led
illuminance
color temperature
lux
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Application number
PCT/CH2011/000260
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English (en)
French (fr)
Inventor
Laszlo Mirocha
Cornel Waldvogel
Patrick Zulauf
Original Assignee
Belux Ip Ag
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Publication date
Application filed by Belux Ip Ag filed Critical Belux Ip Ag
Publication of WO2012055058A1 publication Critical patent/WO2012055058A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an LED module, which is equipped with LED's with different color temperatures, wherein the relation between incident illuminance and the LED module resulting color temperature is adjustable. Furthermore, the invention relates to a circuit arrangement for carrying out the method.
  • LED module which is equipped with LEDs of the color channels red, green / mint and blue and emits white light in the operating state by additive color mixing. It is known that the dimming of such an LED module dims the individual color channel and produces white light by means of additive color mixing, wherein the color temperature is kept constant or changed.
  • Temperature radiators such as incandescent and halogen lamps, behave differently with their ohmic load when dimming, namely with changing light color, i. E. decreasing color temperature from previously white-yellow to yellow-orange. With the dimming of temperature radiators, it is therefore ideal to emulate the changing light mood of the natural course of the day in the bandwidth between activating intense white and harmonic attenuation at twilight.
  • the US 2006/0285325 A1 describes the application and possibilities of an LED lamp, which can be used in existing versions of incandescent bulbs, halogen lamps or fluorescent bulbs.
  • In the foreground is the generation of "real" light, i.
  • the LED light should come very close to a temperature radiator in terms of light spectrum, light color and color rendering index, so “artificial” lighting effect is to be avoided.
  • CONFIRMATION COPY You can use white and colored LEDs. Special electronics are used to set the light temperature and intensity.
  • the light intensity is understood as a measured luminous flux in lumens in the corresponding sterradiant.
  • the use of different light sources of the same light intensity with superior color filters, which cause a different light intensity is described.
  • the different light intensities are compensated.
  • the document does not disclose a teaching in which the illuminance can be kept constant in a deliberate manner when the light color temperature changes or the light color temperature is kept constant when the illuminance is changed.
  • the US2006 / 027440A1 has the driving of LEDs for the vehicle interior or even of thermal radiators to the subject, which can be dimmed via a signal from a sensor.
  • the illuminance and the light color are customizable and can be stored.
  • the system may e.g. be configured by information about the outside temperature and outside light color.
  • the individual control of individual LEDs in order to compensate for differences in the light temperature color and intensity of the individual LEDs.
  • the light intensity is understood as a measured luminous flux in lumens in the corresponding sterradiant. This document also provides no guidance on the way in which the illuminance can be kept constant when the light color temperature changes, or the light color temperature is kept constant when the illuminance changes.
  • WO2009 / 044354 A2 relates to a light measuring device which measures the light emitted by a second device with different sensors and wirelessly sends information back to the second device for purposes of light control.
  • the light generated at the second device can be changed in terms of intensity and light color. It does not disclose keeping the illuminance constant while varying the light color temperature or reversing it.
  • the invention is therefore based on the first object to propose a method for operating an LED module in order to change the color temperature at the same incidence illuminance.
  • the illuminance should be adjustable as the first parameter within a light-specific bandwidth to a constant value.
  • the color temperature can be kept constant.
  • the color temperature should be set as the first parameter within a light-specific bandwidth to a constant value.
  • the method must be implemented by means of a circuit arrangement to be fabricated in series at an efficient cost, e.g. for office lighting, be applicable.
  • the method is for operating an LED module for lighting purposes, which is equipped with a first LED group and a second LED group, wherein the two LED groups have different color temperatures.
  • the first LED group has neutral white LEDs of e.g. 4000 K and the second LED group warm white LEDs of e.g. 3000K up.
  • the LEDs of the first LED group and the LEDs of the second LED group are arranged in a systematically mixed distribution among each other.
  • the systematically mixed distribution of the LEDs within the LED module is e.g. in such a way that the LEDs of the first LED group and the LEDs of the second LED group are alternately arranged in two mutually parallel rows.
  • the first LED group contains e.g. 5 pieces of neutral white LEDs and the second LED group 5 pieces of warm white LEDs.
  • b) determines as surface to be irradiated a flat, square white surface of, for example, 1m 2 and fixes thereon eg 10 systematically distributed measuring points;
  • e) for the power supply for the first LED group and for the second LED group is provided in each case a power supply unit; and f) for measuring the color temperature to be varied, a spectroradiometer is aligned with the same measuring point at which the illuminance is detected.
  • the respective illuminance and color temperature are measured at this setting, whereby the average value above the 10 measuring points for the illuminance must be 600 lux and the constant for the color temperature 4000 k.
  • the color temperature is varied from the above output values in logarithmically and / or linearly decreasing steps, for example 256. This is achieved by successively lowering the current intensity for the first LED group, while maintaining the average illuminance of 600 lux over the 10 measuring points, and at the same time successively increasing the current intensity for the second LED group.
  • the current intensities assigned to the first LED group and the second LED group are the current intensities assigned to the first LED group and the second LED group: first LED group second LED group
  • a total of 256 measurements carried out derives an at least approximately mathematical relationship as the first formula, namely for the relation between the respective color temperature value [K] and the current intensity [mA] to be applied in each case for the first LED group and the second LED group.
  • % nw % of the maximum current of the neutral white LEDs of the first LED group
  • % ww % of the maximum current of the warm white LEDs of the second LED group
  • T color temperature in Kelvin.
  • This first approximation formula forms the basis for the creation of the first software.
  • b) determines, as the area to be irradiated, a flat, square white surface of, for example, 1 m 2 and fixes thereon, for example, 10 systematically distributed measuring points;
  • a spectroradiometer for measuring the color temperature to be varied, a spectroradiometer is aligned with the same measuring point at which the illuminance is detected.
  • the respective illuminance and color temperature are measured at this setting, whereby the average value above the 10 measuring points for the illuminance must be 600 lux and the constant for the color temperature 4000 k.
  • a total of 80 measurements carried out derive an at least approximately mathematical relationship as a second formula, namely for the relation between the currents [mA] to be applied to the first LED group and to the second LED group.
  • % nw % of the maximum current of the neutral white LEDs of the first LED group
  • % ww % of the maximum current of the warm white LEDs of the second LED group
  • Inw applied current at the neutral white LEDs of the first LED group in%, defined at max. Illuminance, with each selected color temperature;
  • Iww applied current at the warm white LEDs of the second LED group in%, defined at max. Illuminance, at each selected color temperature;
  • % DIM brightness level in%.
  • This second approximation formula forms the basis for creating the second software.
  • the circuit arrangement for operating the LED module for illumination which is composed of the first LED group and the second LED group, based on the above method, comprises:
  • the circuit arrangement has a program selector as part of the operating element for selecting whether the circuit arrangement is to be operated with the first or second program.
  • the circuit arrangement has a motion detector connected to the operating unit with the functions:
  • the circuit arrangement has a light sensor connected to the operating unit with the function of detecting the light state currently prevailing in the open and, by signaling to the control unit, adapting the light conditions in an interior to the external state.
  • a standard illuminance, at least in principle constant illuminance on an area to be irradiated, of eg 600 lux, is defined first and an experimental apparatus built up.
  • a flat, square white surface of 1m 2 to be irradiated was determined on which 10 systematically distributed measuring points were determined.
  • the LED module 8 ordered, so that possible glare-free lighting conditions for a user working in the field arise.
  • the LED module 8 is equipped with 5 pieces each of neutral white (4000 K), called first LED group 81, and 5 pieces of warm white (3000 K) LEDs, called second LED group 82.
  • the assembly takes place in two parallel rows in the alternative change. The following series of measurements is based on the use of OSRAM Oslon LEDs.
  • a conventional luxmeter is used to measure the average illuminance to be kept constant, e.g. 600 lux aligned to one of 10 specific measuring points.
  • a power supply for the first LED group 81 and the second LED group 82 is in each case a power supply available.
  • a spectroradiometer is aligned to the same measuring point at which the illuminance is detected.
  • the measurement series is started with the following settings:
  • Constant voltage on the two power supplies of e.g. 14V;
  • the color temperature for the LED module 8 is varied from the above initial values in logarithmically smaller steps, for example 256. This as a result of successively lowering the current intensity for the first LED group 81 and simultaneously increasing the current intensity for the second LED group 82 with retention the average illuminance of 600 lux over the 10 measuring points.
  • % nw % of the maximum current of the neutral white LEDs of the first LED group 81;
  • % ww % of the maximum current of the warm white LEDs of the second LED group 82; maximum current of 350 mA 100%;
  • the first approximation formula F1 forms the basis for the creation of a first software S1.
  • the experimental apparatus is constructed as for the first task and the first measurement is started as for the first task.
  • % nw % of the maximum current of the neutral white LEDs of the first LED group 81;
  • % ww % of the maximum current of the warm white LEDs of the second LED group 82;
  • Inw applied current at the neutral white LEDs of the first LED group 81 in%, defined at max. Illuminance, at each selected color temperature;
  • Iww applied current at the warm white LEDs of the second LED group 82 in%, defined at max. Illuminance, at each selected color temperature;
  • % DIM brightness level in%.
  • the second approximation formula F2 forms the basis for the creation of a second software S2.
  • the circuit unit 10 present in the totality is constructed as follows: At a network terminal 1, the power is supplied from a local supply source. Behind the power terminal 1, the filter 2, which is usually required for filtering purposes, is connected to the transformer 3, which supplies the processor 4. The first software S1 for operating the circuit arrangement 10 with the first program and the second software S2 for operating the circuit arrangement 10 with the second program are stored in the processor 4.
  • the processor 4 controls the first LED driver 51 and the second LED driver 52, wherein the first LED driver 51 causes the circuit of the first LED group 81 and the second LED driver 52, the circuit of the second LED group 82.
  • the two LED groups 81, 82 are combined in the LED module 8.
  • the two LED drivers 51, 52 are followed by the output plug 6, which leads to the operating element 7, which is connected upstream of the LED module 8.
  • the operating element 7 comprises a program selector 71 for selecting with which program the circuit arrangement 10 is to be operated. Available for this are:
  • the light emitted by the LED module 8 can be varied in its color temperature.
  • the illuminance is adjustable as the first parameter within a light-specific bandwidth to a constant value.
  • the operating element 7 is connected to a motion detector 72 and a light sensor 73.
  • the motion detector 72 may detect that there is no movement in the environment in a defined period of time, eg, 20 minutes, indicating that no person is present. Thus, the continued lighting is completely unnecessary or the higher illuminance for presence of persons is no longer necessary. From the motion detector 72 is then a signal to the control unit 7 to switch off or reduce the lighting, which can be described as a rest state.
  • the motion detector has the function, when from the idle state, a movement is detected - for example, a person enters the room -, the control unit 7 to transmit the signal for switching on or for amplifying the lighting.
  • the light sensor 73 connected to the operating unit 7 can perform the function of detecting the light state currently prevailing outdoors and, by signaling to the operating unit 7, adjusting the light conditions in the interior to the external state.

Abstract

Das Verfahren ist zum Betreiben eines LED-Moduls (8) für Beleuchtungszwecke konzipiert, das mit einer ersten LED-Gruppe (81) und einer zweiten LED-Gruppe (82) bestückt ist, wobei die beiden LED-Gruppen (81, 82) unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisen. Das Verfahren ermöglicht gemäss einem ersten Programm, bei gleichbleibender auftreffender Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche das vom LED-Modul (8) abgegebene Licht in seiner Farbtemperatur zu variieren. Gemäss einem zweiten Programm lässt sich bei gleichbleibender Farbtemperatur des vom LED-Modul (8) abgegebenen Lichts die Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche variieren. Ferner wird eine Schaltungsanordnung (10) zum Betreiben des LED-Moduls (8) vorgeschlagen.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betreiben eines LED-Moduls für Beleuchtungszwecke
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines LED-Moduls, das mit LED's mit unterschiedlichen Farbtemperaturen bestückt ist, wobei die Relation zwischen auftreffender Beleuchtungsstärke und vom LED-Modul resultierender Farbtemperatur einstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Bekannt ist das Verfahren zum Betreiben eines LED-Moduls, das mit LED's der Farbkanäle Rot, Grün/Mint und Blau bestückt ist und im Betriebszustand durch additive Farbmischung weisses Licht ausstrahlt. Es ist bekannt, dass man zum Dimmen eines solchen LED-Moduls den einzelnen Farbkanal dimmt und mittels additiver Farbmischung weisses Licht erzeugt, wobei man die Farbtemperatur konstant hält oder verändert.
Anders verhalten sich Temperaturstrahler, wie Glühlampen und Halogenlampen, mit ihrer Ohmschen Last beim Dimmen, nämlich mit sich ändernder Lichtfarbe, d.h. absinkender Farbtemperatur von zuvor weiss-gelb hin zu gelb-orange. Mit dem Dimmen von Temperaturstrahlern kann daher ideal die sich ändernde Lichtstimmung des natürlichen Tagesverlaufs in der Bandbreite zwischen aktivierendem intensivem Weiss und harmonischer Abschwächung in der Dämmerung nachgeahmt werden.
Die US 2006/0285325 A1 beschreibt die Anwendung und Möglichkeiten einer LED-Lampe, welche in vorhandene Fassungen von Glühbirnen, Halogenlampen oder fluoreszierenden Leuchtmitteln einsetzbar ist. Im Vordergrund steht die Erzeugung von "richtigem" Licht, d.h. das LED-Licht soll hinsichtlich Lichtspektrum, Lichtfarbe und Farbwiedergabeindex sehr nahe an einen Temperaturstrahler herankommen, also "künstliche" Lichtwirkung ist zu vermeiden. Dies zu gewährleis-
BESTÄTIGUNGSKOPIE ten, kann man weisse und farbige LED's einsetzen. Eine spezielle Elektronik dient der Einstellung von Lichttemperatur und -Intensität. Die Lichtintensität versteht sich als gemessener Lichtstrom in Lumen im entsprechenden Sterradianten. Beschrieben wird z.B. für Anwendungen in der Bühnentechnik der Einsatz von verschiedenen Leuchtmitteln gleicher Lichtintensität mit vorgesetzten Farbfiltern, welche eine unterschiedliche Lichtintensität bewirken. Mittels einer zugeschalteten Steuerelektronik werden die unterschiedlichen Lichtintensitäten ausgeglichen. Die Schrift offenbart keine Lehre, auf weiche Weise gezielt bei Veränderung der Lichtfarbtemperatur die Beleuchtungsstärke konstant gehalten werden kann bzw. bei Veränderung der Beleuchtungsstärke die Lichtfarbtemperatur konstant gehalten wird.
Die US2006/027440A1 hat das Ansteuern von LED's für den Fahrzeuginnenbereich oder auch von Temperaturstrahlern zum Gegenstand, welche über ein Signal eines Sensors gedimmt werden können. Dabei sind die Beleuchtungsstärke und die Lichtfarbe anpassbar und lassen sich speichern. Das System kann z.B. durch Informationen über die Aussentemperatur und Aussenlichtfarbe konfiguriert werden. Beschrieben ist ferner die individuelle Ansteuerung einzelner LED's, um Unterschiede in der Lichttemperaturfarbe und -Intensität der einzelnen LED's auszugleichen. Die Lichtintensität versteht sich als gemessener Lichtstrom in Lumen im entsprechenden Sterradianten. Auch diese Schrift vermittelt keine Anleitung, auf welche Weise gezielt bei Veränderung der Lichtfarbtemperatur die Beleuchtungsstärke konstant gehalten werden kann bzw. bei Veränderung der Beleuchtungsstärke die Lichtfarbtemperatur konstant gehalten wird.
Die WO2009/044354 A2 betrifft ein Lichtmessgerät, welches das von einem zweiten Gerät ausgestrahlte Licht mit unterschiedlichen Sensoren misst und Informationen zwecks Lichtsteuerung kabellos wieder an das zweite Gerät zurücksendet. Das am zweiten Gerät erzeugte Licht kann dadurch hinsichtlich Intensität und Lichtfarbe verändert werden. Nicht offenbart werden das Konstanthalten der Beleuchtungsstärke bei variierter Lichtfarbtemperatur bzw. die Umkehrung davon. Aufgaben der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die erste Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines LED-Moduls vorzuschlagen, um bei gleichbleibend auftreffender Beleuchtungsstärke die Farbtemperatur ändern zu können. Hierbei soll die Beleuchtungsstärke als erster Parameter innerhalb einer leuchtenspezifischen Bandbreite auf einen konstanten Wert einstellbar sein.
Alternativ oder in Kombination mit der ersten Aufgabe soll mittels des Verfahrens gemäss einer zweiten Aufgabe, d.h. bei veränderbarer Beleuchtungsstärke die Farbtemperatur konstant gehalten werden. Jedoch soll sich die Farbtemperatur als erster Parameter innerhalb einer leuchtenspezifischen Bandbreite auf einen konstanten Wert einstellen lassen. Das Verfahren muss mittels einer in Serie zu effizienten Kosten zu fertigender Schaltungsanordnung, z.B. für Büroleuchten, anwendbar sein.
Übersicht über die Erfindung
Das Verfahren dient zum Betreiben eines LED-Moduls für Beleuchtungszwecke, das mit einer ersten LED-Gruppe und einer zweiten LED-Gruppe bestückt ist, wobei die beiden LED-Gruppen unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisen.
Zur Ermittlung einer ersten Näherungsformel für die Aufgabe gemäss einem ersten Programm, bei gleichbleibender auftreffender Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche das vom LED-Modul abgegebene Licht in seiner Farbtemperatur zu variieren; und/oder
Zur Ermittlung einer zweiten Näherungsformel für die Aufgabe gemäss einem zweiten Programm, bei gleichbleibender Farbtemperatur des vom LED-Modul abgegebenen Lichts die Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche zu variieren; werden:
- eine jeweilige Messreihe für die an der ersten LED-Gruppe und an der zweiten LED-Gruppe anzulegenden Stromstärken erstellt;
- die erste und/oder zweite Näherungsformel in Form einer ersten bzw. zweiten Software zur Verarbeitung in einem Prozessor als Bestandteil einer Schaltungsanordnung hinterlegt; und - vom Prozessor ein erster LED-Treiber, welcher mit der ersten LED-Gruppe verbunden ist, und ein zweiter LED-Treiber, welcher mit der zweiten LED- Gruppe verbunden ist, angesteuert.
Nachstehend sind besonders vorteilhafte Details zum Verfahren angegeben:
Die erste LED-Gruppe weist neutral-weisse LED's von z.B. 4000 K und die zweite LED-Gruppe warm-weisse LED's von z.B. 3000 K auf. Die LED's der ersten LED- Gruppe und die LED's der zweiten LED-Gruppe werden in einer untereinander systematisch gemischten Verteilung angeordnet. Die systematisch gemischte Verteilung der LED's innerhalb des LED-Moduls erfolgt z.B. derart, dass die LED's der ersten LED-Gruppe und die LED's der zweiten LED-Gruppe in zwei zueinander parallelen Reihen im alternativen Wechsel angeordnet werden. Die erste LED-Gruppe enthält z.B. 5 Stück der neutral-weissen LED's und die zweite LED- Gruppe 5 Stück der warm-weissen LED's.
Für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem ersten Programm, um bei gleichbleibend auftreffender Beleuchtungsstärke die Farbtemperatur ändern zu können, werden:
a) zuerst eine normgerechte, zumindest im Prinzip konstant zu haltende Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche von z.B. 600 lux definiert und eine Versuchsapparatur aufgebaut;
b) als zu bestrahlende Fläche eine ebene, quadratische weisse Oberfläche von z.B. 1m2 bestimmt und darauf z.B. 10 systematisch verteilte Messpunkte festgelegt;
c) in einer gewählten Distanz, z.B. 50 cm für eine Tischleuchte, oberhalb der Oberfläche das LED-Modul angeordnet, so dass möglichst blendfreie Lichtverhältnisse für einen am Platz tätigen Benutzer entstehen; und
d) zunächst ein herkömmliches Luxmeter zur Messung der konstant zu haltenden mittleren Beleuchtungsstärke von z.B. 600 lux auf einen von 10 bestimmten Messpunkten ausgerichtet; wobei
e) zur Stromeinspeisung für die erste LED-Gruppe und für die zweite LED-Gruppe jeweils ein Netzgerät vorgesehen ist; und f) zur Messung der zu variierenden Farbtemperatur ein Spectroradiometer auf den gleichen Messpunkt ausgerichtet wird, an dem man die Beleuchtungsstärke erfasst.
Für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem ersten Programm beginnt man die Messreihe mit folgenden Einstellungen:
a) konstant eingestellte Spannung an den beiden Netzgeräten von z.B. 14 V; b) Bestromung der ersten LED-Gruppe des LED-Moduls mit gewähltem Maximalwert von 350 mA;
c) Bestromung der zweiten LED-Gruppe des LED-Moduls mit gewähltem Minimalwert von 0 mA, wobei sich bei dieser Einstellung am Spectroradiometer ein Wert von 4000 K ergibt, da bisher nur die erste LED-Gruppe mit den neutral- weissen LED's bestromt ist; und
d) an allen 10 Messpunkten werden bei dieser Einstellung die jeweilige Beleuchtungsstärke und die Farbtemperatur gemessen, wobei sich als Mittelwert über die 10 Messpunkte für die Beleuchtungsstärke 600 lux und als Konstante für die Farbtemperatur 4000 K ergeben müssen.
Zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem ersten Programm wird von den obigen Ausgangswerten in logarithmisch und/oder linear kleiner werdenden Schritten, z.B. 256, die Farbtemperatur variiert. Dies indem man unter Beibehaltung der mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux über die 10 Messpunkte die Stromstärke für die erste LED- Gruppe sukzessive absenkt und gleichzeitig die Stromstärke für die zweite LED- Gruppe sukzessive erhöht. Somit ergeben sich für die zwischen 4000 K und 3000 K insgesamt 256 eingestellten Werte der Farbtemperatur gemäss den in der ersten Matrix aufgelisteten 10 Beispielswerten der Farbtemperatur folgende für die erste LED-Gruppe und die zweite LED-Gruppe, zugeordnete Stromstärken: erste LED-Gruppe zweite LED-Gruppe
Farbtemperatur [K] neutral-weisse LED's warm-weisse LED's
Stromstärke [mA] Stromstärke [mA]
4000 350 0
3750 263 88
3550 192 158
3400 140 210
3300 105 245
3200 70 280
3150 53 298
3100 35 315
3050 30 333
3000 0 350
Aus den z.B. insgesamt 256 durchgeführten Messungen leitet man eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung als erste Formel ab, nämlich für die Relation zwischen dem jeweiligen Farbtemperaturwert [K] und der jeweils für die erste LED-Gruppe und die zweite LED-Gruppe anzulegenden Stromstärke [mA].
Diese Beziehung als erste Formel lautet näherungsweise:
%nw = [(T - 3000 K)■ 100%] : 1000 K
%ww = 100% - %nw
mit.
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe;
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe;
maximale Stromstärke von 350 mA 100%; und
T = Farbtemperatur in Kelvin.
Diese erste Näherungsformel bildet die Grundlage für die Erstellung der ersten Software.
Für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem zweiten Programm, um bei gleichbleibender Farbtemperatur die Beleuchtungsstärke auf der zu bestrahlenden Fläche verändern zu können, werden:
a) zuerst eine normgerechte, zumindest im Prinzip konstant zu haltende Beleuch- tungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche von z.B. 600 lux definiert und eine Versuchsapparatur aufgebaut;
b) als zu bestrahlende Fläche eine ebene, quadratische weisse Oberfläche von z.B. 1 m2 bestimmt und darauf z.B. 10 systematisch verteilte Messpunkte festgelegt;
c) in einer gewählten Distanz, z.B. 50 cm für eine Tischleuchte, oberhalb der Oberfläche das LED-Modul angeordnet, so dass möglichst blendfreie Lichtverhältnisse für einen am Platz tätigen Benutzer entstehen; und
d) zunächst ein herkömmliches Luxmeter zur Messung der konstant zu haltenden mittleren Beleuchtungsstärke von z.B. 600 lux auf einen von 10 bestimmten Messpunkten ausgerichtet; wobei
e) zur Stromeinspeisung für die erste LED-Gruppe und für die zweite LED- Gruppe jeweils ein Netzgerät vorgesehen ist; und
f) zur Messung der zu variierenden Farbtemperatur ein Spectroradiometer auf den gleichen Messpunkt ausgerichtet wird, an dem man die Beleuchtungsstärke erfasst.
Für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem zweiten Programm beginnt man die Messreihe mit folgenden Einstellungen:
a) konstant eingestellte Spannung an den beiden Netzgeräten von z.B. 14 V; b) Bestromung der ersten LED-Gruppe des LED-Moduls mit gewähltem Maximalwert von 350 mA;
c) Bestromung der zweiten LED-Gruppe des LED-Moduls mit gewähltem Minimalwert von 0 mA, wobei sich bei dieser Einstellung am Spectroradiometer ein Wert von 4000 K ergibt, da bisher nur die erste LED-Gruppe mit den neutral- weissen LED's bestromt ist; und
d) an allen 10 Messpunkten werden bei dieser Einstellung die jeweilige Beleuchtungsstärke und die Farbtemperatur gemessen, wobei sich als Mittelwert über die 10 Messpunkte für die Beleuchtungsstärke 600 lux und als Konstante für die Farbtemperatur 4000 K ergeben müssen.
Zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls nach dem zweiten Programm wird, ausgehend von einer mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux, in systematisch abnehmenden Schritten von z.B. 5 lux bis auf 200 lux als Durchschnitt über die 10 Messpunkte die Beleuchtungsstärke vermindert. Dies wird unter Einhaltung einer konstanten Farbtemperatur an allen 10 Messpunkten, z.B. 3550 K, durchgeführt. Somit ergeben sich für die zwischen 600 lux und 200 lux insgesamt 80 eingestellten Werte der Beleuchtungsstärke gemäss den in der zweiten Matrix aufgelisteten 9 Beispielswerten der Beleuchtungsstärke folgende für die erste LED-Gruppe und die zweite LED-Gruppe zugeordnete Stromstärken:
Figure imgf000010_0001
Aus den z.B. insgesamt 80 durchgeführten Messungen leitet man eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung als zweite Formel ab, nämlich für die Relation zwischen den an der ersten LED-Gruppe und an der zweiten LED- Gruppe anzulegenden Stromstärken [mA].
Diese Beziehung als zweite Formel lautet näherungsweise:
%nw = (Inw■ %DIM) : 100%
%ww = (Iww■ %DIM) : 100%
mit:
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe;
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe;
Inw = angelegte Stromstärke an den neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Färb- temperatur;
Iww = angelegte Stromstärke an den warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Farbtemperatur; und
%DIM = Helligkeitsstufe in %.
Diese zweite Näherungsformel bildet die Grundlage für die Erstellung der zweiten Software.
Die Schaltungsanordnung zum Betreiben des LED-Moduls für Beleuchtungszwecke, das sich aus der ersten LED-Gruppe und der zweiten LED-Gruppe zusammensetzt, basierend auf dem obigen Verfahren, umfasst:
a) eine Netzklemme zur Stromeinspeisung von einer lokalen Versorgungsquelle; b) einen hinter der Netzklemme folgenden, damit elektrisch verbundenen Filter zu Entstörungszwecken;
c) einen hinter dem Filter folgenden, damit elektrisch verbundenen Transformator;
d) einen hinter dem Transformator folgenden, damit elektrisch verbundenen Prozessor, welcher die erste Software zum Betrieb der Schaltungsanordnung mit dem ersten Programm und/oder die zweite Software zum Betrieb der Schaltungsanordnung mit dem zweiten Programm abgespeichert enthält;
e) einen vom Prozessor angesteuerten ersten LED-Treiber und einen dazu parallel vom Prozessor angesteuerten zweiten LED-Treiber, wobei der erste LED- Treiber die Schaltung der ersten LED-Gruppe und der zweite LED-Treiber die Schaltung der zweiten LED-Gruppe bewirkt;
f) einen hinter den beiden LED-Treibern folgenden, damit elektrisch verbundenen Ausgangsstecker; und
g) ein hinter dem Ausgangsstecker folgendes, damit elektrisch verbundenes Bedienelement, das dem LED-Modul vorgeschaltet ist.
Nachstehend sind besonders vorteilhafte Details zur Schaltungsanordnung angegeben: Die Schaltungsanordnung hat einen Programmwähler als Bestandteil des Bedienelements zur Auswahl, ob die Schaltungsanordnung mit dem ersten oder zweiten Programm betrieben werden soll. Die Schaltungsanordnung hat einen mit der Bedieneinheit verbundenen Bewegungsmelder mit den Funktionen:
a) zu erfassen, ob in der Umgebung in einem definierten Zeitraum, z.B. 20 min, keine Bewegung stattfindet, was anzeigt, dass keine Person anwesend ist, hier definiert als Ruhezustand, und damit die fortgesetzte Beleuchtung gänzlich unnötig oder die höhere Beleuchtungsstärke für Personenanwesenheit nicht mehr erforderlich ist, um dann vom Bewegungsmelder ein Signal auf die Bedieneinheit zur Abschaltung bzw. Verminderung der Beleuchtung zu geben; und
b) zu erfassen, wenn aus dem Ruhezustand eine Bewegung detektiert wird, z.B. eine Person betritt den Raum, um dann der Bedieneinheit das Signal zum Einschalten bzw. zum Verstärken der Beleuchtung zu übermitteln.
In weiterer Ausgestaltung hat die Schaltungsanordnung einen mit der Bedieneinheit verbundenen Lichtsensor mit der Funktion, den im Freien momentan herrschenden Lichtzustand zu erfassen und durch Signalisation an die Bedieneinheit die Lichtverhältnisse in einem Innenraum dem äusseren Zustand anzupassen.
Ausführungsbeispiele
Nachstehend erfolgt die Beschreibung je eines Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemässen Verfahrens zum Betreiben eines LED-Moduls sowie der dazu geschaffenen Schaltungsanordnung anhand der beigefügten Figur 1.
Zur ersten Aufgabe erstes Programm)
Zur Realisierung des Verfahrens zum Betreiben eines LED-Moduls 8, um bei gleichbleibend auftreffender Beleuchtungsstärke die Farbtemperatur ändern zu können, wird zuerst eine normgerechte, zumindest im Prinzip konstant zu haltende Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche, von z.B. 600 lux, definiert und eine Versuchsapparatur aufgebaut. Es wurde eine zu bestrahlende ebene, quadratische weisse Oberfläche von 1m2 bestimmt, auf welcher 10 systematisch verteilte Messpunkte festgelegt wurden. In einer gewählten Distanz - z.B. 50 cm für eine Tischleuchte - oberhalb der Oberfläche wird das LED-Modul 8 an- geordnet, so dass möglichst blendfreie Lichtverhältnisse für einen am Platz tätigen Benutzer entstehen. Das LED-Modul 8 ist mit je 5 Stück neutral-weissen (4000 K), genannt erste LED-Gruppe 81 , und 5 Stück warm-weissen (3000 K) LED's, genannt zweite LED-Gruppe 82, bestückt. Die Bestückung erfolgt in zwei zueinander parallelen Reihen im alternativen Wechsel. Die nachstehend ermittelte Messreihe basiert auf der Verwendung von OSRAM Oslon LED's.
Für den Laboraufbau wird zunächst ein herkömmliches Luxmeter zur Messung der konstant zu haltenden mittleren Beleuchtungsstärke von z.B. 600 lux auf einen von 10 bestimmten Messpunkten ausgerichtet. Zur Stromeinspeisung für die erste LED-Gruppe 81 und die zweite LED-Gruppe 82 steht jeweils ein Netzgerät zur Verfügung. Zur Messung der zu variierenden Farbtemperatur wird ein Spectroradiometer auf den gleichen Messpunkt ausgerichtet, an dem man die Beleuchtungsstärke erfasst.
Die Messreihe wird mit folgenden Einstellungen begonnen:
- Konstant eingestellte Spannung an den beiden Netzgeräten von z.B. 14 V;
- Bestromung der ersten LED-Gruppe 81 des LED-Moduls 8 mit gewähltem Maximalwert von 350 mA; und
- Bestromung der zweiten LED-Gruppe 82 des LED-Moduls 8 mit gewähltem Minimalwert von 0 mA.
Bei dieser Einstellung ergibt sich am Spectroradiometer ein Wert von 4000 K, da bisher nur die erste LED-Gruppe 81 mit den neutral-weissen LED's bestromt ist. An allen 10 Messpunkten werden bei dieser Einstellung die jeweilige Beleuchtungsstärke und die Farbtemperatur gemessen. Als Mittelwert über die 10 Messpunkte muss sich für die Beleuchtungsstärke 600 lux und als Konstante für die Farbtemperatur 4000 K ergeben.
Zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe wird für das LED-Modul 8 von den obigen Ausgangswerten in logarithmisch kleiner werdenden Schritten, z.B. 256, die Farbtemperatur variiert. Dies im Ergebnis von sukzessivem Absenken der Stromstärke für die erste LED-Gruppe 81 und gleichzeitigem sukzessivem Erhöhen der Stromstärke für die zweite LED-Gruppe 82 mit Beibehaltung der mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux über die 10 Messpunkte.
Danach ergeben sich für die zwischen 4000 K und 3000 K insgesamt 256 eingestellten Werte der Farbtemperatur gemäss den in der ersten Matrix 1 aufgelisteten 10 Beispielswerten der Farbtemperatur folgende für die erste LED-Gruppe 81 und die zweite LED-Gruppe 82 zugeordnete Stromstärken:
Figure imgf000014_0001
Matrix 1
Aus den insgesamt 256 durchgeführten Messungen, von denen in der Matrix 1 nur 10 aufgelistet sind, wird eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung abgeleitet für die Relation zwischen dem jeweiligen Farbtemperaturwert [K] und der jeweils für die erste LED-Gruppe 81 und die zweite LED-Gruppe 82 anzulegenden Stromstärke [mA].
Diese Beziehung lautet als erste Formel F1 näherungsweise:
%nw = [(T - 3000 K)■ 100%] : 1000 K
%ww = 100% - %nw
mit d I e r Bed e u t u .rvg :
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe 81 ;
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe 82; maximale Stromstärke von 350 mA 100%; und
T = Farbtemperatur in Kelvin
Zahlenbeispiel zur Ermittlung der beiden anzulegenden Stromstärken für die
Farbtemperatur von 3550 K
%nw = [(3550 K - 3000 K)■ 100%] : 1000 K= 55%
55% von 350 mA = 192.5 mA
%ww = 100% - 55% = 45%
45% von 350 mA = 157.5 mA
Die erste Näherungsformel F1 bildet die Grundlage für die Erstellung einer ersten Software S1.
Zur zweiten .Aufgabe.(zweites .Pro
Zur Realisierung des Verfahrens zum Betreiben eines LED-Moduls 8, um bei gleichbleibender Farbtemperatur die Beleuchtungsstärke auf der zu bestrahlenden Fläche mittels Dimmung zu verändern, wird die Versuchsapparatur wie zur ersten Aufgabe aufgebaut und mit der ersten Messung wie zur ersten Aufgabe begonnen.
Zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe für das LED-Modul 8 wird, ausgehend von einer mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux, in systematisch abnehmenden Schritten von z.B. 5 lux bis auf 200 lux als Durchschnitt über die 10 Messpunkte die Beleuchtungsstärke vermindert. Dies unter Einhaltung einer konstanten Farbtemperatur an allen 10 Messpunkten, z.B. 3550 K.
Danach ergeben sich für die zwischen 600 lux und 200 lux insgesamt 80 eingestellten Werte der Beleuchtungsstärke gemäss den in der Matrix 2 aufgelisteten 9 Beispielswerten der Beleuchtungsstärke folgende für die erste LED-Gruppe 81 und die zweite LED-Gruppe 82 zugeordnete Stromstärken: erste LED-Gruppe 81 zweite LED-Gruppe 82
Beleuchtungsstärke [lux] neutral-weisse LED's warm-weisse LED's
Stromstärke [mA] Stromstärke [mA]
600 193 158
550 171 140
500 150 123
450 129 105
400 107 88
350 86 70
300 64 53
250 43 35
200 21 18
Matrix 2
Aus den insgesamt 80 durchgeführten Messungen, von denen in der zweiten Matrix 2 nur 9 aufgelistet sind, wird eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung abgeleitet für die Relation zwischen den an der ersten LED- Gruppe 81 und der zweiten LED-Gruppe 82 anzulegenden Stromstärken [mA].
Diese Beziehung lautet als zweite Formel F2 näherungsweise:
%nw = (Inw■ %DIM) : 100%
%ww = (Iww■ %DIM) : 100%
mit der ; Bedeutu ng :
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe 81;
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe 82;
Inw = angelegte Stromstärke an den neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe 81 in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Farbtemperatur;
Iww = angelegte Stromstärke an den warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe 82 in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Farbtemperatur; und
%DIM = Helligkeitsstufe in %.
Zahlenbeispiel zur Ermittlung der beiden anzulegenden Stromstärken bei einer Dimmung von 50% bei konstanter Farbtemperatur von 3550 K:
100% Beleuchtungsstärke 600 lux, somit 50% Beleuchtungsstärke = 300 lux. Gemäss erster Matrix 1 bei Farbtemperatur 3550 K ergibt sich für die erste LED- Gruppe 81 eine angelegte Stromstärke 192 mA = 55 % der maximalen Stromstärke von 350 mA, somit Inw = 55%.
Gemäss erster Matrix 1 bei Farbtemperatur 3550 K ergibt sich für die zweite LED- Gruppe 82 eine angelegte Stromstärke 158 mA 45 % der maximalen Stromstärke von 350 mA, somit Iww = 45%.
%nw = (55%■ 50%) : 100% = 27.5%
%ww = (45%■ 50%) : 100% = 22.5%
Die zweite Näherungsformel F2 bildet die Grundlage für die Erstellung einer zweiten Software S2.
Figure imgf000017_0001
Mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung in Form eines Blockschaltbildes gemäss Figur 1 erfolgt nachstehend die Beschreibung der geschaffenen Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines LED-Moduls 8 in den entwickelten zwei Programmvarianten für Beleuchtungszwecke, z.B. mittels einer Büroleuchte.
Die in der Gesamtheit vorliegende Schaltungseinheit 10 ist wie folgt aufgebaut: An einer Netzklemme 1 erfolgt die Stromeinspeisung von einer lokalen Versorgungsquelle. Hinter der Netzklemme 1 folgt der zumeist zu Entstörungszwecken vorgeschriebene Filter 2, der mit dem Transformator 3 verbunden ist, welcher den Prozessor 4 versorgt. Im Prozessor 4 sind die erste Software S1 zum Betrieb der Schaltungsanordnung 10 mit dem 1. Programm und die zweite Software S2 zum Betrieb der Schaltungsanordnung 10 mit dem 2. Programm abgespeichert.
Der Prozessor 4 steuert den ersten LED-Treiber 51 und den zweiten LED-Treiber 52 an, wobei der erste LED-Treiber 51 die Schaltung der ersten LED-Gruppe 81 und der zweite LED-Treiber 52 die Schaltung der zweiten LED-Gruppe 82 bewirkt. Die beiden LED-Gruppen 81 ,82 sind im LED-Modul 8 zusammengefasst. Den beiden LED-Treibern 51 ,52 folgt der Ausgangsstecker 6, welcher an das Bedienelement 7 führt, das dem LED-Modul 8 vorgeschaltet ist. Das Bedienelement 7 umfasst einen Programmwähler 71 zur Auswahl, mit welchem Programm die Schaltungsanordnung 10 betrieben werden soll. Hierzu stehen zur Verfügung:
1. Programm: Bei gleichbleibend auftreffender Beleuchtungsstärke lässt sich das vom LED-Modul 8 abgegebene Licht in seiner Farbtemperatur variieren. Hierbei ist die Beleuchtungsstärke als erster Parameter innerhalb einer leuchtenspezifischen Bandbreite auf einen konstanten Wert einstellbar.
2. Programm: Bei gleichbleibender Farbtemperatur des vom LED-Modul 8 abgegebenen Lichts lässt sich die Beleuchtungsstärke auf der zu bestrahlenden Fläche variieren. Hierbei ist die Farbtemperatur als erster Parameter innerhalb einer leuchtenspezifischen Bandbreite auf einen konstanten Wert einstellbar.
In einer weiter vervollkommneten Ausgestaltung ist das Bedienelement 7 mit einem Bewegungsmelder 72 und einem Lichtsensor 73 verbunden. Der Bewegungsmelder 72 kann erfassen, dass in der Umgebung in einem definierten Zeitraum, z.B. 20 min, keine Bewegung stattfindet, was anzeigt, dass keine Person anwesend ist. Damit wird die fortgesetzte Beleuchtung gänzlich unnötig oder die höhere Beleuchtungsstärke für Personenanwesenheit ist nicht mehr erforderlich. Vom Bewegungsmelder 72 erfolgt dann ein Signal auf die Bedieneinheit 7 zur Abschaltung bzw. Verminderung der Beleuchtung, was man als Ruhezustand bezeichnen kann. Ferner hat der Bewegungsmelder die Funktion, wenn aus dem Ruhezustand eine Bewegung detektiert wird - z.B. eine Person betritt den Raum -, der Bedieneinheit 7 das Signal zum Einschalten bzw. zum Verstärken der Beleuchtung zu übermitteln. Der mit der Bedieneinheit 7 verbundene Lichtsensor 73 kann die Funktion ausüben, den im Freien momentan herrschenden Lichtzustand zu erfassen und durch Signalisation an die Bedieneinheit 7 die Lichtverhältnisse im Innenraum dem äusseren Zustand anzupassen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Betreiben eines LED-Moduls (8) für Beleuchtungszwecke, das mit einer ersten LED-Gruppe (81) und einer zweiten LED-Gruppe (82) bestückt ist, wobei die beiden LED-Gruppen (81 ,82) unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) zur Ermittlung einer ersten Näherungsformel (F1) für die Aufgabe gemäss einem ersten Programm, bei gleichbleibender auftreffender Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche das vom LED-Modul (8) abgegebene Licht in seiner Farbtemperatur zu variieren; und/oder
b) zur Ermittlung einer zweiten Näherungsformel (F2) für die Aufgabe gemäss einem zweiten Programm, bei gleichbleibender Farbtemperatur des vom LED- Modul (8) abgegebenen Lichts die Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche zu variieren;
c) eine jeweilige Messreihe für die an der ersten LED-Gruppe (81) und an der zweiten LED-Gruppe (82) anzulegenden Stromstärken erstellt wird;
d) die Näherungsformeln (F1 und/oder F2) in Form einer Software (S1 bzw. S2) zur Verarbeitung in einem Prozessor (4) als Bestandteil einer Schaltungsanordnung (10) hinterlegt werden; und
e) vom Prozessor (4) ein erster LED-Treiber (51), welcher mit der ersten LED- Gruppe (81) verbunden ist, und ein zweiter LED-Treiber (52), welcher mit der zweiten LED-Gruppe (82) verbunden ist, angesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass a) die erste LED-Gruppe (81) neutral-weisse LED's von z.B. 4000 K und die zweite LED-Gruppe (82) warm-weisse LED's von z.B. 3000 K aufweist;
b) die LED's der ersten LED-Gruppe (81) und die LED's der zweiten LED-Gruppe (82) in einer untereinander systematisch gemischten Verteilung angeordnet werden;
c) die systematisch gemischte Verteilung der LED's innerhalb des LED-Moduls (8) z.B. derart erfolgt, dass die LED's der ersten LED-Gruppe (81) und die LED's der zweiten LED-Gruppe (82) in zwei zueinander parallelen Reihen im alternativen Wechsel angeordnet werden; und d) die erste LED-Gruppe (81) z.B. 5 Stück der neutral-weissen LED's und die zweite LED-Gruppe (82) 5 Stück der warm-weissen LED's enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls (8) nach dem ersten Programm, um bei gleichbleibend auftreffender Beleuchtungsstärke die Farbtemperatur ändern zu können, werden:
a) zuerst eine normgerechte, zumindest im Prinzip konstant zu haltende Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche von z.B. 600 lux definiert und eine Versuchsapparatur aufgebaut;
b) als zu bestrahlende Fläche eine ebene, quadratische weisse Oberfläche von z.B. 1 m2 bestimmt und darauf z.B. 10 systematisch verteilte Messpunkte festgelegt;
c) in einer gewählten Distanz, z.B. 50 cm für eine Tischleuchte, oberhalb der Oberfläche das LED-Modul (8) angeordnet, so dass möglichst blendfreie Lichtverhältnisse für einen am Platz tätigen Benutzer entstehen; und
d) zunächst ein herkömmliches Luxmeter zur Messung der konstant zu haltenden mittleren Beleuchtungsstärke von z.B. 600 lux auf einen von 10 bestimmten Messpunkten ausgerichtet; wobei
e) zur Stromeinspeisung für die erste LED-Gruppe (81) und für die zweite LED- Gruppe (82) jeweils ein Netzgerät vorgesehen ist; und
f) zur Messung der zu variierenden Farbtemperatur ein Spectroradiometer auf den gleichen Messpunkt ausgerichtet wird, an dem man die Beleuchtungsstärke erfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Messreihe mit folgenden Einstellungen beginnt:
a) konstant eingestellte Spannung an den beiden Netzgeräten von z.B. 14 V; b) Bestromung der ersten LED-Gruppe (81) des LED-Moduls (8) mit gewähltem Maximalwert von 350 mA;
c) Bestromung der zweiten LED-Gruppe (82) des LED-Moduls (8) mit gewähltem Minimalwert von 0 mA, wobei sich bei dieser Einstellung am Spectroradiometer ein Wert von 4000 K ergibt, da bisher nur die erste LED-Gruppe (81) mit den neutral-weissen LED's bestromt ist; und
d) an allen 10 Messpunkten bei dieser Einstellung die jeweilige Beleuchtungsstärke und die Farbtemperatur gemessen werden, wobei sich als Mittelwert über die 10 Messpunkte für die Beleuchtungsstärke 600 lux und als Konstante für die Farbtemperatur 4000 K ergeben müssen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe für das LED-Modul (8) von den obigen Ausgangswerten in logarithmisch und/oder linear kleiner werdenden Schritten, z.B. 256, die Farbtemperatur variiert wird;
b) indem man unter Beibehaltung der mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux über die 10 Messpunkte die Stromstärke für die erste LED-Gruppe (81) sukzessive absenkt und gleichzeitig die Stromstärke für die zweite LED-Gruppe (82) sukzessive erhöht;
c) womit sich für die zwischen 4000 K und 3000 K insgesamt 256 eingestellten Werte der Farbtemperatur gemäss den in der ersten Matrix aufgelisteten 10 Beispielswerten der Farbtemperatur folgende für die erste LED-Gruppe (81) und die zweite LED-Gruppe (82), zugeordnete Stromstärken ergeben:
Figure imgf000022_0001
d) man aus den z.B. insgesamt 256 durchgeführten Messungen eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung als erste Formel (F1) ableitet für die Relation zwischen dem jeweiligen Farbtemperaturwert [K] und der jeweils für die erste LED-Gruppe (81) und die zweite LED-Gruppe (82) anzulegenden Stromstärke [mA]; wobei
e) diese Beziehung als erste Formel (F1) näherungsweise lautet:
%nw = [(T - 3000 K)■ 100%] : 1000 K
%ww = 100% - %nw
mit.
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED-Gruppe (81);
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED-Gruppe (82);
maximale Stromstärke von 350 mA 100%; und
T = Farbtemperatur in Kelvin; und
f) die erste Näherungsformel (F1) die Grundlage für die Erstellung der ersten Software (S1) bildet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Messreihe zum Betreiben eines LED-Moduls (8) nach dem zweiten Programm, um bei gleichbleibender Farbtemperatur die Beleuchtungsstärke auf der zu bestrahlenden Fläche verändern zu können, werden: a) zuerst eine normgerechte, zumindest im Prinzip konstant zu haltende Beleuchtungsstärke auf einer zu bestrahlenden Fläche von z.B. 600 lux definiert und eine Versuchsapparatur aufgebaut;
b) als zu bestrahlende Fläche eine ebene, quadratische weisse Oberfläche von z.B. 1 m2 bestimmt und darauf z.B. 10 systematisch verteilte Messpunkte festgelegt;
c) in einer gewählten Distanz, z.B. 50 cm für eine Tischleuchte, oberhalb der Oberfläche das LED-Modul (8) angeordnet, so dass möglichst blendfreie Lichtverhältnisse für einen am Platz tätigen Benutzer entstehen; und
d) zunächst ein herkömmliches Luxmeter zur Messung der konstant zu haltenden mittleren Beleuchtungsstärke von z.B. 600 lux auf einen von 10 bestimmten Messpunkten ausgerichtet; wobei
e) zur Stromeinspeisung für die erste LED-Gruppe (81) und für die zweite LED- Gruppe (82) jeweils ein Netzgerät vorgesehen ist; und
f) zur Messung der zu variierenden Farbtemperatur ein Spectroradiometer auf den gleichen Messpunkt ausgerichtet wird, an dem man die Beleuchtungsstärke erfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Messreihe mit folgenden Einstellungen beginnt:
a) konstant eingestellte Spannung an den beiden Netzgeräten von z.B. 14 V; b) Bestromung der ersten LED-Gruppe (81) des LED-Moduls (8) mit gewähltem Maximalwert von 350 mA;
c) Bestromung der zweiten LED-Gruppe (82) des LED-Moduls (8) mit gewähltem Minimalwert von 0 mA, wobei sich bei dieser Einstellung am Spectroradiome- ter ein Wert von 4000 K ergibt, da bisher nur die erste LED-Gruppe (81) mit den neutral-weissen LED's bestromt ist; und
d) an allen 10 Messpunkten bei dieser Einstellung die jeweilige Beleuchtungsstärke und die Farbtemperatur gemessen werden, wobei sich als Mittelwert über die 10 Messpunkte für die Beleuchtungsstärke 600 lux und als Konstante für die Farbtemperatur 4000 K ergeben müssen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Erstellung einer verwertbaren, zuverlässigen Messreihe für das LED-Modul (8), ausgehend von einer mittleren Beleuchtungsstärke von 600 lux, in systematisch abnehmenden Schritten von z.B. 5 lux bis auf 200 lux als Durchschnitt über die 10 Messpunkte die Beleuchtungsstärke vermindert wird; dies unter Einhaltung einer konstanten Farbtemperatur an allen 10 Messpunkten, z.B. 3550 K;
b) womit sich für die zwischen 600 lux und 200 lux insgesamt 80 eingestellten Werte der Beleuchtungsstärke gemäss den in der zweiten Matrix aufgelisteten 9 Beispielswerten der Beleuchtungsstärke folgende für die erste LED-Gruppe (81) und die zweite LED-Gruppe (82) zugeordnete Stromstärken ergeben: erste LED-Gruppe (81) zweite LED-Gruppe (82)
Beleuchtungsstärke
neutral-weisse LED's warm-weisse LED's [lux]
Stromstärke [mA] Stromstärke [mA]
600 193 158
550 171 140
500 150 123
450 129 105
400 107 88
350 86 70
300 64 53
250 43 35
200 21 18 c) man aus den z.B. insgesamt 80 durchgeführten Messungen eine zumindest näherungsweise mathematische Beziehung als zweite Formel (F2) ableitet für die Relation zwischen den an der ersten LED-Gruppe (81) und an der zweiten LED-Gruppe (82) anzulegenden Stromstärken [mA]; wobei
d) diese Beziehung als zweite Formel (F2) näherungsweise lautet:
%nw = (Inw■ %DIM) : 100%
%ww = (Iww■ %DIM) : 100%
mit.
%nw = % der maximalen Stromstärke der neutral-weissen LED's der ersten LED-Gruppe (81);
%ww = % der maximalen Stromstärke der warm-weissen LED's der zweiten LED-Gruppe (82);
Inw = angelegte Stromstärke an den neutral-weissen LED's der ersten LED- Gruppe (81) in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Farbtemperatur;
Iww = angelegte Stromstärke an den warm-weissen LED's der zweiten LED- Gruppe (82) in %, definiert bei max. Beleuchtungsstärke, bei jeweils gewählter Farbtemperatur; und
%DIM = Helligkeitsstufe in %; und
e) die zweite Näherungsformel (F2) die Grundlage für die Erstellung der zweiten Software (S2) bildet.
9. Schaltungsanordnung (10) zum Betreiben des LED-Moduls (8) für Beleuchtungszwecke, das sich aus der ersten LED-Gruppe (81) und der zweiten LED-Gruppe (82) zusammensetzt, basierend auf dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend:
a) eine Netzklemme (1) zur Stromeinspeisung von einer lokalen Versorgungsquelle;
b) einen hinter der Netzklemme (1) folgenden, damit elektrisch verbundenen Filter (2) zu Entstörungszwecken;
c) einen hinter dem Filter (2) folgenden, damit elektrisch verbundenen Transformator (3);
d) einen hinter dem Transformator (3) folgenden, damit elektrisch verbundenen Prozessor (4), welcher die erste Software (S1) zum Betrieb der Schaltungsanordnung (10) mit dem ersten Programm und/oder die zweite Software (S2) zum Betrieb der Schaltungsanordnung (10) mit dem zweiten Programm abgespeichert enthält;
e) einen vom Prozessor (4) angesteuerten ersten LED-Treiber (51) und einen dazu parallel vom Prozessor (4) angesteuerten zweiten LED-Treiber (52), wobei der erste LED-Treiber (51) die Schaltung der ersten LED-Gruppe (81) und der zweite LED-Treiber (52) die Schaltung der zweiten LED-Gruppe (82) bewirkt;
f) einen hinter den beiden LED-Treibern (51 ,52) folgenden, damit elektrisch verbundenen Ausgangsstecker (6); und
g) ein hinter dem Ausgangsstecker (6) folgendes, damit elektrisch verbundenes Bedienelement (7), das dem LED-Modul (8) vorgeschaltet ist.
10. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 9, umfassend einen Programmwähler (71) als Bestandteil des Bedienelements (7) zur Auswahl, ob die Schaltungsanordnung (10) mit dem ersten oder zweiten Programm betrieben werden soll.
1 1 . Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 und 10, umfassend einen mit der Bedieneinheit (7) verbundenen Bewegungsmelder (72) mit den Funktionen:
a) zu erfassen, ob in der Umgebung in einem definierten Zeitraum, z.B. 20 min, keine Bewegung stattfindet, was anzeigt, dass keine Person anwesend ist, hier definiert als Ruhezustand, und damit die fortgesetzte Beleuchtung gänzlich unnötig oder die höhere Beleuchtungsstärke für Personenanwesenheit nicht mehr erforderlich ist, um dann vom Bewegungsmelder (72) ein Signal auf die Bedieneinheit (7) zur Abschaltung bzw. Verminderung der Beleuchtung zu geben; und
b) zu erfassen, wenn aus dem Ruhezustand eine Bewegung detektiert wird, z.B. eine Person betritt den Raum, um dann der Bedieneinheit (7) das Signal zum Einschalten bzw. zum Verstärken der Beleuchtung zu übermitteln.
12. Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , umfassend einen mit der Bedieneinheit (7) verbundenen Lichtsensor (73) mit der Funktion, den im Freien momentan herrschenden Lichtzustand zu erfassen und durch Signalisation an die Bedieneinheit (7) die Lichtverhältnisse in einem Innenraum dem äusseren Zustand anzupassen.
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