WO2017153151A1 - Controlling an led arrangement and led illumination system - Google Patents

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WO2017153151A1
WO2017153151A1 PCT/EP2017/053632 EP2017053632W WO2017153151A1 WO 2017153151 A1 WO2017153151 A1 WO 2017153151A1 EP 2017053632 W EP2017053632 W EP 2017053632W WO 2017153151 A1 WO2017153151 A1 WO 2017153151A1
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WO
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light
led
current
light sensor
arrangement
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PCT/EP2017/053632
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German (de)
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Inventor
Horst-Werner Maier-Hunke
Original Assignee
"Durable" Hunke & Jochheim Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft
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    • H05B45/20Controlling the colour of the light
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    • HELECTRICITY
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Definitions

  • the invention relates to a control device for controlling an LED arrangement and an LED lighting system with such a control device. Furthermore, the invention relates to a method for controlling an LED array and the use of such a control device for controlling the overall intensity and the mixed color temperature of the light of an LED lighting system with at least two LED arrays that emit light with different color temperatures.
  • An LED arrangement according to the present invention may consist of a single LED or of several LEDs, for. As an LED group with several LEDs to be controlled together. The proportions of the light emitted by the LED arrays within the total light spectrum are usually controlled using a given spectrum control function, d. H. For example, the user may specify a desired brightness of the overall light (total brightness) or a particular blending color temperature (total color temperature) which determines which LED array will emit how much light. This allows the user to adjust the light output to his current needs and / or mood.
  • Blue light is radiated in nature mainly from the daytime sky, which sets the biological rhythm to "day” and ensures that the body is awake.
  • the new findings indicate that blue light in particular actively affects the production and effect of " Sleep- Hormons "melatonin inhibits and thus the happiness hormone serotonin can dominate more strongly, especially in people who work predominantly indoors, this can lead to the fact that they receive too little blue light during the day and thus this rhythm can get out of balance be desirable for the user to increase his well-being and his ability, if he has the opportunity to adjust adjusted to his daily routine always an optimal color temperature of the light to which he is exposed.
  • the proportions of the light emitted by the LED arrays are controlled within the common overall light spectrum of the LED arrays in accordance with a predetermined, in particular time of day, circadian spectrum control curve.
  • a spectrum control curve could be such that in the morning at the start of work, the blue light component or cold light component is slowly increased in order to further assist the user in his performance during a particularly active phase in the morning, whereas at midday the blue light component is shut down again. to prepare the user for the midday rest by the biological effect of light. After the lunch break, a renewed increase in the proportion of blue light could then be provided, and at the end of the working time, the proportion of blue light in the evening is reduced again slowly, as is also the case in nature.
  • the intensity of the light emitted by the LED arrays can be controlled as accurately as possible in order to avoid unwanted fluctuations in the color temperature and / or overall brightness.
  • it is advantageous for any regulation of an LED arrangement if the current through the LED arrangement can be regulated as accurately as possible over a wide range, ie. H.
  • the LED arrangement should be able to be dimmed to a constant set value in the largest possible range.
  • Constant current regulator In order to keep the current constant, for example with conventional current sensors, for example with a measuring resistor (shunt) in the current circuit of the LEDs, the current measured by the LEDs and this measured value as the feedback value Constant current regulator are supplied, which then ensures that the LED array is supplied with a certain, given by the current regulator current.
  • a constant current there are a variety of simple and inexpensive current regulators that can be implemented as a series regulator or switching regulator, for example.
  • conventional low-cost current sense resistors that can be used in such a circuit.
  • D. H. Adjusting the brightness is the so-called pulse width modulation, in which the LEDs are operated with very short pulses (with the respective constant current), wherein the pulse length and the time between the pulses affect the brightness of the LED.
  • pulse width modulation in which the LEDs are operated with very short pulses (with the respective constant current), wherein the pulse length and the time between the pulses affect the brightness of the LED.
  • a typical problem is that (especially with a strong reduction of the light intensity), the user may unconsciously or even consciously recognize flicker of the light sources and stroboscopic effects.
  • special current regulators can be constructed with adjustable current, which is associated with considerable effort, especially if a digital control of the value to be set is desired, for example because the signals are supplied by a digitally operating computer unit such as a microcontroller, the specifications for the Intensity of the light of the LED array, for example due to a given spectrum control curve.
  • a control device for controlling an LED arrangement or for controlling the current through an LED arrangement, like the simple control devices described above, first comprises a current sensor device which is coupled to the LED array and designed such that it passes through the LED -Arrangement measures flowing current and an actual current signal representing this current, for example in the form of a voltage value generated.
  • a current sensor device can also be constructed in a conventional manner with a measuring resistor (shunt).
  • this control device also has a constant current source which is designed such that it supplies the LED arrangement with a defined current, using a feedback value based on the actual current signal measured by the current sensor device. If this feedback value is constant, the current through the LED is accordingly constant.
  • a constant current source can also be constructed in a conventional manner, for example as a series regulator or as a step-down regulator, so that ready-made components can be used for this purpose.
  • the control device now has an amplifier with adjustable gain, which is designed such that it initially receives the actual current signal coming from the current sensor device as a function of an intensity control signal modified gain factor, d. H. usually reinforced.
  • the constant current source then uses this actual current signal modified by the amplifier as the feedback value.
  • the amplifier is thus connected between the current sensor device and the constant current source and accordingly has an input for the actual current signal from the current sensor device and an output for the modified actual current signal, which is given to the constant current source as a feedback signal.
  • this amplifier can also - as explained later - have an input for the intensity control signal.
  • This amplifier is preferably a digitally programmable amplifier.
  • the control device can therefore be used with conventional current sensor devices and conventional low-cost constant current sources, ie conventional linear regulators, switching regulators or the like.
  • the constant current source is simply another actual current played as a feedback value, which means that when amplifying the actual current signal, ie an increase in the feedback value, automatically the constant current source ensures that the current through the LED arrangement is lowered, so the actual actual current is reduced and thus the intensity of the light emitted by the LED array is reduced.
  • specifiable intensity control signal can easily by the choice the gain of the intensity of the LED array can be adjusted, it is automatically ensured that at a constant intensity control signal, the current through the LED array and thus the intensity of the emitted light is constant. Therefore, in the invention, the current can be adjusted without access to the internal life of conventional constant-current regulators without having to use pulse-width modulation.
  • a flicker-free control device can be realized in a particularly cost-effective manner, which - as will be explained later - also costly digitally programmable amplifier are available or can be constructed with little circuit structure ,
  • An inventive LED lighting system - which is preferably an LED light, very particularly preferably a desk lamp, floor lamp, wall light or ceiling light (also suspended light) - has in addition to at least one LED array such control device according to the invention.
  • a current flowing through the LED arrangement is correspondingly measured and an actual current signal representing this current is generated, which then in an amplifier, preferably digitally programmable, with an intensity control signal selected amplification factor is modified.
  • an intensity control signal selected amplification factor is modified.
  • the LED array is supplied with a defined current using the modified actual current signal.
  • the intensity control signal may for example be based on user input values, e.g. be detected by means of a user interface.
  • the intensity control signal is preferably formed using a light measurement value or based on this light measurement value or a plurality of light measurement values which are generated by one or more light sensor arrangements, which u. a. detect the light emitted by the LED array, be provided.
  • the control device then preferably has one or more corresponding light sensor arrangements for this purpose.
  • Such a control device is preferably used for controlling the overall intensity and the total light spectrum of an LED lighting system, in particular an LED lamp with at least two LED arrangements, which emit light with different color temperatures.
  • the overall spectrum of light can be defined by a color temperature value or light temperature value (eg an average value or a maximum of the relevant total light spectrum).
  • this is particularly preferably an LED lighting system or an LED luminaire, which has at least one warm white LED arrangement and a cool white LED arrangement and which very particularly preferably has two sensors, with which one is the total light, which is located in an environment around the LED lighting system or the LED light, is measured, and on the other hand, the proportion of blue within the total light can be determined so as to ensure that not only a predetermined Brightness is maintained regardless of the other ambient light, but also a well-defined blue light component, which has the melanopic effect described above.
  • the light controls can advantageously be superimposed on the current controls of the LEDs, the current control is thus a subordinate control loop.
  • a voltage-coupled operational amplifier circuit can be constructed with a conventional operational amplifier and a voltage divider with two resistors, wherein at least one of the partial resistors is variable to vary the gain, and the other partial resistor is connected in series to a fixed resistor, which in turn limits the adjustable gain is used.
  • the adjustable part resistance can also be set by an analog value as an intensity control signal, which can be done manually by z. B. is used as an adjustable part resistance an analog adjustable potentiometer.
  • the amplifier can again be constructed by a simple operational amplifier circuit, and it is then used as a adjustable resistance a preferably digitally programmable potentiometer (eg the family AD512x or 514s from Analog Devices) used.
  • a preferably digitally programmable potentiometer eg the family AD512x or 514s from Analog Devices
  • a programmable amplifier is preferably used as the programmable amplifier. This has the advantage that only one integrated component, namely this PGA, is required for this purpose.
  • the intensity control signal can be preset by a digitally operating control unit, preferably a microcontroller.
  • the control device may then in a preferred variant at least in addition to this control unit also have a light sensor arrangement and the control unit is then preferably designed so that it based on at least one of the light sensor array detected light reading and optionally a user input value, such as a key signal on a user interface, an intensity control signal generated, which is then given to the amplifier.
  • Such a control unit in particular in the form of a microcontroller, is preferably programmable via an interface (which may preferably be an I2C or an SPI interface, also a wireless interface) in order to be able to arbitrarily change certain control rules, e.g. , B. under which conditions the light intensity of the LED array (s) to increase or decrease, for example, which light readings are required, which time rules are used, etc.
  • a program which ensures the entire control takes place in accordance with a predetermined spectrum control curve, in particular a circadian curve, which in turn can preferably be changed via a user interface.
  • the light sensor arrangement (s), as well as a user interface or the like, if they produce analog signals, their signals via appropriate analog / digital converter (A D converter) passed to a digitally operating control unit or could the control unit to the Inputs each have integrated A D converter.
  • the light sensor arrangement has at least one light sensor element, for example a photodiode or a suitably switched LED, and at least one light sensor electronics which is designed so that the measured light values measured by the light sensor element are forwarded to the control unit in the form of frequency signals.
  • the control unit in particular the microcontroller, can easily count the signal for the evaluation. It can then be dispensed with an A / D converter for the signal.
  • This design of the light sensor arrangement (s) is particularly advantageous together with the invention in order to build a particularly cost-effective, yet reliable control device.
  • a light sensor arrangement with light sensor electronics which outputs measured light values measured by the light sensor element in the form of frequency signals is also useful in other measuring or control devices, e.g. for controlling LED arrangements which, in addition to the light sensor arrangement, comprise a control unit and a suitable current source in order to supply the LED arrangement with a defined current constant at a constant feedback value, even if the control unit is not provided with an amplifier according to the invention is formed, which amplifies the coming of the current sensor means signal and passes in the modified manner to the constant current source, as described at the beginning in the context of the invention.
  • this is an independent advantageous idea.
  • Such a light sensor electronics may in particular comprise an integrator circuit in order to integrate the measured values respectively measured by the light sensor element in a period of time, ie the photocurrent, before they are then converted into the frequency signal.
  • a light sensor electronics can be constructed as a relaxation oscillator circuit, consisting of an integrator circuit and a subsequent Schmitt trigger.
  • the photocurrent is first integrated, and then there is a back integration by appropriate feedback of the output signal of the Schmitt trigger to the integrator circuit. An exact embodiment of this will be explained later. Due to the integration in the integrator circuit, possible disturbances are advantageously very well suppressed by the automatic averaging of the current measured by the light sensor element, thus achieving a high reproducible resolution and accuracy.
  • the control device has a multiplexer.
  • the latter is designed to multiplex light measurement values coming from a light sensor arrangement in the form of frequency signals and / or user input values and / or sensor values coming from a user interface or from another sensor in the form of frequency signals and to forward them as a combined signal to the control unit.
  • the multiplexing takes place, for example, in the time division multiplex method.
  • the control unit demultiplexes the signals in a simple manner and evaluates them, whereby, as described above, the frequency signals can easily be counted. Overall, such a circuit requires little electronics effort, as can be dispensed with a variety of A / D converters.
  • the user interface can be z. B. have a number of control button sensors, which output a frequency signal in response to the operation of the respective control buttons in a similar manner as the sensor arrangements.
  • the user interface can also be part of an overall control device, which is structurally connected to the control device, for example within the LED light.
  • the further sensor or the further sensors may be sensors for measuring environmental properties, in particular a proximity sensor, preferably a radar sensor, which may be, for example, a sensor. B. detects a user presence and ensures that the LED lighting system is issued when no user is in the room and therefore lighting is not required. Alternatively, they can also be sensors for measuring other ambient values, such as barometer values, moisture values, brightness outside of the room, etc.
  • the LED illumination system particularly preferably has at least two LED arrangements which emit light in different color temperatures.
  • the light with the different color temperatures may be differently colored light, for example green light, blue light, red light, yellow light, amber light, etc., but also light with different white light spectra.
  • the LED lighting system has at least one warm white LED array and a cool white LED array (where by the terms “warm white LED array” and “cold white LED array” is meant that the respective LED array Emits light which accordingly emits a warm white or cold white light temperature or a warm white or cold white white light spectrum).
  • the light of these LED arrangements or the mixed light or total light can then be measured, as described above, for example with the aid of the light sensor arrangements.
  • the LED illumination system particularly preferably has at least two light sensor arrangements for this purpose.
  • the control device is then preferably designed such that as a function of first light measurement values which are determined by a first light sensor arrangement of the said light sensor arrangement, an overall intensity of the light emitted by the at least two LED arrangements is regulated.
  • the control device is preferably designed such that the ratio of the intensities of the light emitted by the individual of the at least two LED arrays is regulated as a function of second light measurement values which are determined by a second light sensor arrangement of the light sensor arrangements.
  • the overall brightness of the LED illumination system is thus determined, for example, as a function of the first light measurement values, and depending on the second light measurement values, the overall color temperature or mixed color temperature, since it is ultimately determined by the ratio of the intensities of the LED arrays to each other one or the other color temperature is stronger and thus assumes a greater proportion in the total light.
  • the first light sensor arrangement may particularly preferably be designed such that it determines a light measurement value which represents the intensity of the total light in an environment of the LED illumination system. That is, this value is proportional to the current illuminance, and in addition to the light emitted by the LED lighting system itself, u. a. Also, the light from other lighting elements (including daylight, which for example comes through the windows of the room, etc.) is included, depending on the position where the light sensor elements of the light sensor arrays are housed. Particularly preferably, this light measurement value, which represents the intensity of the total light in the surroundings of the LED illumination system, is weighted or measured with the spectral eye sensitivity of the human eye ⁇ ( ⁇ ).
  • An example of this is the silicon photodiode for the visible spectral range with v (A) adaptation BPW21 from Osram.
  • the optical filter is already integrated.
  • the second light sensor arrangement is preferably designed such that it determines a light measurement value which is a proportion of the total light in a defined blue Spectral range, ie the blue portion of the light, represents or is proportional to this.
  • a special light sensor arrangement with a special light sensor element can be used, such as the Hamamatsu S6428 photodiode.
  • the second light sensor arrangement for the blue light component can be constructed in a similar manner or even identical to the first light sensor arrangement, only that a weighting then takes place with a desired curve in the blue spectral range, preferably simply by another optical filter which is the light sensor element upstream, so that according to the blue component is measured.
  • the blue spectral range is preferably chosen such that it is at least approximately representative of the melanopic spectral sensitivity s m ei (A) of the human eye, so that the melanopic efficacy of the light emitted by the LED illumination system can be determined.
  • An alternative to the two light sensor elements is the use of a rgb color sensor such as the S7505 from Hamamatsu. This contains three photodiodes each with a red, green or blue color filter.
  • an optical microspectrometer can also be used and the spectral ⁇ ( ⁇ ) and s me i (A) weighting can be carried out in the control unit.
  • An example of such a device is the C12666ma Hamamatsu.
  • the melanopically effective blue component in the light are kept constant. In this way it can be ensured that the persons located in a room are exposed to a precisely defined brightness and melanopically effective light component which the persons are currently in need of or which is optimized for the respective persons.
  • the LED lighting system can also have other LED arrangements that serve, for example, to achieve further lighting effects.
  • a first group of LED arrays having a warm white and a cold white LED array could form a first light module that is controlled as described above to define a desired fundamental brightness and a desired melanopically effective proportion of light in a room.
  • a further group of LED arrangements can then form another lighting module, for example as a wall lamp. Washers a wall or prefers to illuminate the ceiling of the room in addition to z. B. perform a kind of sky simulation.
  • At least one further LED arrangement can be selected from the following color temperatures:
  • At least four further LED arrangements in a group are used, which have the abovementioned light colors or color temperatures.
  • the blue color LED assemblies operate together with the cold white and amber together with the warm white LEDs.
  • any other LED arrangements in the LED lighting system and to regulate in the manner according to the invention such as red, yellow, green, etc.
  • the color temperature and the brightness of the light emitted by the LED lighting system are preferably controlled according to a spectrum control function.
  • this spectral control function is most preferably a melanopically effective, time-dependent, in particular circadian spectrum control function which can optically influence the user's melatonin budget by the light color or the blue component.
  • the control unit of the LED lighting system may be provided with a suitable user interface for setting a fixed brightness value or / or a fixed color temperature value or for changing a spectrum control function, in particular a spectrum control curve.
  • a suitable user interface for setting a fixed brightness value or / or a fixed color temperature value or for changing a spectrum control function, in particular a spectrum control curve.
  • This can for example be installed in a housing of the LED light or in a separate control housing, possibly together with the sensors.
  • the control unit can also be controlled via a remote control, particularly preferably via an app of a mobile device, in particular smartphones, or the like.
  • the control unit include a web server that provides web pages on which the control unit is operated.
  • the various time-dependent control functions is to DE 10 2014 1 15 076, DE 10 DE 10 2014 1 15 082, DE 10 2014 1 15 085 and DE 10 2014 1 15 226, in which these various features are explained in detail.
  • the said functions of the luminaires described in these documents can in each case preferably also be realized in the context of the LED illumination system present here, apart from the fact that pulse width modulation for regulating the light by the LED arrangements can now be completely dispensed with.
  • the disclosure of all aforementioned documents is therefore expressly incorporated herein by reference.
  • the LED illumination system is also preferably designed such that it has a boost function or boost button offers the user interface, as explained in DE 10 2014 1 15 076.
  • at least one LED arrangement for a predefined dose change period-unlike the actually predefined control function- is temporarily activated in response to a temporary short-term dose change signal called the "boost signal" which the user can actuate by actuating the "boost key” is driven so that it is operated at a predetermined minimum power or the proportion of the light of this LED array within the total light spectrum of the LED assemblies is a certain minimum proportion.
  • the LED arrangements are controlled according to a predetermined control rule so that the total light spectrum or the total color temperature again corresponds to the predetermined spectrum control curve.
  • a predetermined control rule For example, care can be taken to briefly increase, possibly maximize, the output of the melanopically-effective blue light portion, thus temporarily providing greater suppression of melatonin output, thereby increasing serotonin and making the user a little more awake and fresher.
  • the effective blue level can also be minimized by preferentially increasing the light of other frequencies, such as red light, to enhance the effect of melatonin and to calm it. In both cases, the user can react to unforeseen deviations in the daily routine by short-term conversion of the optimal for him set spectrum control curve.
  • a user interface can be constructed on the LED light in the form of an operating module, as described in DE 10 2014 1 15 085.
  • electronic protection elements preferably bidirectional suppressor diodes, can be interposed on the LED arrays from a cooling surface of the LED to its anode or its cathode or to an electronic ground, if required to provide protection against overvoltages.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a possible electronic construction of a first exemplary embodiment of an LED lighting system with an exemplary embodiment of a control device according to the invention
  • FIG. 2 shows a representation of a curative sensitivity curve which represents the spectral sensitivity of the human eye and a curve for the circadian effect function which indicates the action spectrum of the melanopsin photoreceptor of the eye or the melanopic spectral sensitivity of the human eye.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a light sensor arrangement, as can also be used in a control device according to the invention for an LED lighting system, FIG.
  • Figure 4 is a block diagram of a possible electronic construction of a second
  • FIG. 5 is a very simplified schematic representation of an LED lamp as an example of an LED lighting system in which the control device according to the invention can be used.
  • the LED lighting system 100 is a relatively simple LED lighting system 100 with a warm white LED arrangement L w and a cold white LED arrangement L k .
  • Each of these LED arrays L w , L k may comprise a plurality of commonly energized LEDs.
  • the LED arrays L w , L k for example, each consist of an LED group with a plurality of LEDs connected in series (not shown).
  • the cool white LED array L k contains LEDs that emit cold white light with a strong maximum in the blue region around 460 nm.
  • these may be LEDs of the XHP35 KW type from Cree.
  • the warm white LED array L w contains LEDs that emit more warm white light with a strong maximum in the yellow-red area around 600 nm.
  • these can be XHP35 WW LEDs from Cree.
  • a control device 1 In order to regulate the intensity of these LED arrays L w , L k to a predefinable value, a control device 1 is used. For each of the two LED arrays L w , this comprises L k is a separate control arrangement 2, with which it is ensured that the current l w or I k is held by the respective LED array L w , L k at a constant value, this in response to an intensity control signal IS W , IS k is specified. Both control arrangements 2 are constructed identically in principle.
  • Each of these control arrangements 2 comprises firstly a current sensor device 3, for example, a simple measuring resistor or shunt, with which the respective actual current l w, l k is measured by the respective LED array L w, L k. Output value of this current sensor device 3 is then an actual current signal U w , U k in the form of a voltage value which represents the current flowing through the LED array L w , L k each current l w , l k . This actual current signal U w , U k is applied to the input of a digitally programmable amplifier 4 of the respective control arrangement 2.
  • a current sensor device 3 for example, a simple measuring resistor or shunt
  • This digitally programmable amplifier 4 is preferably a programmable gain amplifier 4 or a voltage amplifier with a digital potentiometer (hereinafter this programmable amplifier is also called “PGA" for short, irrespective of whether it is a programmable gain amplifier or a programmable gain amplifier)
  • This amplifier amplifies the voltage value or the actual current signal Uw, U k in each case with a specific amplification factor as a function of the intensity control signal IS W , IS k respectively given on an input of the PGA 4 provided for this purpose from the PGA 4 amplified respectively by the amplification factor, that is, modified actual current signal UM W, UM k is then passed as a feedback value to a constant current source 5, which in accordance with the current l w, l k by the respective LED array L w, L k in these control arrangements is thus determined by the gain of the measured Actual current signal U w , U k according to the gain of the current controller 5, another actual current signal UM W to k played ,
  • each of the current sensor device 3 and the constant current source 5 can be conventional components that are commercially available at low cost. Due to the fact that the only interference with the Gelschleife done with the aid of the amplifier 4, which is interposed between the current sensor device 3 and the constant current regulator 5 respectively, it is not necessary to intervene in the inner workings of these components 3, 5. Also, a corresponding PGA 4 is inexpensive available as a finished component.
  • the respective LED arrays L w , L k are supplied with a defined constant current l w , l k , which is determined only by the intensity control signal IS W , IS k , which is the PGA 4 is specified.
  • this intensity control signal IS W , IS k is constant, and the current l w2 , l k by the respective LED array L w , L k is constant.
  • the intensity control signals IS W , IS k are digital signals with which the PGAs 4 are programmed.
  • the PGAs 4 each with a bus input, preferably SPI or I2C, connected to the bus 12, which in turn is connected to a control unit 10, here in the form of a programmable microcontroller 10.
  • the digital intensity control signals IS W , IS k are respectively transferred to the PGAs 4 of the individual control arrangements 2 for the different LED arrangements L w .
  • the system is, as will be shown later in connection with Figure 4, scalable, ie it can be connected to the bus 12 almost any number of LED arrays L w , L k each with its own control arrangements 2.
  • L k intensity control values are IS W, calculated IS k in accordance with predetermined rules so that for example, the output "total light” that is, the mixture of the two LED arrays L w, has L k output light, a desired overall brightness and a desired overall color temperature (within the possible limits). in particular, this is the blue part of the total light can also be set.
  • control unit 10 may be connected by signal technology to a user interface.
  • any wireless interface here for example a Bluetooth interface 13, which establishes a connection to a smartphone of the user, on which a corresponding app is installed as a user interface or remote control, where the user, for example, a spectrum Control function can select and / or modify, can specify concrete current values, can set the boost mode, etc.
  • the LED lighting system also has a device-specific user interface with control buttons 14, only one of which is shown here.
  • Further parameters which can be used to calculate the current intensity control signals IS W , IS k can come from sensors 15 which, for example, measure environmental parameters.
  • sensors 15 which, for example, measure environmental parameters.
  • a proximity sensor specifically a radar sensor 15, is used, which determines whether there is an area around the LED lighting system 100 (that is, for example, in the room where the LED lighting system 100 is located). Even a user stops, or whether the LED lighting system 100 can be turned off completely.
  • Other sensors are also possible.
  • Two further sensors here are different light sensor arrangements 20 w , 20 m , one of the light sensor arrangements 20 w serving to measure the total light in space, including the light emitted by the LED arrangements L w , L k itself, ie an overall intensity value, and the other light sensor serves 20 m to measure the blue component in this light.
  • the light measured by the first light sensor arrangement 20 w is weighted with the spectral eye sensitivity of the human eye or that only a physical radiation power weighted with this spectral sensitivity of the human eye is measured.
  • the silicon photodiode BPW21 from Osram. She has already integrated the required optical filter.
  • the melanopic light sensor 20 m With the help of the melanopic light sensor 20 m it can be ensured that, when the blue light component decreases, care is taken with the aid of the control device 10 that the cold white LED arrangement L k is operated with a higher current and therefore more blue light component in the total light of the LED Lighting system 100 is included. In order to keep the total intensity value constant, can be reduced by the warm white LED array w L corresponding to the current. Conversely, if the melanopically effective blue light component is undesirably increased, the current through the warm white LED array L w increases and decreases correspondingly by the cold white LED array L k , to reduce the increase in the blue light level by changing the overall color temperature of the light to compensate by the control device 1 controlled LED lighting system 100.
  • the light sensor arrangements can be arranged both in the luminaire, eg behind a window of the operating unit 106, or else as an external, preferably portable component or in a portable, network-independent pending, possibly battery-operated control unit. It can for example be positioned on the workstation, desk or in the illuminated room. In this case, the sensor arrangements or the operating unit with the light (s) preferably communicated wirelessly via Bluetooth low energy or WLAN.
  • the further sensors 15 and the light sensor assemblies 20, 20 m could be the microcontroller which each A / D converter, to apply the analog signals and then digital to process or it could be upstream of corresponding A D converter.
  • the values or signals LM W, LM m, BW, AW be this example, first received, which converts the frequency signals by means of time division multiplexing in a common signal FS which is applied to an input of the control unit 10 to a multiplexer 1. 1
  • the entire system is relatively easy scalable also on the part of the input signals for the control unit 10, ie it can be queried with little effort any number of light sensor devices 20 w , 20 m , control buttons 14 and other sensors 15 and processed their measurements or input values digitally and be considered in the calculation of the current intensity control signals IS W , IS k .
  • FIG. 20 An example of a preferred possible construction of a light sensor arrangement 20, which outputs the measured light value LM measured by a light sensor element D-1, here a photodiode D-1, in the form of a frequency signal, is shown in FIG.
  • Conventional illuminance sensors normally convert the photocurrent of the photodiode 1 into a proportional voltage.
  • an integrator circuit 22 is used in combination with a Schmitt trigger 23 instead and thus converted photocurrent into a proportional frequency.
  • the integrator circuit 22 is constructed with an operational amplifier 01 whose output is connected via a capacitor C to an inverting input of the operational amplifier 01.
  • the photodiode D1 At this inverting input and the photodiode D1 is permanently in the reverse direction against a constant defined bias voltage U v in connected to an order of 5 volts.
  • the photodiode can also be operated in the photovoltaic range, ie without bias. If light falls on the photodiode D1, a corresponding photocurrent IP flows, whereby the photocurrent is integrated via the integration capacitor C of the integrator with the operational amplifier 01 and correspondingly at the output of the operational amplifier 01 a voltage proportional to the integrated photocurrent applied until the switching threshold of the downstream Schmitt- Triggers 23 is achieved.
  • the output of the integrator circuit 22 (or of the operational amplifier 01 of this integrator circuit 22) is connected to the input of the Schmitt trigger 23 whose circuit has a resistor R2 on the input side, which is connected upstream of a non-inverting input of a further operational amplifier 02.
  • the inverting input of the operational amplifier 02 is connected to ground M and the output of the operational amplifier 0 2 of the Schmitt trigger 23 is connected in a conventional manner via a resistor R3 to the non-inverting input.
  • the output of the inverting Schmitt trigger via a further resistor R1 and a reverse diode D2 is switched back to the non-inverting input of the operational amplifier 01 of the integrator circuit 22.
  • the operational amplifiers 01, 02 are each connected to a positive supply voltage + UB and a negative supply voltage -UB.
  • This circuit of the light sensor electronics 21 functions as follows:
  • the photodiode D1 is here as mentioned permanently in the reverse direction against a constant defined reverse voltage U v connected.
  • the photocurrent IP which is caused by the incidence of light, thereby flows continuously and unidirectionally.
  • This photocurrent IP is integrated with positive output voltage Ua in the inverting integrator circuit 22, because in this case the diode D2 is blocking.
  • the integrator output voltage is applied to the input of the non-inverting Schmitt trigger 23, wherein the output voltage of the Schmitt trigger 23 at the output of the operational amplifier 02 is used again as input voltage for the integrator circuit 22.
  • the output voltage of the inverting integrator circuit 22 reaches the negative threshold voltage of the Schmitt trigger 23, this is calculated as Ua R2 / R3, its output voltage is switched back to the negative output voltage, this is at least approximately equal to the supply voltage of the operational amplifier, and the integration in the Integrator circuit 22 takes place in the reverse direction.
  • the Diode D2 and it is very quickly integrated back again via the small resistor R1 until the negative threshold voltage of the Schmitt trigger 23 is reached. Then the output voltage at the output of the Schmitt trigger 23 becomes positive again and the process starts again.
  • the back integration takes place very quickly by the feedback of the output of the Schmitt trigger 23 to the inverting input of the integrator circuit 22 via the resistor R1 and a diode D2.
  • the measured light value of the photodiode D1 in the form of a desired frequency signal more precisely, in the form of a rectangular signal whose frequency of the high time to the photocurrent IP is proportional, the low-time negligible is.
  • the frequency is thus at least approximately proportional to the photocurrent.
  • This square wave signal can be read out via the input capture register of the microcontroller 10 or, in the case shown in FIG. 1, first time multiplexed in the multiplexer with other corresponding signals and then via the said input capture register as a total signal FS with the other Signals are read. Within the microcontroller 10, the signals can then be demultiplexed digitally.
  • the integration of the photocurrent IP and thus the high time of the output signal of the Schmitt trigger are only dependent on the capacitance of the integration capacitor C, the photocurrent IP of the photodiode D1 or the proportional to illuminance and dependent on the resistance ratio R2 / R3 and the output voltage Ua of the Schmitt trigger Since these are constant, the illuminance is directly proportional to the frequency, ie the higher the photocurrent IP, the higher the frequency.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a control device 1 for an LED lighting system 100, wherein only the concept shown in FIG. 1 has been extended by further LED arrangements L w2 , L k2 , L b , L a .
  • the two LED arrays L w , L k can advantageously be used for direct light components, the other LED arrays L w2 , L k2 , L b , L a for indirect light components.
  • the control unit 10 ie, the microcontroller 10) can be constructed in the same way as in the embodiment of FIG 1, except that here the program may be slightly different, since now the intensity control signals IS W , IS k , IS W 2, IS k2 , IS b, is a calculated for a greater number of LED arrays L w, L k, L w2, L k2, L b, L a, and via the bus 12 to the respective control units 2 of the individual LED arrays L w, L k , L w2 , L k2 , L b , L a must be handed over.
  • the input-side components of the control unit 10 so for example the Bluetooth interface 13, the multiplexer 1 1 and the control buttons connected thereto 14, sensors 15 and light sensor assemblies 20 w , 20
  • control devices 2 for the individual LED arrays L w, L k, L w2, L k2, L b, L a are constructed in the same way as the control devices 2 in the embodiment shown in Figure 1, ie they each have a current sensor assembly 3 on, with the current current l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a by the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a is measured and a corresponding actual current signal U w , U k , U W 2, U k2 , U b , U a is generated in the form of a voltage value .
  • This voltage value is then transferred each to a PGA 4 of the respective regulating arrangement 2, which in dependence of the obtained over the bus 12 from the control unit 10 intensity control signal IS W, IS k, IS W 2, IS k2, ISb, IS a, the actual current signal U w, U k U W 2, U K2, U b, U a modified (for example, amplified) and the so modified actual current signal UM w to K to w2, UM k2, UM b, UM a to a constant current regulator 5 of the respective control arrangement 2 passes, which then in accordance with the current flowing through the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a current l w , l k , l w2 , l k2, l b, l a regulated to the desired value.
  • the LED arrangements L w , L k respectively shown above and below in the circuit diagram can again be the same LED arrangements L w , L k as have been explained in connection with FIG. Together they can form a first lighting module 51, which outputs white light with an adjustable color temperature between cool white and warm white.
  • the additional LED arrays L w2 , L k2 , L b , L a can serve as separately or independently of the first light module 51 adjustable second light module 52, for example, to produce a ceiling lighting, in particular with a sky simulation.
  • This second lighting module 52 comprises a further warm white LED arrangement L w2 and a further cold white LED arrangement L k2 , as described above for FIG.
  • the first lighting module 51 can be arranged on the LED light such that it radiates downward into a spatial area in which the user resides, and the second LED arrangement 52 is directed upward, for example.
  • light is coupled into a planar light guide (not shown) via at least one of its edges via the second LED arrangement, and the light mixed therein is preferably coupled out upwards in the direction of the ceiling.
  • the planar light guide is provided with suitable microlenses or introduced into the surface light guide, preferably embossed (micro) coupling-out.
  • FIG. 5 A corresponding possible mechanical structure of such an LED illumination system 100 is shown schematically in FIG. 5 on the basis of an exemplary embodiment in the form of an LED luminaire 100, here in particular a floor lamp. This can be regulated by the control device in FIG.
  • the LED luminaire 100 comprises a luminous head 50, which here has two light modules 51, 52 each having a plurality of LED arrangements for light generation.
  • a light module 51 is directed in the normal position of use of the light head 50 down.
  • this "lower" lighting module 51 has a warm-white LED arrangement L w and a cold-white LED arrangement L k , each having an LED pair with two individual, series-connected LEDs (not shown) serves for uniform illumination of a work area.
  • a second, "upper” lighting module 52 is located on the light head 50 so that it radiates its light upwards against the ceiling or the upper area of the walls of the room in the normal position of the light head 50.
  • the light of the light module 52 by edge feed into the microstructured light guide surface (not shown) coupled and from this via the micro- structures mainly radiated upwards against the ceiling and the upper areas of the walls.
  • This light-emitting module 52 comprises as mentioned a cold white LED array L k2 and a warm white LED array L w2 and, additionally, a LED array L b which radiates predominantly blue light, and an LED array L a, the strong amber-colored light radiates ,
  • the LED arrays L w, L k, L w2, k2 L, L b, L a are each in the light modules 51, 52 to a LED board, for example, a metal core board (not shown) soldered.
  • the lighting modules 51, 52 also each comprise a reflector arrangement or lens or planar light conductor arrangements with surface-distributed outcoupling elements, via which the light is radiated in a specific emission angle, and possibly (preferably at least in the lower lighting module 51) Deflection structure eg as a microlens and / or a diffuser assembly, or the like in the simplest form as an opal disc, which scatters the light emitted from the various LEDs of the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a , well mixed and aligned so that a surface illuminated with it is evenly illuminated.
  • the lighting modules 51, 52 have suitable means
  • the light head 50 is here arranged on an arm 101, which is optionally connected via a pivot joint 102 with an upper end of a lamp stem 103.
  • the light stick 103 of the LED light 100 is fixed to the bottom of a foot 104.
  • the lamp head 50 can pivot about a first axis upwards.
  • about an additional pivot 105 of this lamp head 50 is tilted about a further axis which is perpendicular to the pivot axis of the pivot joint 102.
  • each total emitted light serves as mentioned the control device 1.
  • This control device 1 is housed here in the housing of the LED lamp 100, this is shown only schematically in Figure 5 as a block in the region of the lamp stem 103.
  • the individual components of the control device 1 can also be distributed in the housing be.
  • the control unit 10 may be arranged at any point in the lamp stem 103, and the individual control arrangements 2 for the various LED arrangements L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a are respectively in the vicinity of the lighting modules 51, 52 arranged in the lamp head 50.
  • a control module 106 is located at a suitable height on the light arm 103 as a user interface with a number of capacitively acting "control buttons" 14 which are signal-technically coupled to the control unit 10 of the control device 1 (as described in connection with FIGS. 1 and 4)
  • Operating module 106 can be manually operated by a user by touching a control surface.For the possible structure of such an operating module, reference is again made to DE 10 2014 1 15 085.
  • operating module 106 includes control unit / microcontroller 10 , the multiplexer 1 1, the control buttons 14, the light sensor assemblies 20, the proximity sensor / radar sensor 15, and possibly other sensors via the SPI or I2C or other, possibly also wireless bus, the control unit communicates with the lamp head 101, in the constant current sources 5 with the current sensor means 3 and the PGAs 4 angeor dnet are.
  • the illustrated LED lamp 100 is still a relatively simple embodiment with only one light head 50.
  • the LED lamp 100 could also have a plurality of light heads or even more lighting modules, for example as a floor lamp a double head in different directions down , Likewise, it is also possible that a radiation direction is directed as a wallwasher from a light head to the side. All lighting modules can preferably be operated either independently or in combination.
  • the special features of the variants described above can also be combined with each other.
  • the use of the indefinite article "on” or "one” does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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

Abstract

The invention relates to a control device (1) for controlling an LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La). The control device comprises a current sensor device (3) which is coupled with the LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) and designed in such a way that it measures a current (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) flowing through the LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) and generates an actual current signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) representing said current (lw, lk, lw2, lk2, lb, la). The control device also comprises a preferably programmable amplifier (4) which is designed in such a way that it modifies the actual current signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) coming from the current sensor device (3) with an amplifying factor selected in accordance with an intensity control signal (ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa). The control device (1) further comprises a constant current source (5) which is designed in such a way that it supplies the LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) with a defined current (L, lk, Iw2, Ik2, lb, U) using the modified actual current signal (UMW, U Mk, U Mw2, UMk2, U Mb, UMa). The invention also relates to a corresponding method for controlling an LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) and an LED illumination system (100), in particular an LED lamp (100) with an LED arrangement (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) and a control device (1) of this type.

Description

Regelung einer LED-Anordnung und LED-Beleuchtungssystem  Control of an LED arrangement and LED lighting system
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Regelung einer LED-Anordnung sowie ein LED-Beleuchtungssystem mit einer solchen Regeleinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung einer LED-Anordnung und die Verwendung einer solchen Regeleinrichtung zur Regelung der Gesamtintensität und der Misch-Farbtemperatur des Lichts eines LED-Beleuchtungssystems mit zumindest zwei LED-Anordnungen, die Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen aussenden. The invention relates to a control device for controlling an LED arrangement and an LED lighting system with such a control device. Furthermore, the invention relates to a method for controlling an LED array and the use of such a control device for controlling the overall intensity and the mixed color temperature of the light of an LED lighting system with at least two LED arrays that emit light with different color temperatures.
In den letzten Jahren gibt es immer mehr LED-Beleuchtungssysteme, insbesondere LED- Leuchten, welche mehrere LED-Anordnungen aufweisen, die Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren, d. h. mit unterschiedlichen Farbtemperaturen bzw. Lichttemperaturen, aussenden. Diese verschiedenen Lichtspektren mischen sich dann zu einem Gesamtlichtspektrum des LED-Beleuchtungssystems. Eine LED-Anordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei aus einer einzelnen LED oder auch aus mehreren LEDs bestehen, z. B. einer LED-Gruppe mit mehreren gemeinsam anzusteuernden LEDs. Die Anteile des von den LED-Anordnungen ausgesandten Lichts innerhalb des Gesamtlichtspektrums werden dabei meist unter Nutzung einer vorgegebenen Spektrums- Steuerungsfunktion gesteuert, d. h. der Benutzer kann beispielsweise eine gewünschte Helligkeit des Gesamtlichts (Gesamthelligkeit) oder eine bestimmte Misch-Farbtemperatur (Gesamtfarbtemperatur) vorgeben, durch welche bestimmt wird, welche LED-Anordnung wieviel Licht abgibt. Damit kann der Benutzer das abgegebene Licht seinen aktuellen Bedürfnissen und/oder seiner Stimmung anpassen. In recent years, there are more and more LED lighting systems, especially LED lights, which have multiple LED arrays, the light with different light spectra, d. H. with different color temperatures or light temperatures, send out. These different light spectra then mix to form a total light spectrum of the LED lighting system. An LED arrangement according to the present invention may consist of a single LED or of several LEDs, for. As an LED group with several LEDs to be controlled together. The proportions of the light emitted by the LED arrays within the total light spectrum are usually controlled using a given spectrum control function, d. H. For example, the user may specify a desired brightness of the overall light (total brightness) or a particular blending color temperature (total color temperature) which determines which LED array will emit how much light. This allows the user to adjust the light output to his current needs and / or mood.
Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die Farbzusammensetzung des Lichts nicht zu vernachlässigende Auswirkungen auf das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der mit dem Licht bestrahlten Personen hat. Dies gilt insbesondere für den Anteil des blauen Lichts (welches manchmal auch als Kaltlicht bezeichnet wird). Blaues Licht wird von den retinalen Ganglienzellen der Augen registriert und kann darüber aktiv Einfluss auf den Biorhythmus nehmen. Der Biorhythmus oder auch Schlaf-/Wachrhythmus wird in der Natur u. a. durch die Farbe des Tageslichts mit gesteuert. Blaues Licht wird in der Natur vor allem vom Tageshimmel abgestrahlt, wodurch der biologische Rhythmus auf „Tag" eingestellt wird und dafür sorgt, dass der Körper wach wird. Die neuen Erkenntnisse weisen darauf hin, dass blaues Licht insbesondere aktiv die Produktion und Wirkung des„Schlaf- hormons" Melatonin hemmt und dadurch das Glückshormon Serotonin stärker dominieren kann. Insbesondere bei Menschen, die überwiegend in geschlossenen Räumen arbeiten, kann dies dazu führen, dass sie tagsüber zu wenig blaues Licht erhalten und dadurch dieser Rhythmus aus dem Gleichgewicht kommen kann. Daher kann es für den Benutzer zur Erhöhung seines Wohlbefindens und seiner Leistungsfähigkeit wünschenswert sein, wenn er die Möglichkeit hat, angepasst an seinen Tagesablauf immer eine optimale Farbtemperatur des Lichts einzustellen, dem er ausgesetzt ist. Recent research has shown that the color composition of light has not negligible effects on the well-being and performance of persons irradiated with the light. This is especially true for the proportion of blue light (which is sometimes referred to as cold light). Blue light is registered by the retinal ganglion cells of the eyes and can actively influence the biorhythm. The biorhythm or sleep / wake rhythm is also controlled in nature by the color of daylight. Blue light is radiated in nature mainly from the daytime sky, which sets the biological rhythm to "day" and ensures that the body is awake.The new findings indicate that blue light in particular actively affects the production and effect of " Sleep- Hormons "melatonin inhibits and thus the happiness hormone serotonin can dominate more strongly, especially in people who work predominantly indoors, this can lead to the fact that they receive too little blue light during the day and thus this rhythm can get out of balance be desirable for the user to increase his well-being and his ability, if he has the opportunity to adjust adjusted to his daily routine always an optimal color temperature of the light to which he is exposed.
Dies ist möglich, wenn beispielsweise die Anteile des von den LED-Anordnungen ausgesendeten Lichts innerhalb des gemeinsamen Gesamtlichtspektrums der LED- Anordnungen gemäß einer vorgegebenen, insbesondere tageszeitabhängigen, zirkadianen, Spektrums-Steuerungskurve gesteuert werden. Auf diese Weise kann der Benutzer dafür sorgen, dass das Gesamtlichtspektrum bzw. der Farbtemperaturwert des von der LED-Leuchte abgegebenen Gesamtlichts zu jedem Zeitpunkt gut an seinen Tagesrhythmus und seine aktuelle Situation angepasst ist. Beispielsweise könnte eine Spektrums- Steuerungskurve so aussehen, dass morgens bei Arbeitsbeginn langsam der Blaulichtanteil bzw. Kaltlichtanteil hochgefahren wird, um den Benutzer während einer besonders aktiven Phase am Vormittag in seiner Leistungsfähigkeit noch weiter zu unterstützen, wogegen zur Mittagszeit hin der Blaulichtanteil wieder heruntergefahren wird, um den Benutzer durch die biologische Wirkung des Lichts auf die Mittagsruhepause vorzubereiten. Nach der Mittagspause könnte dann eine erneute Erhöhung des Blaulichtanteils vorgesehen sein und zum Ende der Arbeitszeit wird abends der Blaulichtanteil wieder langsam heruntergefahren, so wie dies auch in der Natur vorgegeben ist. This is possible if, for example, the proportions of the light emitted by the LED arrays are controlled within the common overall light spectrum of the LED arrays in accordance with a predetermined, in particular time of day, circadian spectrum control curve. In this way, the user can ensure that the total light spectrum or the color temperature value of the total light emitted by the LED light at any time is well adapted to its daily rhythm and its current situation. For example, a spectrum control curve could be such that in the morning at the start of work, the blue light component or cold light component is slowly increased in order to further assist the user in his performance during a particularly active phase in the morning, whereas at midday the blue light component is shut down again. to prepare the user for the midday rest by the biological effect of light. After the lunch break, a renewed increase in the proportion of blue light could then be provided, and at the end of the working time, the proportion of blue light in the evening is reduced again slowly, as is also the case in nature.
Insbesondere in derartigen LED-Beleuchtungssystemen mit mehreren LED-Anordnungen ist es wichtig, dass die Intensität des von den LED-Anordnungen ausgesendeten Lichts möglichst genau geregelt werden kann, um unerwünschte Schwankungen in der Farbtemperatur und/oder Gesamthelligkeit zu vermeiden. Dabei ist es grundsätzlich für jede Regelung einer LED-Anordnung vorteilhaft, wenn der Strom durch die LED-Anordnung möglichst exakt über einen weiten Bereich geregelt werden kann, d. h. die LED- Anordnung sollte in einem möglichst großen Bereich auf einen konstant eingestellten Wert gedimmt werden können. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Particularly in such LED lighting systems with multiple LED arrays, it is important that the intensity of the light emitted by the LED arrays can be controlled as accurately as possible in order to avoid unwanted fluctuations in the color temperature and / or overall brightness. In principle, it is advantageous for any regulation of an LED arrangement if the current through the LED arrangement can be regulated as accurately as possible over a wide range, ie. H. The LED arrangement should be able to be dimmed to a constant set value in the largest possible range. There are various possibilities.
Um den Strom konstant zu halten, kann beispielsweise mit herkömmlichen Stromsensoren, beispielsweise mit einem Messwiderstand (Shunt) im Stromkreislauf der LEDs, der aktuelle Strom durch die LEDs gemessen und dieser Messwert als Rückkoppelwert dem Konstantstromregler zugeführt werden, der dann dafür sorgt, dass die LED-Anordnung mit einem bestimmten, vom Stromregler vorgegebenen Strom versorgt wird. Um einfach einen konstanten Strom zu liefern, gibt es eine Vielzahl von einfachen und kostengünstigen Stromreglern, die beispielsweise als Längsregler oder Schaltregler realisiert sein können. Ebenso gibt es eine Vielzahl von herkömmlichen kostengünstigen Strommesswiderständen, die in einer solchen Schaltung eingesetzt werden können. In order to keep the current constant, for example with conventional current sensors, for example with a measuring resistor (shunt) in the current circuit of the LEDs, the current measured by the LEDs and this measured value as the feedback value Constant current regulator are supplied, which then ensures that the LED array is supplied with a certain, given by the current regulator current. To simply provide a constant current, there are a variety of simple and inexpensive current regulators that can be implemented as a series regulator or switching regulator, for example. Likewise, there are a variety of conventional low-cost current sense resistors that can be used in such a circuit.
Eine häufig genutzte Methode, um mit solchen Konstantstromreglern die LED-Anordnung zu dimmen, d. h. die Helligkeit einzustellen, ist die sogenannte Pulsweitenmodulation, bei der die LEDs mit sehr kurzen Pulsen (mit dem jeweils konstanten Strom) betrieben werden, wobei die Pulslänge und die Zeit zwischen den Pulsen die Helligkeit der LED beeinflussen. Bei derartigen Schaltungen ist ein typisches Problem, dass es (insbesondere bei einer starken Reduzierung der Lichtintensität) zu einem für den Benutzer unbewusst oder sogar bewusst erkennbaren Flickern der Lichtquellen und zu Stroboskopeffekten kommen kann. A commonly used method of dimming the LED array with such constant current regulators. D. H. Adjusting the brightness is the so-called pulse width modulation, in which the LEDs are operated with very short pulses (with the respective constant current), wherein the pulse length and the time between the pulses affect the brightness of the LED. In such circuits, a typical problem is that (especially with a strong reduction of the light intensity), the user may unconsciously or even consciously recognize flicker of the light sources and stroboscopic effects.
Alternativ können spezielle Stromregler mit einstellbarem Strom konstruiert werden, was mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden ist, insbesondere, wenn eine digitale Steuerung des einzustellenden Werts gewünscht ist, beispielsweise weil die Signale von einer digital arbeitenden Rechnereinheit wie einem Mikrocontroller geliefert werden, der die Vorgaben für die Intensität des Lichts der LED-Anordnung beispielsweise aufgrund einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungskurve macht. Alternatively, special current regulators can be constructed with adjustable current, which is associated with considerable effort, especially if a digital control of the value to be set is desired, for example because the signals are supplied by a digitally operating computer unit such as a microcontroller, the specifications for the Intensity of the light of the LED array, for example due to a given spectrum control curve.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regeleinrichtung und ein Verfahren zur möglichst flickerfreien Regelung des Stroms durch eine LED-Anordnung sowie ein entsprechendes LED-Beleuchtungssystem anzugeben, welche möglichst einfach und kostengünstig realisierbar sind. It is an object of the present invention to provide a control device and a method for the most flicker-free control of the current through an LED array and a corresponding LED lighting system, which are as simple and inexpensive to implement.
Diese Aufgabe wird durch eine Regeleinrichtung gemäß Patentanspruch 1 , durch ein LED-Beleuchtungssystem gemäß Patentanspruch 7 sowie durch ein Verfahren zur Regelung einer LED-Anordnung nach Patentanspruch 12 gelöst. This object is achieved by a control device according to claim 1, by an LED lighting system according to claim 7 and by a method for controlling an LED array according to claim 12.
Eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung zur Regelung einer LED-Anordnung bzw. zur Regelung des Stroms durch eine LED-Anordnung weist wie die oben beschriebenen einfachen Regeleinrichtungen zunächst eine Stromsensoreinrichtung auf, die so mit der LED-Anordnung gekoppelt und ausgebildet ist, dass sie einen durch die LED-Anordnung fließenden Strom misst und ein diesen Strom repräsentierendes Ist-Strom-Signal, beispielsweise in Form eines Spannungswerts, erzeugt. Eine solche Stromsensoreinrichtung kann auch in herkömmlicher Weise mit einem Messwiderstand (Shunt) aufgebaut sein. A control device according to the invention for controlling an LED arrangement or for controlling the current through an LED arrangement, like the simple control devices described above, first comprises a current sensor device which is coupled to the LED array and designed such that it passes through the LED -Arrangement measures flowing current and an actual current signal representing this current, for example in the form of a voltage value generated. Such a current sensor device can also be constructed in a conventional manner with a measuring resistor (shunt).
Außerdem weist auch diese Regeleinrichtung eine Konstantstromquelle auf, die entsprechend ausgebildet ist, dass sie unter Nutzung eines Rückkopplungswerts auf Basis des von der Stromsensoreinrichtung gemessenen Ist-Strom-Signals die LED-Anordnung mit einem definierten Strom versorgt. Ist dieser Rückkopplungswert konstant, ist dementsprechend auch der Strom durch die LED konstant. Auch eine solche Konstantstromquelle kann in herkömmlicher Weise, beispielsweise als Längsregler oder als Step-Down-Regler, aufgebaut sein, so dass auf fertige Bausteine hierfür zurückgegriffen werden kann. In addition, this control device also has a constant current source which is designed such that it supplies the LED arrangement with a defined current, using a feedback value based on the actual current signal measured by the current sensor device. If this feedback value is constant, the current through the LED is accordingly constant. Such a constant current source can also be constructed in a conventional manner, for example as a series regulator or as a step-down regulator, so that ready-made components can be used for this purpose.
Erfindungsgemäß weist die Regeleinrichtung aber nun, anders als das bei den herkömmlichen Regeleinrichtungen der Fall ist, einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung auf, der so ausgebildet ist, dass er das von der Stromsensoreinrichtung kommende Ist-Strom- Signal zunächst mit einem in Abhängigkeit von einem Intensitätssteuersignal gewählten Verstärkungsfaktor modifiziert, d. h. üblicherweise verstärkt. Die Konstantstromquelle nutzt dann dieses von dem Verstärker modifizierte Ist-Strom-Signal als Rückkopplungswert. Der Verstärker ist also zwischen die Stromsensoreinrichtung und die Konstantstromquelle geschaltet und weist dementsprechend einen Eingang für das Ist-Strom- Signal von der Stromsensoreinrichtung und einen Ausgang für das modifizierte Ist-Strom- Signal auf, welches an die Konstantstromquelle als Rückkopplungssignal gegeben wird. Zusätzlich kann dieser Verstärker auch - wie später erläutert - einen Eingang für das Intensitätssteuersignal aufweisen. Bei diesem Verstärker handelt es sich vorzugsweise einen digital programmierbaren Verstärker. According to the invention, however, unlike the conventional control devices, the control device now has an amplifier with adjustable gain, which is designed such that it initially receives the actual current signal coming from the current sensor device as a function of an intensity control signal modified gain factor, d. H. usually reinforced. The constant current source then uses this actual current signal modified by the amplifier as the feedback value. The amplifier is thus connected between the current sensor device and the constant current source and accordingly has an input for the actual current signal from the current sensor device and an output for the modified actual current signal, which is given to the constant current source as a feedback signal. In addition, this amplifier can also - as explained later - have an input for the intensity control signal. This amplifier is preferably a digitally programmable amplifier.
Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung kann also mit herkömmlichen Stromsensoreinrichtungen und herkömmlichen günstigen Konstantstromquellen gearbeitet werden, d. h. üblichen Längsreglern, Schaltreglern oder dergleichen. Durch den zwischengeschalteten Verstärker wird jedoch der Konstantstromquelle einfach ein anderer Ist-Strom als Rückkopplungswert vorgespielt, was dazu führt, dass bei einer Verstärkung des Ist-Strom- Signals, also einer Erhöhung des Rückkopplungswerts, automatisch die Konstantstromquelle dafür sorgt, dass der Strom durch die LED-Anordnung heruntergesetzt wird, also der tatsächliche Ist-Strom reduziert wird und somit auch die Intensität des Lichts, welches von der LED-Anordnung abgegeben wird, reduziert wird. Über das, wie nachfolgend noch beschrieben, vorgebbare Intensitätssteuersignal kann auf einfache Weise durch die Wahl des Verstärkungsfaktors die Intensität der LED-Anordnung eingestellt werden, wobei automatisch dafür gesorgt ist, dass bei einem konstanten Intensitätssteuersignal auch der Strom durch die LED-Anordnung und somit die Intensität des abgegebenen Lichts konstant ist. Daher kann bei der Erfindung der Strom ohne Zugriff auf das Innenleben herkömmlicher Konstantstromregler eingestellt werden, ohne dass eine Pulsweitenmodulation verwendet werden muss. Durch die Verwendung der herkömmlichen, in großen Mengen hergestellten Stromsensoren und Konstantstromquellen, kann so auf besonders kostengünstige Weise eine flickerfreie Regeleinrichtung realisiert werden, wobei - wie dies später noch erläutert wird - auch kostengünstige digital programmierbare Verstärker zur Verfügung stehen oder mit wenig Schaltungsaufbau aufgebaut werden können. In the control device according to the invention can therefore be used with conventional current sensor devices and conventional low-cost constant current sources, ie conventional linear regulators, switching regulators or the like. By the intermediate amplifier, however, the constant current source is simply another actual current played as a feedback value, which means that when amplifying the actual current signal, ie an increase in the feedback value, automatically the constant current source ensures that the current through the LED arrangement is lowered, so the actual actual current is reduced and thus the intensity of the light emitted by the LED array is reduced. About the, as described below, specifiable intensity control signal can easily by the choice the gain of the intensity of the LED array can be adjusted, it is automatically ensured that at a constant intensity control signal, the current through the LED array and thus the intensity of the emitted light is constant. Therefore, in the invention, the current can be adjusted without access to the internal life of conventional constant-current regulators without having to use pulse-width modulation. By using the conventional, produced in large quantities current sensors and constant current sources, a flicker-free control device can be realized in a particularly cost-effective manner, which - as will be explained later - also costly digitally programmable amplifier are available or can be constructed with little circuit structure ,
Ein erfindungsgemäßes LED-Beleuchtungssystem - wobei es sich bevorzugt um eine LED-Leuchte handelt, ganz besonders bevorzugt um eine Schreibtischleuchte, Stehleuchte, Wandleuchte oder Deckenleuchte (auch abgehängte Leuchte) - weist neben zumindest einer LED-Anordnung eine solche erfindungsgemäße Regeleinrichtung auf. An inventive LED lighting system - which is preferably an LED light, very particularly preferably a desk lamp, floor lamp, wall light or ceiling light (also suspended light) - has in addition to at least one LED array such control device according to the invention.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung einer LED-Anordnung wird entsprechend ein durch die LED-Anordnung fließender Strom gemessen und ein diesen Strom repräsentierendes Ist-Strom-Signal erzeugt, das dann in einem, vorzugsweise digital programmierbaren, Verstärker mit einem in Abhängigkeit von einem Intensitätssteuersignal gewählten Verstärkungsfaktor modifiziert wird. Mittels einer Konstantstromquelle wird unter Nutzung des modifizierten Ist-Strom-Signals die LED-Anordnung mit einem definierten Strom versorgt. Das Intensitätssteuersignal kann beispielsweise auf Benutzereingabewerten basieren, die z.B. mittels einer Benutzerschnittstelle erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ wird das Intensitätssteuersignal bevorzugt unter Verwendung eines Lichtmesswerts gebildet oder basiert auf diesem Lichtmesswert bzw. mehreren Lichtmesswerten, welche von einer oder mehreren Lichtsensoranordnungen, die u. a. das von der LED-Anordnung abgegebene Licht erfassen, zur Verfügung gestellt werden. Die Regeleinrichtung weist dann bevorzugt hierzu eine oder mehrere entsprechende Lichtsensoranordnungen auf. In a method according to the invention for controlling an LED arrangement, a current flowing through the LED arrangement is correspondingly measured and an actual current signal representing this current is generated, which then in an amplifier, preferably digitally programmable, with an intensity control signal selected amplification factor is modified. By means of a constant current source, the LED array is supplied with a defined current using the modified actual current signal. The intensity control signal may for example be based on user input values, e.g. be detected by means of a user interface. Additionally or alternatively, the intensity control signal is preferably formed using a light measurement value or based on this light measurement value or a plurality of light measurement values which are generated by one or more light sensor arrangements, which u. a. detect the light emitted by the LED array, be provided. The control device then preferably has one or more corresponding light sensor arrangements for this purpose.
Eine solche Regeleinrichtung wird bevorzugt zur Regelung der Gesamtintensität und des Gesamtlichtspektrums eines LED-Beleuchtungssystems, insbesondere einer LED- Leuchte mit zumindest zwei LED-Anordnungen, verwendet, welche Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen aussenden. Das Gesamtlichtspektrum kann dabei u. a. wiede- rum durch einen Farbtemperaturwert bzw. Lichttemperaturwert (z. B. einen Mittelwert oder ein Maximum des betreffenden Gesamtlichtspektrums) definiert sein. Such a control device is preferably used for controlling the overall intensity and the total light spectrum of an LED lighting system, in particular an LED lamp with at least two LED arrangements, which emit light with different color temperatures. The overall spectrum of light can be defined by a color temperature value or light temperature value (eg an average value or a maximum of the relevant total light spectrum).
Wie später noch erläutert wird, handelt es sich dabei besonders bevorzugt um ein LED- Beleuchtungssystem bzw. eine LED-Leuchte, die zumindest eine warmweiße LED- Anordnung und eine kaltweiße LED-Anordnung aufweist und die ganz besonders bevorzugt zwei Sensoren aufweist, mit denen zum einen das Gesamtlicht, welches sich in einer Umgebung um das LED-Beleuchtungssystem bzw. die LED-Leuchte befindet, gemessen wird und mit denen zum anderen auch der Blauanteil innerhalb des Gesamtlichts bestimmt werden kann, um so dafür zu sorgen, dass nicht nur eine vorgegebene Helligkeit unabhängig vom weiteren Umgebungslicht eingehalten wird, sondern auch ein genau definierter Blaulichtanteil, der die oben beschriebene melanopische Wirkung hat. Hierzu können vorteilhaft die Lichtregelungen den Stromregelungen der LEDs überlagert sein, die Stromregelung ist somit ein unterlagerter Regelkreis. As will be explained later, this is particularly preferably an LED lighting system or an LED luminaire, which has at least one warm white LED arrangement and a cool white LED arrangement and which very particularly preferably has two sensors, with which one is the total light, which is located in an environment around the LED lighting system or the LED light, is measured, and on the other hand, the proportion of blue within the total light can be determined so as to ensure that not only a predetermined Brightness is maintained regardless of the other ambient light, but also a well-defined blue light component, which has the melanopic effect described above. For this purpose, the light controls can advantageously be superimposed on the current controls of the LEDs, the current control is thus a subordinate control loop.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Patentansprüche einer bestimmten Kategorie auch gemäß den abhängigen Ansprüchen einer anderen Kategorie weitergebildet sein können und wobei Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können. Further particularly advantageous refinements and developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description, wherein the claims of a particular category can also be developed according to the dependent claims of another category and wherein features of different embodiments can be combined to form new embodiments.
Zur Realisierung des Verstärkers gibt es verschiedene Möglichkeiten: For the realization of the amplifier there are different possibilities:
Beispielsweise kann eine spannungsgegengekoppelte Operationsverstärkerschaltung mit einem herkömmlichen Operationsverstärker und einem Spannungsteiler mit zwei Widerständen aufgebaut werden, wobei mindestens einer der Teilwiderstände variierbar ist, um den Verstärkungsfaktor zu verändern, und der andere Teilwiderstand in Serie zu einem Festwiderstand geschaltet ist, der wiederum zu einer Begrenzung der einstellbaren Verstärkung dient. Der verstellbare Teilwiderstand kann dabei auch durch einen analogen Wert als Intensitätssteuersignal eingestellt werden, wobei dies manuell erfolgen kann, indem z. B. als verstellbarer Teilwiderstand ein analog verstellbares Potentiometer verwendet wird. For example, a voltage-coupled operational amplifier circuit can be constructed with a conventional operational amplifier and a voltage divider with two resistors, wherein at least one of the partial resistors is variable to vary the gain, and the other partial resistor is connected in series to a fixed resistor, which in turn limits the adjustable gain is used. The adjustable part resistance can also be set by an analog value as an intensity control signal, which can be done manually by z. B. is used as an adjustable part resistance an analog adjustable potentiometer.
Besonders bevorzugt wird aber, wie bereits oben erläutert, ein - vorzugsweise digital - programmierbarer Verstärker eingesetzt. Auch dabei kann der Verstärker wieder durch eine einfache Operationsverstärkerschaltung aufgebaut sein, und es wird dann als ver- stellbarer Widerstand ein vorzugsweise digital programmierbares Potentiometer (z. B. der Familie AD512x oder 514s von Analog Devices) verwendet. However, it is particularly preferred, as already explained above, to use a preferably digitally programmable amplifier. Again, the amplifier can again be constructed by a simple operational amplifier circuit, and it is then used as a adjustable resistance a preferably digitally programmable potentiometer (eg the family AD512x or 514s from Analog Devices) used.
Bevorzugt wird aber als programmierbarer Verstärker ein Programmable Gate Amplifier (PGA) verwendet. Dies hat den Vorteil, dass hierfür nur ein integriertes Bauelement, eben dieser PGA, benötigt wird. However, a programmable amplifier (PGA) is preferably used as the programmable amplifier. This has the advantage that only one integrated component, namely this PGA, is required for this purpose.
Insbesondere bei Verwendung eines programmierbaren Verstärkers wie einem PGA oder einer Operationsverstärkerschaltung mit digital programmierbarem Potentiometer kann das Intensitätssteuersignal von einer digital arbeitenden Steuereinheit, vorzugsweise einem Mikrocontroller, vorgegeben werden. Die Regeleinrichtung kann dann bei einer bevorzugten Variante zumindest neben dieser Steuereinheit auch eine Lichtsensoranordnung aufweisen und die Steuereinheit ist dann vorzugsweise so ausgebildet, dass sie auf Basis zumindest eines von der Lichtsensoranordnung ermittelten Lichtmesswerts und optional eines Benutzereingabewerts, beispielsweise eines Tastensignals auf einer Benutzerschnittstelle, ein Intensitätssteuersignal erzeugt, dass dann an den Verstärker gegeben wird. In particular when using a programmable amplifier such as a PGA or an operational amplifier circuit with a digitally programmable potentiometer, the intensity control signal can be preset by a digitally operating control unit, preferably a microcontroller. The control device may then in a preferred variant at least in addition to this control unit also have a light sensor arrangement and the control unit is then preferably designed so that it based on at least one of the light sensor array detected light reading and optionally a user input value, such as a key signal on a user interface, an intensity control signal generated, which is then given to the amplifier.
Eine solche Steuereinheit, insbesondere in Form eines Mikrocontrollers, ist bevorzugt über eine Schnittstelle programmierbar (wobei es sich vorzugsweise um eine I2C oder eine SPI-Schnittstelle, auch um eine drahtlose Schnittstelle handeln kann), um bestimmte Steuer-Regeln beliebig verändern zu können, z. B. unter welchen Bedingungen die Lichtintensität der LED-Anordnung(en) zu erhöhen oder zu erniedrigen ist, beispielsweise, welche Lichtmesswerte erforderlich sind, welche Zeitregeln zu verwenden sind etc. Insbesondere kann in einem solchen Mikrocontroller auch ein Programm ablaufen, welches dafür sorgt, dass die gesamte Steuerung gemäß einer vorgegebenen Spektrums- Steuerungskurve, insbesondere einer zirkadianen Kurve, erfolgt, die bevorzugt wiederum über eine Benutzerschnittstelle verändert werden kann. Such a control unit, in particular in the form of a microcontroller, is preferably programmable via an interface (which may preferably be an I2C or an SPI interface, also a wireless interface) in order to be able to arbitrarily change certain control rules, e.g. , B. under which conditions the light intensity of the LED array (s) to increase or decrease, for example, which light readings are required, which time rules are used, etc. In particular, run in such a microcontroller, a program which ensures the entire control takes place in accordance with a predetermined spectrum control curve, in particular a circadian curve, which in turn can preferably be changed via a user interface.
Grundsätzlich könnten die Lichtsensoranordnung(en), ebenso wie eine Benutzerschnittstelle oder dergleichen, sofern sie analoge Signale erzeugen, ihre Signale über entsprechende Analog-/Digital-Wandler (A D-Wandler) an eine digital arbeitende Steuereinheit übergeben bzw. könnte die Steuereinheit an den Eingängen jeweils integrierte A D- Wandler aufweisen. Besonders bevorzugt weist die Lichtsensoranordnung zumindest ein Lichtsensorelement, beispielsweise eine Photodiode oder eine geeignet geschaltete LED, und zumindest eine Lichtsensorelektronik auf, die so ausgebildet ist, dass die von dem Lichtsensorelement gemessenen Lichtmesswerte in Form von Frequenzsignalen an die Steuereinheit weitergeleitet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Steuereinheit, insbesondere der Mikrocon- troller, das Signal für die Auswertung einfach auszählen kann. Es kann dann auch auf einen A/D-Wandler für das Signal verzichtet werden. Basically, the light sensor arrangement (s), as well as a user interface or the like, if they produce analog signals, their signals via appropriate analog / digital converter (A D converter) passed to a digitally operating control unit or could the control unit to the Inputs each have integrated A D converter. Particularly preferably, the light sensor arrangement has at least one light sensor element, for example a photodiode or a suitably switched LED, and at least one light sensor electronics which is designed so that the measured light values measured by the light sensor element are forwarded to the control unit in the form of frequency signals. This has the advantage that the control unit, in particular the microcontroller, can easily count the signal for the evaluation. It can then be dispensed with an A / D converter for the signal.
Diese Ausbildung der Lichtsensoranordnung(en) ist insbesondere zusammen mit der Erfindung vorteilhaft, um eine besonders kostengünstige und dennoch zuverlässige Regeleinrichtung aufzubauen. Grundsätzlich ist aber eine solche Lichtsensoranordnung mit einer Lichtsensorelektronik, die vom Lichtsensorelement gemessene Lichtmesswerte in Form von Frequenzsignalen ausgibt, auch in anderen Mess- oder Regeleinrichtungen sinnvoll, z.B. zur Regelung von LED-Anordnungen, welche neben der Lichtsensoranordnung eine Steuereinheit und eine geeignete Stromquelle aufweisen, um die LED- Anordnung mit einem definierten, bei einem konstanten Rückkopplungswert konstanten Strom zu versorgen, und zwar auch dann, wenn die Regeleinrichtung nicht erfindungsgemäß mit einem Verstärker ausgebildet ist, der das von der Stromsensoreinrichtung kommende Signal verstärkt und in der modifizierten Weise an die Konstantstromquelle weitergibt, wie dies eingangs im Rahmen der Erfindung beschrieben ist. Insofern handelt es sich hier um eine eigenständige vorteilhafte Idee. This design of the light sensor arrangement (s) is particularly advantageous together with the invention in order to build a particularly cost-effective, yet reliable control device. In principle, however, such a light sensor arrangement with light sensor electronics which outputs measured light values measured by the light sensor element in the form of frequency signals is also useful in other measuring or control devices, e.g. for controlling LED arrangements which, in addition to the light sensor arrangement, comprise a control unit and a suitable current source in order to supply the LED arrangement with a defined current constant at a constant feedback value, even if the control unit is not provided with an amplifier according to the invention is formed, which amplifies the coming of the current sensor means signal and passes in the modified manner to the constant current source, as described at the beginning in the context of the invention. In this respect, this is an independent advantageous idea.
Eine derartige Lichtsensorelektronik kann dabei insbesondere eine Integratorschaltung umfassen, um die von dem Lichtsensorelement in einem Zeitraum jeweils gemessenen Messwerte, also den Photostrom, zu integrieren, bevor sie dann in das Frequenzsignal umgewandelt werden. Beispielsweise lässt sich eine solche Lichtsensorelektronik als Relaxationsoszillatorschaltung aufbauen, bestehend aus einer Integratorschaltung und einem nachfolgenden Schmitt-Trigger. In dieser wird der Photostrom zunächst aufintegriert, und dann erfolgt eine Rückintegration durch entsprechende Rückkopplung des Ausgangssignals des Schmitt-Triggers zur Integratorschaltung. Ein genaues Ausführungsbeispiel hierzu wird später noch erläutert. Durch die Integration in der Integratorschaltung werden durch die automatische Mittelwertbildung des vom Lichtsensorelement gemessenen Stroms eventuelle Störungen vorteilhaft sehr gut unterdrückt und so eine hohe reproduzierbare Auflösung und Genauigkeit erreicht. Bei einer besonders bevorzugten Variante weist die Regeleinrichtung einen Multiplexer auf. Dieser ist ausgebildet, um von einer Lichtsensoranordnung in Form von Frequenzsignalen kommende Lichtmesswerte und/oder von einer Benutzerschnittstelle oder von einem weiteren Sensor in Form von Frequenzsignalen kommende Benutzereingabewerte und/oder Sensorwerte zu multiplexen und als zusammengefasstes Signal an die Steuereinheit weiterzuleiten. Das Multiplexen erfolgt dabei beispielsweise im Zeitmultiplexverfah- ren. Die Steuereinheit demultiplext in einfacher Weise die Signale und wertet sie aus, wobei, wie zuvor beschrieben, die Frequenzsignale leicht ausgezählt werden können. Insgesamt benötigt eine solche Schaltung einen geringen Elektronikaufwand, da auf eine Vielzahl von A/D-Wandlern verzichtet werden kann. Such a light sensor electronics may in particular comprise an integrator circuit in order to integrate the measured values respectively measured by the light sensor element in a period of time, ie the photocurrent, before they are then converted into the frequency signal. For example, such a light sensor electronics can be constructed as a relaxation oscillator circuit, consisting of an integrator circuit and a subsequent Schmitt trigger. In this, the photocurrent is first integrated, and then there is a back integration by appropriate feedback of the output signal of the Schmitt trigger to the integrator circuit. An exact embodiment of this will be explained later. Due to the integration in the integrator circuit, possible disturbances are advantageously very well suppressed by the automatic averaging of the current measured by the light sensor element, thus achieving a high reproducible resolution and accuracy. In a particularly preferred variant, the control device has a multiplexer. The latter is designed to multiplex light measurement values coming from a light sensor arrangement in the form of frequency signals and / or user input values and / or sensor values coming from a user interface or from another sensor in the form of frequency signals and to forward them as a combined signal to the control unit. The multiplexing takes place, for example, in the time division multiplex method. The control unit demultiplexes the signals in a simple manner and evaluates them, whereby, as described above, the frequency signals can easily be counted. Overall, such a circuit requires little electronics effort, as can be dispensed with a variety of A / D converters.
Die Benutzerschnittstelle kann dabei z. B. eine Anzahl von Bedientastensensoren aufweisen, welche in ähnlicher Weise wie die Sensoranordnungen ein Frequenzsignal in Abhängigkeit von der Bedienung der jeweiligen Bedientasten ausgeben. Dabei kann die Benutzerschnittstelle auch Teil einer Gesamtsteuereinrichtung sein, welche mit der Regeleinrichtung baulich, beispielsweise innerhalb der LED-Leuchte, verbunden ist. Bei dem weiteren Sensor bzw. den weiteren Sensoren kann es sich um Sensoren zur Messung von Umgebungseigenschaften handeln, insbesondere um einen Nahbewegungssensor, vorzugsweise Radarsensor, der z. B. eine Benutzeranwesenheit detektiert und dafür sorgt, dass das LED-Beleuchtungssystem ausgestellt wird, wenn sich kein Benutzer im Raum befindet und daher eine Beleuchtung gar nicht erforderlich ist. Alternativ kann es sich aber auch um Sensoren zur Messung anderer Umgebungswerte handeln, wie Barometerwerte, Feuchtigkeitswerte, Helligkeit außerhalb des Raums etc. The user interface can be z. B. have a number of control button sensors, which output a frequency signal in response to the operation of the respective control buttons in a similar manner as the sensor arrangements. In this case, the user interface can also be part of an overall control device, which is structurally connected to the control device, for example within the LED light. The further sensor or the further sensors may be sensors for measuring environmental properties, in particular a proximity sensor, preferably a radar sensor, which may be, for example, a sensor. B. detects a user presence and ensures that the LED lighting system is issued when no user is in the room and therefore lighting is not required. Alternatively, they can also be sensors for measuring other ambient values, such as barometer values, moisture values, brightness outside of the room, etc.
Wie bereits oben erwähnt, weist das LED-Beleuchtungssystem besonders bevorzugt zumindest zwei LED-Anordnungen auf, die Licht in unterschiedlichen Farbtemperaturen aussenden. Bei dem Licht mit den unterschiedlichen Farbtemperaturen kann es sich um unterschiedlich farbiges Licht, beispielsweise grünes Licht, blaues Licht, rotes Licht, gelbes Licht, amberfarbenes Licht etc., handeln, aber auch um Licht mit unterschiedlichen Weißlichtspektren. Ganz besonders bevorzugt weist das LED-Beleuchtungssystem zumindest eine warmweiße LED-Anordnung und eine kaltweiße LED-Anordnung auf (Wobei mit den Bezeichnungen„warmweiße LED-Anordnung" bzw.„kaltweiße LED-Anordnung" gemeint ist, dass die jeweilige LED-Anordnung ein Licht aussendet, welches entsprechend eine warmweiße bzw. kaltweiße Lichttemperatur bzw. ein warmweißes oder kaltweißes Weißlichtspektrum aussendet). Das Licht dieser LED-Anordnungen bzw. das Mischlicht oder Gesamtlicht kann dann, wie dies oben beschrieben wurde, beispielsweise mit Hilfe der Lichtsensoranordnungen gemessen werden. Besonders bevorzugt weist das LED-Beleuchtungssystem hierzu zumindest zwei Lichtsensoranordnungen auf. Die Regeleinrichtung ist dann vorzugsweise so ausgebildet, dass in Abhängigkeit von ersten Lichtmesswerten, die von einer ersten Lichtsensoranordnung der besagten Lichtsensoranordnung ermittelt werden, eine Gesamtintensität des von den zumindest zwei LED-Anordnungen ausgesandten Lichts geregelt wird. Weiterhin ist die Regeleinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass in Abhängigkeit von zweiten Lichtmesswerten, die von einer zweiten Lichtsensoranordnung der Lichtsensoranordnungen ermittelt werden, das Verhältnis der Intensitäten des jeweils von den einzelnen der zumindest zwei LED-Anordnungen ausgesandten Lichts geregelt wird. Bei einer solchen Variante wird also beispielsweise in Abhängigkeit von den ersten Lichtmesswerten die Gesamthelligkeit des LED-Beleuchtungssystems bestimmt und in Abhängigkeit von den zweiten Lichtmesswerten die Gesamtfarbtemperatur bzw. Mischfarbtemperatur, da ja durch das Verhältnis der Intensitäten der LED-Anordnungen zueinander letztlich bestimmt wird, ob die eine oder die andere Farbtemperatur stärker ist und somit einen größeren Anteil im Gesamtlicht annimmt. As already mentioned above, the LED illumination system particularly preferably has at least two LED arrangements which emit light in different color temperatures. The light with the different color temperatures may be differently colored light, for example green light, blue light, red light, yellow light, amber light, etc., but also light with different white light spectra. Most preferably, the LED lighting system has at least one warm white LED array and a cool white LED array (where by the terms "warm white LED array" and "cold white LED array" is meant that the respective LED array Emits light which accordingly emits a warm white or cold white light temperature or a warm white or cold white white light spectrum). The light of these LED arrangements or the mixed light or total light can then be measured, as described above, for example with the aid of the light sensor arrangements. For this purpose, the LED illumination system particularly preferably has at least two light sensor arrangements for this purpose. The control device is then preferably designed such that as a function of first light measurement values which are determined by a first light sensor arrangement of the said light sensor arrangement, an overall intensity of the light emitted by the at least two LED arrangements is regulated. Furthermore, the control device is preferably designed such that the ratio of the intensities of the light emitted by the individual of the at least two LED arrays is regulated as a function of second light measurement values which are determined by a second light sensor arrangement of the light sensor arrangements. In such a variant, the overall brightness of the LED illumination system is thus determined, for example, as a function of the first light measurement values, and depending on the second light measurement values, the overall color temperature or mixed color temperature, since it is ultimately determined by the ratio of the intensities of the LED arrays to each other one or the other color temperature is stronger and thus assumes a greater proportion in the total light.
Dabei kann besonders bevorzugt die erste Lichtsensoranordnung so ausgebildet sein, dass sie einen Lichtmesswert ermittelt, der die Intensität des Gesamtlichts in einer Umgebung des LED-Beleuchtungssystems repräsentiert. Das heißt, dieser Wert ist zur aktuellen Beleuchtungsstärke proportional, wobei neben dem Licht, welches vom LED- Beleuchtungssystem selber ausgesandt wird, u. a. auch das Licht von anderen beleuchtenden Elementen (also auch Tageslicht, welches beispielsweise durch die Fenster des Raumes etc. hineingelangt) einbezogen wird, je nach der Position, wo die Lichtsensorelemente der Lichtsensoranordnungen untergebracht sind. Besonders bevorzugt ist dieser Lichtmesswert, der die Intensität des Gesamtlichts in der Umgebung des LED- Beleuchtungssystems repräsentiert, mit der spektralen Augenempfindlichkeit des menschlichen Auges ν(λ) gewichtet bzw. gemessen. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass dies bereits bei der Messung erfolgt, indem beispielsweise die erste Lichtsensoranordnung mit einem entsprechenden optischen Filter ausgestattet ist. Ein Beispiel hierfür ist die Silizium-Photodiode für den sichtbaren Spektralbereich mit v(A)-Anpassung BPW21 der Firma Osram. In diesem Bauelement ist das optische Filter bereits integriert. In this case, the first light sensor arrangement may particularly preferably be designed such that it determines a light measurement value which represents the intensity of the total light in an environment of the LED illumination system. That is, this value is proportional to the current illuminance, and in addition to the light emitted by the LED lighting system itself, u. a. Also, the light from other lighting elements (including daylight, which for example comes through the windows of the room, etc.) is included, depending on the position where the light sensor elements of the light sensor arrays are housed. Particularly preferably, this light measurement value, which represents the intensity of the total light in the surroundings of the LED illumination system, is weighted or measured with the spectral eye sensitivity of the human eye ν (λ). It is preferably possible that this already takes place during the measurement, for example by the first light sensor arrangement being equipped with a corresponding optical filter. An example of this is the silicon photodiode for the visible spectral range with v (A) adaptation BPW21 from Osram. In this component, the optical filter is already integrated.
Weiterhin ist vorzugsweise die zweite Lichtsensoranordnung so ausgebildet, dass sie einen Lichtmesswert ermittelt, der einen Anteil des Gesamtlichts in einem definierten blauen Spektralbereich, d. h. den Blauanteil des Lichts, repräsentiert bzw. zu diesem proportional ist. Um dies zu erreichen, kann zum einen eine spezielle Lichtsensoranordnung mit einem speziellen Lichtsensorelement verwendet werden, wie beispielsweise die Photodiode S6428 der Firma Hamamatsu. In einem einfachen Fall kann aber die zweite Lichtsensoranordnung für den Blaulichtanteil in ähnlicher Weise oder sogar identisch zur ersten Lichtsensoranordnung aufgebaut werden, nur, dass eine Gewichtung dann mit einer gewünschten Kurve im blauen Spektralbereich erfolgt, vorzugsweise einfach durch einen anderen optischen Filter, der dem Lichtsensorelement vorgeschaltet ist, so dass entsprechend der Blauanteil gemessen wird. Der blaue Spektralbereich ist vorzugsweise so gewählt, dass er zumindest annähernd repräsentativ zur melanopischen Spektralempfindlichkeit smei(A) des menschlichen Auges ist, so dass hierüber die melanopische Wirksamkeit des von dem LED-Beleuchtungssystem ausgesendeten Lichts bestimmt werden kann. Eine Alternative zu den beiden Lichtsensorelementen ist die Verwendung eines rgb- Farbsensors wie beispielsweise des S7505 der Firma Hamamatsu. Dieser beinhaltet drei Photodioden mit jeweils einem rot, grün oder blau Farbfilter. Für genaue Messungen kann auch ein optisches Mikrospektrometer eingesetzt werden und die spektrale ν(λ)- und smei(A)-Gewichtung in der Steuereinheit erfolgen. Ein Beispiel für ein solches Bauelement ist das C12666ma der Firma Hamamatsu. Furthermore, the second light sensor arrangement is preferably designed such that it determines a light measurement value which is a proportion of the total light in a defined blue Spectral range, ie the blue portion of the light, represents or is proportional to this. In order to achieve this, on the one hand a special light sensor arrangement with a special light sensor element can be used, such as the Hamamatsu S6428 photodiode. In a simple case, however, the second light sensor arrangement for the blue light component can be constructed in a similar manner or even identical to the first light sensor arrangement, only that a weighting then takes place with a desired curve in the blue spectral range, preferably simply by another optical filter which is the light sensor element upstream, so that according to the blue component is measured. The blue spectral range is preferably chosen such that it is at least approximately representative of the melanopic spectral sensitivity s m ei (A) of the human eye, so that the melanopic efficacy of the light emitted by the LED illumination system can be determined. An alternative to the two light sensor elements is the use of a rgb color sensor such as the S7505 from Hamamatsu. This contains three photodiodes each with a red, green or blue color filter. For accurate measurements, an optical microspectrometer can also be used and the spectral ν (λ) and s me i (A) weighting can be carried out in the control unit. An example of such a device is the C12666ma Hamamatsu.
Mit einem solchen LED-Beleuchtungssystem kann also nicht nur die Gesamthelligkeit, gemessen durch die erste Lichtsensoranordnung, auf einem eingestellten konstanten Wert gehalten werden, unabhängig, wie sich beispielsweise das Umgebungslicht ändert, sondern es kann auch mit Hilfe der zweiten Lichtsensoranordnung und einer entsprechenden Veränderung der Farbtemperatur des LED-Beleuchtungssystems der melano- pisch wirksame Blauanteil im Licht konstant gehalten werden. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass die in einem Raum befindlichen Personen einer genau definierten Helligkeit und melanopisch wirksamen Lichtkomponente ausgesetzt sind, die die Personen gerade benötigen bzw. welche auf die jeweiligen Personen optimiert ist. Thus, not only the total brightness, measured by the first light sensor arrangement, can be kept at a set constant value with such an LED illumination system, regardless of how the ambient light changes, but it can also be adjusted with the aid of the second light sensor arrangement and a corresponding change Color temperature of the LED lighting system, the melanopically effective blue component in the light are kept constant. In this way it can be ensured that the persons located in a room are exposed to a precisely defined brightness and melanopically effective light component which the persons are currently in need of or which is optimized for the respective persons.
Zusätzlich kann das LED-Beleuchtungssystem auch noch weitere LED-Anordnungen aufweisen, die beispielsweise dazu dienen, weitere Lichteffekte zu erreichen. Beispielsweise könnte eine erste Gruppe von LED-Anordnungen mit einer warmweißen und einer kaltweißen LED-Anordnung ein erstes Leuchtmodul bilden, das wie oben beschrieben gesteuert wird, um in einem Raum eine gewünschte Grundhelligkeit und einen gewünschten melanopisch wirksamen Lichtanteil festzulegen. Eine weitere Gruppe von LED- Anordnungen kann dann ein weiteres Leuchtmodul bilden, um beispielsweise als Wall- Washers eine Wand oder bevorzugt die Decke des Raums zusätzlich zu beleuchten, um z. B. eine Art Himmelssimulation durchzuführen. In addition, the LED lighting system can also have other LED arrangements that serve, for example, to achieve further lighting effects. For example, a first group of LED arrays having a warm white and a cold white LED array could form a first light module that is controlled as described above to define a desired fundamental brightness and a desired melanopically effective proportion of light in a room. A further group of LED arrangements can then form another lighting module, for example as a wall lamp. Washers a wall or prefers to illuminate the ceiling of the room in addition to z. B. perform a kind of sky simulation.
Mindestens eine weitere LED-Anordnung kann aus folgenden Farbtemperaturen ausgewählt sein: At least one further LED arrangement can be selected from the following color temperatures:
- warm weiß  - warm white
- kaltweiß  - cool white
- blau  - blue
- amberfarben.  - amber-colored.
Zu einer Himmelssimulation werden vorzugsweise zumindest vier weitere LED- Anordnungen in einer Gruppe verwendet, welche die oben genannten Lichtfarben bzw. Farbtemperaturen aufweisen. Vorzugsweise werden die LED-Anordnungen für blaue Farben gemeinsam mit den kaltweißen und die für amber gemeinsam mit den warmweißen LEDs betrieben. Selbstverständlich ist es auch möglich, beliebige weitere LED- Anordnungen in das LED-Beleuchtungssystem einzubinden und in der erfindungsgemäßen Weise zu regeln, wie beispielsweise rot, gelb, grün etc. For a sky simulation, preferably at least four further LED arrangements in a group are used, which have the abovementioned light colors or color temperatures. Preferably, the blue color LED assemblies operate together with the cold white and amber together with the warm white LEDs. Of course, it is also possible to incorporate any other LED arrangements in the LED lighting system and to regulate in the manner according to the invention, such as red, yellow, green, etc.
Wie bereits erwähnt werden bevorzugt die Farbtemperatur und die Helligkeit des vom LED-Beleuchtungssystem abgegebenen Lichts gemäß einer Spektrums- Steuerungsfunktion gesteuert. Mit Hilfe der Regeleinrichtung und den Lichtsensoranordnungen kann dafür gesorgt werden, dass die gewünschte Farbtemperatur und Helligkeit jeweils eingehalten werden. Bei dieser Spektrums-Steuerungsfunktion handelt es sich ganz besonders bevorzugt, wie beschrieben, um eine melanopisch wirksame, zeitabhängige, insbesondere zirkadiane Spektrums-Steuerungsfunktion, welche auf optischem Wege durch die Lichtfarbe bzw. den Blauanteil auf den Melatonin-Haushalt des Benutzers wirken kann. As already mentioned, the color temperature and the brightness of the light emitted by the LED lighting system are preferably controlled according to a spectrum control function. With the help of the control device and the light sensor arrangements can be ensured that the desired color temperature and brightness are respected. As described above, this spectral control function is most preferably a melanopically effective, time-dependent, in particular circadian spectrum control function which can optically influence the user's melatonin budget by the light color or the blue component.
Die Steuereinheit des LED-Beleuchtungssystems kann zur Einstellung eines festen Helligkeitswerts oder/oder eines festen Farbtemperaturwerts oder zur Veränderung einer Spektrums-Steuerungsfunktion, insbesondere Spektrums-Steuerungskurve, wie erwähnt mit einer geeigneten Benutzerschnittstelle versehen sein. Diese kann beispielsweise in ein Gehäuse der LED-Leuchte oder in ein separates Steuerungsgehäuse eingebaut sein, ggf. gemeinsam mit den Sensoren. Vorzugsweise kann die Steuereinheit auch über eine Fernbedienung, besonders bevorzugt über eine App eines Mobilfunkgeräts, insbesondere Smartphones, oder dergleichen, angesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit einen Webserver beinhalten, der Webseiten zur Verfügung stellt worüber die Steuereinheit bedient wird. The control unit of the LED lighting system may be provided with a suitable user interface for setting a fixed brightness value or / or a fixed color temperature value or for changing a spectrum control function, in particular a spectrum control curve. This can for example be installed in a housing of the LED light or in a separate control housing, possibly together with the sensors. Preferably, the control unit can also be controlled via a remote control, particularly preferably via an app of a mobile device, in particular smartphones, or the like. Alternatively, the control unit include a web server that provides web pages on which the control unit is operated.
Bezüglich der Merkmale der möglichen Funktionen der Leuchtensteuerung, der Leuchtmittelanordnungen, insbesondere mit dem Kaltlicht und dem Warmlicht, der Benutzerschnittstelle, der App-Funktionen bzw. Fernsteuerungsmöglichkeiten der Standleuchte, der verschiedenen zeitabhängigen Steuerungsfunktionen wird auf die DE 10 2014 1 15 076, die DE 10 2014 1 15 079, die DE 10 2014 1 15 082, die DE 10 2014 1 15 085 und die DE 10 2014 1 15 226 verwiesen, in denen diese diversen Merkmale detailliert erläutert werden. Die besagten Funktionen der in diesen Dokumenten beschriebenen Leuchten können jeweils bevorzugt auch im Rahmen des hier vorliegenden LED- Beleuchtungssystems realisiert werden, abgesehen davon, dass nun auf eine Pulsweitenmodulation zur Regelung des Lichts durch die LED-Anordnungen gänzlich verzichtet werden kann. Der Offenbarungsgehalt aller zuvor genannten Schriften soll daher ausdrücklich hiermit vollumfänglich inkorporiert werden. With regard to the features of the possible functions of the luminaire control, the illuminant arrangements, in particular with the cold light and the warm light, the user interface, the app functions or remote control options of the floor lamp, the various time-dependent control functions is to DE 10 2014 1 15 076, DE 10 DE 10 2014 1 15 082, DE 10 2014 1 15 085 and DE 10 2014 1 15 226, in which these various features are explained in detail. The said functions of the luminaires described in these documents can in each case preferably also be realized in the context of the LED illumination system present here, apart from the fact that pulse width modulation for regulating the light by the LED arrangements can now be completely dispensed with. The disclosure of all aforementioned documents is therefore expressly incorporated herein by reference.
Dies gilt insbesondere für die zeitabhängige, vorzugsweise zirkadiane Steuerungsfunktionen und deren Initialisierung im Rahmen einer Initialisierungsprozedur und/oder dem Aufbau einer„lernfähigen" Steuerung, bei der nach dem Empfang eines Veränderungssignals von einer Benutzerschnittstelle die Spektrums-Steuerungskurve nicht nur lokal modifiziert wird, sondern diese lokale Modifikation zumindest teilweise bei einem nachfolgenden erneuten Durchlauf der Spektrums-Steuerungskurve automatisch berücksichtigt wird, wie dies in der DE 10 2014 1 15 079 ausführlich erläutert wird. This applies in particular to the time-dependent, preferably circadian control functions and their initialization in the context of an initialization procedure and / or the construction of an "adaptive" control in which after receiving a change signal from a user interface, the spectrum control curve is not only locally modified, but this local modification is at least partially automatically taken into account in a subsequent re-run of the spectrum control curve, as explained in detail in DE 10 2014 1 15 079.
Ebenso gilt dies für die Verwendung eines Zufallssteuerungsmusters (mit Hilfe von Zufallswerten und/oder Pseudo-Zufallswerten und/oder Quasi-Zufallswerten, d. h. mit für die Steuerung erzeugten echten oder scheinbaren Zufallszahlen) für die Spektrums- Steuerungsfunktion und die Gruppierung von mehreren LED-Anordnungen in verschiedenen Leuchtmodulen, wobei jeweils die LED-Anordnungen verschiedener Leuchtmodule unter Nutzung verschiedener Modul-Steuerungsfunktionen gesteuert werden können und dabei vorzugsweise eines der Leuchtmodule so angesteuert wird, dass ein Himmelsbeleuchtungsszenarium (insbesondere unter Verwendung eines Zufallssteuerungsmusters) simuliert wird. Dies ist in der DE 10 2014 1 15 082 ausführlich erläutert. This also applies to the use of a random control pattern (with the aid of random values and / or pseudo-random values and / or quasi-random values, ie with real or apparent random numbers generated for the control) for the spectrum control function and the grouping of several LED arrangements in different lighting modules, wherein in each case the LED arrangements of different lighting modules can be controlled using different module control functions and preferably one of the lighting modules is controlled so that a sky lighting scenario (in particular using a random control pattern) is simulated. This is explained in detail in DE 10 2014 1 15 082.
Bevorzugt wird auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung das LED-Beleuchtungssystem insbesondere so ausgebildet, dass es eine Boost-Funktion bzw. Boost-Taste an der Benutzerschnittstelle bietet, wie dies in der DE 10 2014 1 15 076 erläutert wird. Hierbei wird auf ein als„Boost-Signal" bezeichnetes temporäres Kurzzeitdosisveränderungssignal hin, welches der Benutzer durch Betätigung der„Boost-Taste" auslösen kann, zumindest eine LED-Anordnung für eine vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne - abweichend von der eigentlich vorgegebenen Steuerungsfunktion - vorübergehend so angesteuert, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder der Anteil des Lichts dieser LED-Anordnung innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen einen bestimmten Mindestanteil beträgt. Nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs- Zeitspanne werden die LED-Anordnungen gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert, dass das Gesamtlichtspektrum bzw. die Gesamtfarbtemperatur wieder der vorgegebenen Spektrums-Steuerungskurve entspricht. Beispielsweise kann so dafür gesorgt werden, dass kurzzeitig die Ausgabe des melanopisch wirksamen Blaulichtanteils erhöht, gegebenenfalls maximiert wird, und so temporär für eine größere Unterdrückung des Melatoninausstoßes gesorgt wird, wodurch das Serotonin ansteigt und der Nutzer etwas wacher und frischer wird. Umgekehrt kann auch der wirksame Blauanteil minimiert werden, indem bevorzugt das Licht der anderen Frequenzen, beispielsweise rotes Licht, stark erhöht wird, um so die Wirkung des Melatonins zu verstärken und zu einer Beruhigung zu führen. In beiden Fällen kann der Nutzer auf unvorhergesehene Abweichungen im Tagesablauf durch kurzzeitige Umstellung der an sich für ihn optimal eingestellten Spektrums-Steuerungskurve reagieren. In the context of the present invention, the LED illumination system is also preferably designed such that it has a boost function or boost button offers the user interface, as explained in DE 10 2014 1 15 076. In this case, at least one LED arrangement for a predefined dose change period-unlike the actually predefined control function-is temporarily activated in response to a temporary short-term dose change signal called the "boost signal" which the user can actuate by actuating the "boost key" is driven so that it is operated at a predetermined minimum power or the proportion of the light of this LED array within the total light spectrum of the LED assemblies is a certain minimum proportion. After expiration of the predefined dosage change time period, the LED arrangements are controlled according to a predetermined control rule so that the total light spectrum or the total color temperature again corresponds to the predetermined spectrum control curve. For example, care can be taken to briefly increase, possibly maximize, the output of the melanopically-effective blue light portion, thus temporarily providing greater suppression of melatonin output, thereby increasing serotonin and making the user a little more awake and fresher. Conversely, the effective blue level can also be minimized by preferentially increasing the light of other frequencies, such as red light, to enhance the effect of melatonin and to calm it. In both cases, the user can react to unforeseen deviations in the daily routine by short-term conversion of the optimal for him set spectrum control curve.
Weiterhin kann eine Benutzerschnittstelle an der LED-Leuchte in Form eines Bedienmoduls aufgebaut sein, wie es in der DE 10 2014 1 15 085 beschrieben wird. Furthermore, a user interface can be constructed on the LED light in the form of an operating module, as described in DE 10 2014 1 15 085.
Ebenso können auch hier, wie in der DE 10 2014 1 15 226 beschrieben, an den LED- Anordnungen bei Bedarf elektronische Schutzelemente, vorzugsweise bidirektionale Suppressordioden, von einer Kühlfläche der LED zu deren Anode oder deren Kathode oder zu einer Elektronikmasse zwischengeschaltet werden, um für einen Schutz gegen Überspannungen zu sorgen. Likewise, as described in DE 10 2014 1 15 226, electronic protection elements, preferably bidirectional suppressor diodes, can be interposed on the LED arrays from a cooling surface of the LED to its anode or its cathode or to an electronic ground, if required to provide protection against overvoltages.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild eines möglichen elektronischen Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels eines LED-Beleuchtungssystems mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures with reference to embodiments. The same components are provided with identical reference numerals in the various figures. The figures are usually not to scale. Show it: 1 shows a block diagram of a possible electronic construction of a first exemplary embodiment of an LED lighting system with an exemplary embodiment of a control device according to the invention, FIG.
Figur 2 eine Darstellung einer Heilempfindlichkeitskurve, welche die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges wiedergibt, und einer Kurve für die zirkadiane Wirkungsfunktion, welche das Aktionsspektrum des Melanopsin- Fotorezeptors des Auges bzw. die melanopische spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges angibt, FIG. 2 shows a representation of a curative sensitivity curve which represents the spectral sensitivity of the human eye and a curve for the circadian effect function which indicates the action spectrum of the melanopsin photoreceptor of the eye or the melanopic spectral sensitivity of the human eye.
Figur 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Lichtsensoranordnung, wie sie auch in einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für ein LED- Beleuchtungssystem eingesetzt werden kann, 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a light sensor arrangement, as can also be used in a control device according to the invention for an LED lighting system, FIG.
Figur 4 ein Blockschaltbild eines möglichen elektronischen Aufbaus eines zweiten Figure 4 is a block diagram of a possible electronic construction of a second
Ausführungsbeispiels eines LED-Beleuchtungssystems mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,  Embodiment of an LED lighting system with an embodiment of a control device according to the invention,
Figur 5 eine sehr vereinfachte schematische Darstellung einer LED-Leuchte als Beispiel für ein LED-Beleuchtungssystem, in dem die erfindungsgemäße Regeleinrichtung genutzt werden kann. Figure 5 is a very simplified schematic representation of an LED lamp as an example of an LED lighting system in which the control device according to the invention can be used.
Bei dem LED-Beleuchtungssystem 100, dessen Blockschaltbild in Figur 1 dargestellt ist, handelt es sich um ein relativ einfaches LED-Beleuchtungssystem 100 mit einer warmweißen LED-Anordnung Lw sowie einer kaltweißen LED-Anordnung Lk. Jede dieser LED- Anordnungen Lw, Lk kann mehrere gemeinsam bestromte LEDs umfassen. Hier bestehen die LED-Anordnungen Lw, Lk zum Beispiel aus jeweils einer LED-Gruppe mit mehreren in Reihe geschalteten LEDs (nicht dargestellt). Die kaltweiße LED-Anordnung Lk enthält LEDs, welche kaltweißes Licht mit einem starken Maximum im blauen Bereich um 460 nm abgeben. Beispielsweise kann es sich hierbei um LEDs vom Typ XHP35 KW der Firma Cree handeln. Die warmweiße LED-Anordnung Lw enthält LEDs, welche mehr warmweißes Licht mit einem starken Maximum im gelb-roten Bereich um 600 nm abgeben. Beispielsweise kann es sich hierbei um LEDs vom Typ XHP35 WW der Firma Cree handeln. The LED lighting system 100, whose block diagram is shown in FIG. 1, is a relatively simple LED lighting system 100 with a warm white LED arrangement L w and a cold white LED arrangement L k . Each of these LED arrays L w , L k may comprise a plurality of commonly energized LEDs. Here, the LED arrays L w , L k, for example, each consist of an LED group with a plurality of LEDs connected in series (not shown). The cool white LED array L k contains LEDs that emit cold white light with a strong maximum in the blue region around 460 nm. For example, these may be LEDs of the XHP35 KW type from Cree. The warm white LED array L w contains LEDs that emit more warm white light with a strong maximum in the yellow-red area around 600 nm. For example, these can be XHP35 WW LEDs from Cree.
Um die Intensität dieser LED-Anordnungen Lw, Lk auf einen vorgebbaren Wert zu regeln, dient eine Regeleinrichtung 1. Diese umfasst für jede der beiden LED-Anordnungen Lw, Lk eine eigene Regelanordnung 2, mit der dafür gesorgt wird, dass der Strom lw bzw. Ik durch die jeweilige LED-Anordnung Lw, Lk auf einem konstanten Wert gehalten wird, wobei dieser in Abhängigkeit von einem Intensitätssteuersignal ISW, ISk vorgegeben wird. Dabei sind beide Regelanordnungen 2 im Prinzip identisch aufgebaut. In order to regulate the intensity of these LED arrays L w , L k to a predefinable value, a control device 1 is used. For each of the two LED arrays L w , this comprises L k is a separate control arrangement 2, with which it is ensured that the current l w or I k is held by the respective LED array L w , L k at a constant value, this in response to an intensity control signal IS W , IS k is specified. Both control arrangements 2 are constructed identically in principle.
Jede dieser Regelanordnungen 2 umfasst zunächst eine Stromsensoreinrichtung 3, beispielsweise mit einem einfachen Messwiderstand bzw. Shunt, mit dem der jeweilige Ist- Strom lw, lk durch die betreffende LED-Anordnung Lw, Lk gemessen wird. Ausgangswert dieser Stromsensoreinrichtung 3 ist dann ein Ist-Strom-Signal Uw, Uk in Form eines Spannungswerts, welcher den durch die LED-Anordnung Lw, Lk jeweils fließenden Strom lw, lk repräsentiert. Dieses Ist-Strom-Signal Uw, Uk wird an den Eingang eines digital programmierbaren Verstärkers 4 der jeweiligen Regelanordnung 2 gegeben. Bei diesem digital programmierbaren Verstärker 4 handelt es sich hier bevorzugt um einen Programmable Gain Amplifier 4 oder einen Spannungsverstärker mit digitalem Potentiometer (im Folgenden wird dieser programmierbare Verstärker auch kurz„PGA" genannt, unabhängig davon, ob es sich um einen Programmable Gain Amplifier oder einen Spannungsverstärker mit digitalem Potentiometer handelt). Dieser verstärkt den Spannungswert bzw. das Ist- Strom-Signal Uw, Uk jeweils mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von dem auf einem hierfür vorgesehenen Eingang des PGA 4 jeweils vorgegebenen Intensitätssteuersignal ISW, ISk. Das vom PGA 4 jeweils um den Verstärkungsfaktor verstärkte, d. h. modifizierte Ist-Strom-Signal UMW, UMk wird dann als Rückkopplungswert an eine Konstantstromquelle 5 übergeben, welche entsprechend den Strom lw, lk durch die jeweilige LED-Anordnung Lw, Lk regelt. In diesen Regelanordnungen wird also durch die Verstärkung des gemessenen Ist-Strom-Signals Uw, Uk entsprechend dem Verstärkungsfaktor dem Stromregler 5 ein anderes Ist-Strom-Signal UMW, UMk vorgespielt, als es tatsächlich vorliegt, woraufhin der Stromregler 5 entsprechend seiner Regelfunktion den tatsächlich fließenden Strom lw, lk entsprechend verändert. Bei einem bevorzugten Verstärkungsfaktor > 1 des PGA 4 wird dem Stromregler 5 ein erhöhtes Ist-Strom-Signal UMW, UMk vorgespielt und daher der Strom lw, lk entsprechend verringert, d. h. die jeweilige LED- Anordnung Lw, Lk gedimmt. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, dem PGA 4 einen Verstärkungsfaktor < 1 vorzugeben, wodurch dann dafür gesorgt würde, dass der Strom lw, lk durch die LED-Anordnung Lw, Lk entsprechend erhöht wird. Each of these control arrangements 2 comprises firstly a current sensor device 3, for example, a simple measuring resistor or shunt, with which the respective actual current l w, l k is measured by the respective LED array L w, L k. Output value of this current sensor device 3 is then an actual current signal U w , U k in the form of a voltage value which represents the current flowing through the LED array L w , L k each current l w , l k . This actual current signal U w , U k is applied to the input of a digitally programmable amplifier 4 of the respective control arrangement 2. This digitally programmable amplifier 4 is preferably a programmable gain amplifier 4 or a voltage amplifier with a digital potentiometer (hereinafter this programmable amplifier is also called "PGA" for short, irrespective of whether it is a programmable gain amplifier or a programmable gain amplifier) This amplifier amplifies the voltage value or the actual current signal Uw, U k in each case with a specific amplification factor as a function of the intensity control signal IS W , IS k respectively given on an input of the PGA 4 provided for this purpose from the PGA 4 amplified respectively by the amplification factor, that is, modified actual current signal UM W, UM k is then passed as a feedback value to a constant current source 5, which in accordance with the current l w, l k by the respective LED array L w, L k in these control arrangements is thus determined by the gain of the measured Actual current signal U w , U k according to the gain of the current controller 5, another actual current signal UM W to k played , as it actually exists, whereupon the current controller 5 according to its control function, the actual flowing current l w , l k changed accordingly. In a preferred gain factor> 1 of the PGA 4 to the current controller 5, a higher actual power signal UM W, UM k played and therefore the current l w, l k correspondingly reduced, that is, the respective LED array L w, L k dimmed , In principle, however, it would also be possible to predefine an amplification factor <1 for the PGA 4, which would then ensure that the current I w , I k is correspondingly increased by the LED arrangement L w , L k .
Wie bereits oben erwähnt, kann es sich sowohl bei der Stromsensoreinrichtung 3 als auch bei der Konstantstromquelle 5 jeweils um herkömmliche, im Handel kostengünstig erhältliche Komponenten handeln. Aufgrund der Tatsache, dass der einzige Eingriff in die Re- gelschleife mit Hilfe des Verstärkers 4 erfolgt, der zwischen die Stromsensoreinrichtung 3 und den Konstantstromregler 5 jeweils zwischengeschaltet ist, ist es nicht erforderlich, in das Innenleben dieser Komponenten 3, 5 einzugreifen. Auch ein entsprechender PGA 4 ist kostengünstig als fertige Komponente erhältlich. As already mentioned above, each of the current sensor device 3 and the constant current source 5 can be conventional components that are commercially available at low cost. Due to the fact that the only interference with the Gelschleife done with the aid of the amplifier 4, which is interposed between the current sensor device 3 and the constant current regulator 5 respectively, it is not necessary to intervene in the inner workings of these components 3, 5. Also, a corresponding PGA 4 is inexpensive available as a finished component.
Mit Hilfe der Regelanordnung 2 kann also dafür gesorgt werden, dass die jeweiligen LED- Anordnungen Lw, Lk mit einem definierten konstanten Strom lw, lk versorgt werden, welcher lediglich von dem Intensitätssteuersignal ISW, ISk bestimmt wird, das dem PGA 4 vorgegeben wird. Solange dieses Intensitätssteuersignal ISW, ISk konstant ist, ist auch der Strom lw2, lk durch die jeweilige LED-Anordnung Lw, Lk konstant. With the help of the control arrangement 2 can thus be ensured that the respective LED arrays L w , L k are supplied with a defined constant current l w , l k , which is determined only by the intensity control signal IS W , IS k , which is the PGA 4 is specified. As long as this intensity control signal IS W , IS k is constant, and the current l w2 , l k by the respective LED array L w , L k is constant.
Bei den Intensitätssteuersignalen ISW, ISk handelt es sich um digitale Signale, mit denen die PGAs 4 programmiert werden. Hierfür sind die PGAs 4 jeweils mit einem Buseingang, vorzugsweise SPI oder I2C, an den Bus 12 angeschlossen, der wiederum mit einer Steuereinheit 10, hier in Form eines programmierbaren MikroControllers 10, verbunden ist. Über diesen Bus 12 werden an die PGAs 4 der einzelnen Regelanordnungen 2 für die verschiedenen LED-Anordnungen Lw jeweils die digitalen Intensitätssteuersignale ISW, ISk übergeben. Das System ist, wie später noch im Zusammenhang mit Figur 4 gezeigt wird, beliebig skalierbar, d. h. es können an den Bus 12 nahezu beliebig viele LED- Anordnungen Lw, Lk jeweils mit eigenen Regelanordnungen 2 angeschlossen werden. The intensity control signals IS W , IS k are digital signals with which the PGAs 4 are programmed. For this purpose, the PGAs 4 each with a bus input, preferably SPI or I2C, connected to the bus 12, which in turn is connected to a control unit 10, here in the form of a programmable microcontroller 10. Via this bus 12, the digital intensity control signals IS W , IS k are respectively transferred to the PGAs 4 of the individual control arrangements 2 for the different LED arrangements L w . The system is, as will be shown later in connection with Figure 4, scalable, ie it can be connected to the bus 12 almost any number of LED arrays L w , L k each with its own control arrangements 2.
Im MikroController 10 werden die für die einzelnen LED-Anordnungen Lw, Lk benötigten Intensitätssteuerwerte ISW, ISk gemäß vorgegebenen Regeln berechnet, so dass beispielsweise das ausgegebene„Gesamtlicht", d. h. die Mischung des von den beiden LED- Anordnungen Lw, Lk ausgegebenen Lichts, eine gewünschte Gesamthelligkeit und eine gewünschte Gesamtfarbtemperatur (innerhalb der möglichen Grenzen) aufweist. Insbesondere kann hierdurch auch der Blauanteil des Gesamtlichts eingestellt werden. Wie oben beschrieben, kann dabei die Vorgabe durch einen Benutzer erfolgen, d. h. dieser kann konkrete Werte für die Gesamthelligkeit und die Gesamtfarbtemperatur eingeben. Mittels des Mikrocontrollers 10 kann aber auch die Steuerung oder Regelung der aktuellen Gesamthelligkeit und Gesamtfarbtemperatur gemäß einer vom Benutzer vorgegebenen und/oder voreingestellten Spektrums-Steuerungsfunktion, insbesondere Spektrums- Steuerungskurve, erfolgen, wobei es sich beispielsweise um eine zirkadiane Kurve handeln kann, wie dies ebenfalls oben erläutert wurde. Um die verschiedenen Parameter vorzugeben, z. B. direkte aktuelle Werte für die Gesamthelligkeit und/oder Gesamtfarbtemperatur oder die Parameterwerte für die Spekt- rums-Steuerungsfunktion, kann die Steuereinheit 10 signaltechnisch an eine Benutzerschnittstelle angeschlossen sein. Dies ist zum einen beispielsweise über eine beliebige drahtlose Schnittstelle möglich, hier beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle 13, welche eine Verbindung zu einem Smartphone des Benutzers herstellt, auf dem eine entsprechende App als Benutzerschnittstelle bzw. Fernbedienung installiert ist, an der der Benutzer beispielsweise eine Spektrums-Steuerungsfunktion auswählen und/oder modifizieren kann, konkrete aktuelle Werte vorgeben kann, den Boost-Modus einstellen kann etc. In the microcontroller 10 required for the individual LED arrays L w, L k intensity control values are IS W, calculated IS k in accordance with predetermined rules so that for example, the output "total light" that is, the mixture of the two LED arrays L w, has L k output light, a desired overall brightness and a desired overall color temperature (within the possible limits). in particular, this is the blue part of the total light can also be set. As described above, while the specification can be performed by a user, ie it can concrete values for By means of the microcontroller 10, however, it is also possible to control or regulate the current overall brightness and overall color temperature in accordance with a spectrum control function specified by the user and / or preset spectral control curve, in particular a spectrum control curve diane curve, as discussed above. To specify the various parameters, eg. B. direct current values for the total brightness and / or total color temperature or the parameter values for the Spectrum control function, the control unit 10 may be connected by signal technology to a user interface. This is possible, for example, via any wireless interface, here for example a Bluetooth interface 13, which establishes a connection to a smartphone of the user, on which a corresponding app is installed as a user interface or remote control, where the user, for example, a spectrum Control function can select and / or modify, can specify concrete current values, can set the boost mode, etc.
Zusätzlich weist das LED-Beleuchtungssystem auch eine geräteeigene Benutzerschnittstelle mit Bedientasten 14 auf, von denen hier nur eine dargestellt ist. Weitere Parameter, die zur Berechnung der aktuellen Intensitätssteuersignale ISW, ISk genutzt werden können, können von Sensoren 15 kommen, die beispielsweise Umgebungsparameter messen. Im vorliegenden Fall wird, als ein Beispiel, ein Nahbewegungssensor, konkret ein Radarsensor 15, verwendet, der feststellt, ob sich in einem Bereich um das LED- Beleuchtungssystem 100 (also beispielsweise in dem Raum, in dem sich das LED- Beleuchtungssystem 100 befindet) überhaupt ein Benutzer aufhält, oder ob das LED- Beleuchtungssystem 100 ganz ausgeschaltet werden kann. Andere Sensoren sind ebenso möglich. In addition, the LED lighting system also has a device-specific user interface with control buttons 14, only one of which is shown here. Further parameters which can be used to calculate the current intensity control signals IS W , IS k can come from sensors 15 which, for example, measure environmental parameters. In the present case, as an example, a proximity sensor, specifically a radar sensor 15, is used, which determines whether there is an area around the LED lighting system 100 (that is, for example, in the room where the LED lighting system 100 is located). even a user stops, or whether the LED lighting system 100 can be turned off completely. Other sensors are also possible.
Zwei weitere Sensoren sind hier verschiedene Lichtsensoranordnungen 20w, 20m, wobei eine der Lichtsensoranordnungen 20w dazu dient, das gesamte im Raum befindliche Licht einschließlich des von den LED-Anordnungen Lw, Lk selbst abgegebenen Lichts, also einen Gesamtintensitätswert, zu messen, und der andere Lichtsensor 20m dazu dient, den Blauanteil innerhalb dieses Lichts zu messen. Dabei wird dafür gesorgt, dass das von der ersten Lichtsensoranordnung 20w gemessene Licht mit der spektralen Augenempfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtet wird bzw. dass nur eine mit dieser spektralen Empfindlichkeit des menschliches Auges gewichtete physikalische Strahlungsleistung gemessen wird. Dies ist mit beispielsweise der Silizium Photodiode BPW21 der Firma Os- ram möglich. Sie hat das erforderliche optische Filter bereits integriert. Eine diese spektrale Augenempfindlichkeit widerspiegelnde sogenannte „V-Lambda-Kurve" (internationale spektrale Hellempfindlichkeitskurve) ν(λ) ist in Figur 2 dargestellt (relative Werte). Diese erste Lichtsensoranordnung 20w kann daher auch als Beleuchtungsstärkesensor 20w bezeichnet werden. Die zweite Lichtsensoranordnung 20m zur Messung des Blauanteils bzw. Blaulichtanteils wirkt dagegen als melanopischer Lichtsensor 20m, da sie im Wesent- liehen den Anteil des Lichtes detektiert, welcher der melanopischen spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges entspricht. Für die Bewertung der biologischen Wirksamkeit von Lichtquellen wird heutzutage das Aktionsspektrum des Melanopsin- Photorezeptors für die zirkadiane Wirkungsfunktion smei(A) zugrunde gelegt. Die entsprechende Kurve ist ebenfalls in Figur 2 dargestellt (relative Werte). Auch hierfür gibt es handelsübliche Photosensoren und optische Filter, die zumindest näherungsweise dieser Kurve smei(A) entsprechen bzw. eine gute Näherung sind, beispielsweise die Photodiode des Typs S6482 der Firma Hamamatsu, ebenfalls mit integriertem optischen Filter. Die Kurven in Figur 2 sind der Publikation„licht.wissen 19", Wirkung des Lichts auf den Menschen, Seite 21 , Bild 26, der Fördergemeinschaft Gutes Licht, Frankfurt am Main, März 2014, entnommen. In anderen Veröffentlichungen ist die zirkadiane Wirkungsfunktion noch etwas in Richtung kürzerer Wellenlängen verschoben mit einem Maximum bei ca. 455 nm. Two further sensors here are different light sensor arrangements 20 w , 20 m , one of the light sensor arrangements 20 w serving to measure the total light in space, including the light emitted by the LED arrangements L w , L k itself, ie an overall intensity value, and the other light sensor serves 20 m to measure the blue component in this light. In this case, it is ensured that the light measured by the first light sensor arrangement 20 w is weighted with the spectral eye sensitivity of the human eye or that only a physical radiation power weighted with this spectral sensitivity of the human eye is measured. This is possible with, for example, the silicon photodiode BPW21 from Osram. She has already integrated the required optical filter. One of these spectral sensitivity of the eye reflecting so-called "luminosity function" (international spectral luminous efficiency curve) ν (λ) is shown in Figure 2 (relative values). This first light sensor assembly 20 w can therefore be referred to as illuminance sensor 20 w. The second light sensor arrangement By contrast, 20 m for the measurement of the blue component or blue light component acts as a melanopic light sensor 20 m since it essentially the proportion of light corresponding to the melanopic spectral sensitivity of the human eye was detected. For the evaluation of the biological effectiveness of light sources, the action spectrum of the melanopsin photoreceptor for the circadian effect function s me i (A) is used today. The corresponding curve is also shown in FIG. 2 (relative values). Again, there are commercially available photo-sensors and optical filters, the m corresponding to at least approximately this curve s ei (A) or a good approximation are, for example, the photodiode of the type S6482 Hamamatsu, also with integrated optical filters. The curves in Figure 2 are taken from the publication "licht.wissen 19", Effects of Light on Humans, page 21, Figure 26, the Fördergemeinschaft Gutes Licht, Frankfurt am Main, March 2014. In other publications, the circadian effect function is still slightly shifted towards shorter wavelengths with a maximum at about 455 nm.
Mit Hilfe dieser beiden Lichtsensoranordnungen 20w, 20m ist es nun möglich, dafür zu sorgen (wenn die Sensorelemente der Lichtsensoranordnungen 20w, 20m an entsprechend geeigneten Stellen positioniert sind), das Gesamtlicht, dem der Benutzer ausgesetzt ist, entsprechend dem Gesamtintensitätswert und entsprechend dem melanopisch wirksamen Blaulichtanteil zu regeln. Nimmt beispielsweise das Umgebungslicht ab, kann dafür gesorgt werden, dass die Gesamthelligkeit des von den beiden LED-Anordnungen Lw, Lk abgegebenen Lichts erhöht wird, um das Abnehmen des Umgebungslichts auszugleichen und einen gemäß einer Spektrums-Steuerungsfunktion vorgegebenen Gesamthelligkeits- wert wieder zu erreichen. Das Gleiche gilt, wenn das Umgebungslicht zunimmt. Mit Hilfe des melanopischen Lichtsensors 20m kann dafür gesorgt werden, dass, wenn der Blaulichtanteil absinkt, mit Hilfe der Steuereinrichtung 10 dafür gesorgt wird, dass die kaltweiße LED-Anordnung Lk mit einem höheren Strom betrieben wird und daher mehr Blaulichtanteil im Gesamtlicht des LED-Beleuchtungssystems 100 enthalten ist. Um dabei den Gesamtintensitätswert konstant zu halten, kann entsprechend der Strom durch die warmweiße LED-Anordnung Lw reduziert werden. Umgekehrt kann bei einer ungewünschten Erhöhung des melanopisch wirksamen Blaulichtanteils dafür gesorgt werden, dass der Strom durch die warmweiße LED-Anordnung Lw ansteigt und durch die kaltweiße LED- Anordnung Lk entsprechend absinkt, um den Anstieg im Blaulichtanteil durch Änderung der Gesamtfarbtemperatur des Lichts des durch die Regeleinrichtung 1 geregelten LED- Beleuchtungssystems 100 zu kompensieren. Die Lichtsensoranordnungen können sowohl in der Leuchte, z.B. hinter einem Fenster der Bedieneinheit 106 angeordnet sein, oder auch als externe, vorzugsweise portable Komponente oder in einer portablen, netzunab- hängigen, ggf. batteriebetriebene Bedieneinheit. Sie kann beispielsweise auf dem Arbeitsplatz, Schreibtisch oder im beleuchteten Raum positioniert sein. In diesem Fall kommunizierten die Sensoranordnungen bzw. die Bedieneinheit mit der oder den Leuchte(n) vorzugsweise drahtlos über Bluetooth Low Energy oder WLAN. With the aid of these two light sensor arrangements 20 w , 20 m , it is now possible to provide (if the sensor elements of the light sensor arrangements 20 w , 20 m are positioned at appropriate locations), the total light to which the user is exposed, corresponding to the total intensity value and according to the melanopically effective blue light component. If, for example, the ambient light decreases, it can be ensured that the total brightness of the light emitted by the two LED arrays L w , L k is increased in order to compensate for the decrease in the ambient light and to restore a total brightness value predetermined according to a spectrum control function to reach. The same applies if the ambient light increases. With the help of the melanopic light sensor 20 m it can be ensured that, when the blue light component decreases, care is taken with the aid of the control device 10 that the cold white LED arrangement L k is operated with a higher current and therefore more blue light component in the total light of the LED Lighting system 100 is included. In order to keep the total intensity value constant, can be reduced by the warm white LED array w L corresponding to the current. Conversely, if the melanopically effective blue light component is undesirably increased, the current through the warm white LED array L w increases and decreases correspondingly by the cold white LED array L k , to reduce the increase in the blue light level by changing the overall color temperature of the light to compensate by the control device 1 controlled LED lighting system 100. The light sensor arrangements can be arranged both in the luminaire, eg behind a window of the operating unit 106, or else as an external, preferably portable component or in a portable, network-independent pending, possibly battery-operated control unit. It can for example be positioned on the workstation, desk or in the illuminated room. In this case, the sensor arrangements or the operating unit with the light (s) preferably communicated wirelessly via Bluetooth low energy or WLAN.
Zur Erfassung der jeweiligen Messwerte bzw. -Signale von den Bedientasten 14 der Benutzerschnittstelle, den weiteren Sensoren 15 und den Lichtsensoranordnungen 20w, 20m könnte der Mikrocontroller jeweils A/D-Wandler aufweisen, um die analogen Signale zu übernehmen und dann digital zu verarbeiten bzw. es könnten entsprechende A D- Wandler vorgeschaltet sein. Vorzugsweise werden aber sowohl der Lichtmesswert LMW des Beleuchtungsstärkesensors 20w als auch der Lichtmesswert LMm des melanopischen Lichtsensors 20m und ebenso der Benutzereingabewert BW von den Bedientasten 14 der Benutzerschnittstelle oder die weiteren Signalwerte AW, beispielsweise ein Anwesenheitssignalwert AW eines Radarsensors 15 oder dergleichen, in Form von Frequenzsignalen ausgegeben. Die Werte bzw. Signale LMW, LMm, BW, AW werden hierzu beispielsweise zunächst an einen Multiplexer 1 1 übermittelt, der die Frequenzsignale mittels eines Zeitmultiplexverfahrens in ein gemeinsames Signal FS umwandelt, welches auf einen Eingang der Steuereinheit 10 gegeben wird. Somit ist das gesamte System auch auf Seiten der Eingangssignale für die Steuereinheit 10 relativ einfach skalierbar, d. h. es können mit nur geringem Aufwand beliebig viele Lichtsensoreinrichtungen 20w, 20m, Bedientasten 14 und sonstige Sensoren 15 abgefragt und deren Messwerte bzw. Eingabewerte digital verarbeitet und in der Berechnung der aktuellen Intensitätssteuersignale ISW, ISk berücksichtigt werden. W for detecting the respective measured values or signals from the operation buttons 14 of the user interface, the further sensors 15 and the light sensor assemblies 20, 20 m could be the microcontroller which each A / D converter, to apply the analog signals and then digital to process or it could be upstream of corresponding A D converter. Preferably, however, both the light measurement value LM W of the illuminance sensor 20 w and the light measurement value LM m of the melanopic light sensor 20 m and also the user input value BW from the operating keys 14 of the user interface or the further signal values AW, for example a presence signal value AW of a radar sensor 15 or the like, output in the form of frequency signals. The values or signals LM W, LM m, BW, AW be this example, first received, which converts the frequency signals by means of time division multiplexing in a common signal FS which is applied to an input of the control unit 10 to a multiplexer 1. 1 Thus, the entire system is relatively easy scalable also on the part of the input signals for the control unit 10, ie it can be queried with little effort any number of light sensor devices 20 w , 20 m , control buttons 14 and other sensors 15 and processed their measurements or input values digitally and be considered in the calculation of the current intensity control signals IS W , IS k .
Ein Beispiel für einen bevorzugten möglichen Aufbau einer Lichtsensoranordnung 20, welcher die von einem Lichtsensorelement D-ι, hier einer Photodiode D-ι, gemessenen Lichtmesswert LM in Form eines Frequenzsignals ausgibt, ist in Figur 3 dargestellt. Herkömmliche Beleuchtungsstärkesensoren wandeln den Photostrom der Photodiode 1 normalerweise in eine proportionale Spannung um. In der Lichtsensorelektronik 21 in Figur 3, welche auch in den Lichtsensoranordnungen 20w, 20m gemäß Figur 1 verwendet wird, wird stattdessen eine Integratorschaltung 22 in Kombination mit einem Schmitt-Trigger 23 verwendet und der damit Photostrom in eine proportionale Frequenz umgewandelt. Die Integratorschaltung 22 ist dabei mit einem Operationsverstärker 01 aufgebaut, dessen Ausgang über einen Kondensator C mit einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 01 verbunden ist. An diesem invertierenden Eingang ist auch die Photodiode D1 dauerhaft in Sperrrichtung gegenüber einer konstant definierten Vorspannung Uv in einer Größenordnung von 5 Volt geschaltet. Alternativ kann die Photodiode auch im Pho- tovoltaikbereich, also ohne Vorspannung betrieben werden. Fällt Licht auf die Photodiode D1 , fließt ein entsprechender Photostrom IP, wodurch der Fotostrom über den Integrationskondensators C des Integrators mit dem Operationsverstärkers 01 aufintegriert wird und entsprechend am Ausgang des Operationsverstärkers 01 eine Spannung proportional zum aufintegrierten Photostrom anliegt, bis die Schaltschwelle des nachgeschalteten Schmitt-Triggers 23 erreicht wird. An example of a preferred possible construction of a light sensor arrangement 20, which outputs the measured light value LM measured by a light sensor element D-1, here a photodiode D-1, in the form of a frequency signal, is shown in FIG. Conventional illuminance sensors normally convert the photocurrent of the photodiode 1 into a proportional voltage. In the light sensor electronics 21 in Figure 3, which is also used in the light sensor arrays 20 w , 20 m of Figure 1, an integrator circuit 22 is used in combination with a Schmitt trigger 23 instead and thus converted photocurrent into a proportional frequency. The integrator circuit 22 is constructed with an operational amplifier 01 whose output is connected via a capacitor C to an inverting input of the operational amplifier 01. At this inverting input and the photodiode D1 is permanently in the reverse direction against a constant defined bias voltage U v in connected to an order of 5 volts. Alternatively, the photodiode can also be operated in the photovoltaic range, ie without bias. If light falls on the photodiode D1, a corresponding photocurrent IP flows, whereby the photocurrent is integrated via the integration capacitor C of the integrator with the operational amplifier 01 and correspondingly at the output of the operational amplifier 01 a voltage proportional to the integrated photocurrent applied until the switching threshold of the downstream Schmitt- Triggers 23 is achieved.
Der Ausgang der Integratorschaltung 22 (bzw. des Operationsverstärkers 01 dieser Integratorschaltung 22) ist mit dem Eingang des Schmitt-Triggers 23 verbunden, dessen Schaltung hier zunächst eingangsseitig einen Widerstand R2 aufweist, der einem nicht invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 02 vorgeschaltet ist. Hier ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 02 auf Masse M gelegt und der Ausgang des Operationsverstärkers 02 des Schmitt-Triggers 23 ist in üblicher Weise über einen Widerstand R3 mit dem nicht invertierenden Eingang verbunden. Außerdem wird der Ausgang des invertierenden Schmitt-Triggers über einen weiteren Widerstand R1 und eine in Sperrrichtung liegende Diode D2 auf den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 01 der Integratorschaltung 22 zurückgeschaltet. The output of the integrator circuit 22 (or of the operational amplifier 01 of this integrator circuit 22) is connected to the input of the Schmitt trigger 23 whose circuit has a resistor R2 on the input side, which is connected upstream of a non-inverting input of a further operational amplifier 02. Here, the inverting input of the operational amplifier 02 is connected to ground M and the output of the operational amplifier 0 2 of the Schmitt trigger 23 is connected in a conventional manner via a resistor R3 to the non-inverting input. In addition, the output of the inverting Schmitt trigger via a further resistor R1 and a reverse diode D2 is switched back to the non-inverting input of the operational amplifier 01 of the integrator circuit 22.
Die Operationsverstärker 01 , 02 sind jeweils mit einer positiven Versorgungsspannung +UB und einer negativen Versorgungsspannungen -UB beschaltet. The operational amplifiers 01, 02 are each connected to a positive supply voltage + UB and a negative supply voltage -UB.
Diese Schaltung der Lichtsensorelektronik 21 funktioniert wie folgt: Die Photodiode D1 ist hier wie erwähnt dauerhaft in Sperrrichtung gegenüber einer konstant definierten Sperrspannung Uv geschaltet. Der Photostrom IP, welcher durch den Lichteinfall hervorgerufen wird, fließt dadurch kontinuierlich und unidirektional. Dieser Photostrom IP wird bei positiver Ausgangsspannung Ua in der invertierenden Integratorschaltung 22 aufintegriert, denn in diesem Fall sperrt die Diode D2. Die Integratorausgangsspannung ist auf den Eingang des nichtinvertierenden Schmitt-Triggers 23 gegeben, wobei die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers 23 am Ausgang des Operationsverstärkers 02 wieder als Eingangsspannung für die Integratorschaltung 22 verwendet wird. Erreicht die Ausgangsspannung der invertierenden Integratorschaltung 22 die negative Schwellspannung des Schmitt-Triggers 23, diese errechnet sich zu Ua R2/R3, wird dessen Ausgangsspannung wieder umgeschaltet auf die negative Ausgangsspannung, diese ist zumindest näherungsweise gleich der Versorgungsspannung der Operationsverstärker, und die Integration in der Integratorschaltung 22 erfolgt in umgekehrter Richtung. In diesem Fall leitet die Diode D2 und es wird über den kleinen Widerstand R1 sehr schnell wieder zurückintegriert, bis die negative Schwellspannung des Schmitt-Triggers 23 erreicht wird. Dann wird die Ausgangsspannung am Ausgang des Schmitt-Triggers 23 wieder positiv und der Vorgang beginnt von neuem. Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Rückintegration durch die Rückkopplung des Ausgangs des Schmitt-Triggers 23 auf den invertierenden Eingang der Integratorschaltung 22 über den Widerstand R1 und eine Diode D2 sehr schnell. Somit ergibt sich am Ausgang des Schmitt-Triggers 23 der von der Photodiode D1 gemessene Lichtmesswert in Form eines gewünschten Frequenzsignals, genauer gesagt, in Form eines Rechtecksignals, dessen Frequenz der High-Zeit zum Photostrom IP proportional ist, wobei die Low-Zeit vernachlässigbar kurz ist. Die Frequenz ist also zumindest näherungsweise proportional zum Photostrom. This circuit of the light sensor electronics 21 functions as follows: The photodiode D1 is here as mentioned permanently in the reverse direction against a constant defined reverse voltage U v connected. The photocurrent IP, which is caused by the incidence of light, thereby flows continuously and unidirectionally. This photocurrent IP is integrated with positive output voltage Ua in the inverting integrator circuit 22, because in this case the diode D2 is blocking. The integrator output voltage is applied to the input of the non-inverting Schmitt trigger 23, wherein the output voltage of the Schmitt trigger 23 at the output of the operational amplifier 02 is used again as input voltage for the integrator circuit 22. If the output voltage of the inverting integrator circuit 22 reaches the negative threshold voltage of the Schmitt trigger 23, this is calculated as Ua R2 / R3, its output voltage is switched back to the negative output voltage, this is at least approximately equal to the supply voltage of the operational amplifier, and the integration in the Integrator circuit 22 takes place in the reverse direction. In this case, the Diode D2 and it is very quickly integrated back again via the small resistor R1 until the negative threshold voltage of the Schmitt trigger 23 is reached. Then the output voltage at the output of the Schmitt trigger 23 becomes positive again and the process starts again. As already stated, the back integration takes place very quickly by the feedback of the output of the Schmitt trigger 23 to the inverting input of the integrator circuit 22 via the resistor R1 and a diode D2. Thus, at the output of the Schmitt trigger 23, the measured light value of the photodiode D1 in the form of a desired frequency signal, more precisely, in the form of a rectangular signal whose frequency of the high time to the photocurrent IP is proportional, the low-time negligible is. The frequency is thus at least approximately proportional to the photocurrent.
Dieses Rechtecksignal kann über das Input-Capture-Register des Mikrocontrollers 10 ausgelesen werden bzw. in dem in Figur 1 dargestellten Fall zunächst im Multiplexer mit anderen entsprechenden Signalen zeitlich gemultiplext werden und dann über das besagte Input-Capture-Register als Gesamtsignal FS mit den anderen Signalen eingelesen werden. Innerhalb des Mikrocontrollers 10 kann dann digital das Demultiplexen der Signale erfolgen. This square wave signal can be read out via the input capture register of the microcontroller 10 or, in the case shown in FIG. 1, first time multiplexed in the multiplexer with other corresponding signals and then via the said input capture register as a total signal FS with the other Signals are read. Within the microcontroller 10, the signals can then be demultiplexed digitally.
Die Schaltung der Lichtsensorelektronik 21 ist also eine Art „Photostrom-Frequenzwandler". Die Integrationsgeschwindigkeit des Photostroms IP und damit die High-Zeit des Ausgangssignals des Schmitt-Triggers sind nur von der Kapazität des Integrationskondensators C, vom Photostrom IP der Photodiode D1 bzw. der dazu proportionalen Beleuchtungsstärke und von dem Widerstandverhältnis R2/R3 und der Ausgansspannung Ua des Schmitt-Triggers abhängig. Da diese konstant sind, ist die Beleuchtungsstärke direkt proportional zur Frequenz, d. h. je höher der Photostrom IP, desto höher auch die Frequenz. The integration of the photocurrent IP and thus the high time of the output signal of the Schmitt trigger are only dependent on the capacitance of the integration capacitor C, the photocurrent IP of the photodiode D1 or the proportional to illuminance and dependent on the resistance ratio R2 / R3 and the output voltage Ua of the Schmitt trigger Since these are constant, the illuminance is directly proportional to the frequency, ie the higher the photocurrent IP, the higher the frequency.
In ähnlicher Weise könnte auch das Signal eines Nahbewegungssensors, z. B. des Radarsensors 15, oder eines sonstigen Sensors in eine Frequenz umgesetzt werden. Das Gleiche gilt für die Bedientasten bzw. Tastensensoren 14 eines Benutzerinterface, bei dem es ohnehin günstig ist, die einzelnen Signale über einen Analog-Multiplexer 1 1 , wie er in Figur 1 dargestellt ist, zusammenzufassen und an die Steuereinheit 10 bzw. den Mik- rocontroller 10 zu übergeben. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Regeleinrichtung 1 für ein LED- Beleuchtungssystem 100, wobei lediglich das in Figur 1 dargestellte Konzept um weitere LED-Anordnungen Lw2, Lk2, Lb, La erweitert wurde. Die zwei LED-Anordnungen Lw, Lk können vorteilhaft für direkte Lichtanteile, die anderen LED-Anordnungen Lw2, Lk2, Lb, La für indirekte Lichtanteile genutzt werden. Die Steuereinheit 10 (also der Mikrocontroller 10) kann in gleicher weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 aufgebaut sein, nur dass hier das Programm gegebenenfalls etwas anders ist, da nun die Intensitätssteuersignale ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa für eine größere Anzahl von LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La berechnet und über den Bus 12 an die jeweiligen Regeleinheiten 2 der einzelnen LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La übergeben werden müssen. Insoweit können auch die eingabeseitigen Komponenten der Steuereinheit 10, also beispielsweise die Bluetooth-Schnittstelle 13, der Multiplexer 1 1 und die daran angeschlossenen Bedientasten 14, Sensoren 15 und Lichtsensoranordnungen 20w, 20m wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 aufgebaut sein. Similarly, the signal of a proximity sensor, e.g. As the radar sensor 15, or other sensor are converted into a frequency. The same applies to the control keys or key sensors 14 of a user interface, in which it is advantageous in any case, the individual signals via an analog multiplexer 1 1, as shown in Figure 1, summarize and to the control unit 10 and the microcontroller. transfer controller 10. FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a control device 1 for an LED lighting system 100, wherein only the concept shown in FIG. 1 has been extended by further LED arrangements L w2 , L k2 , L b , L a . The two LED arrays L w , L k can advantageously be used for direct light components, the other LED arrays L w2 , L k2 , L b , L a for indirect light components. The control unit 10 (ie, the microcontroller 10) can be constructed in the same way as in the embodiment of FIG 1, except that here the program may be slightly different, since now the intensity control signals IS W , IS k , IS W 2, IS k2 , IS b, is a calculated for a greater number of LED arrays L w, L k, L w2, L k2, L b, L a, and via the bus 12 to the respective control units 2 of the individual LED arrays L w, L k , L w2 , L k2 , L b , L a must be handed over. In that regard, the input-side components of the control unit 10, so for example the Bluetooth interface 13, the multiplexer 1 1 and the control buttons connected thereto 14, sensors 15 and light sensor assemblies 20 w , 20 m as in the embodiment of Figure 1 can be constructed.
Ebenso sind die Regelanordnungen 2 für die einzelnen LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La in gleicher Weise aufgebaut wie die Regelanordnungen 2 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , d. h. sie weisen jeweils eine Stromsensoranordnung 3 auf, mit der der aktuelle Strom lw, lk, lw2, lk2, lb, la durch die LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La gemessen wird und ein entsprechendes Ist-Strom-Signal Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua in Form eines Spannungswerts erzeugt wird. Dieser Spannungswert wird dann jeweils an einen PGA 4 der entsprechenden Regelanordnung 2 übergeben, welcher in Abhängigkeit von dem über den Bus 12 von der Steuereinheit 10 erhaltenen Intensitätssteuersignal ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa das Ist-Strom-Signal Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua modifiziert (z.B. verstärkt) und das so modifizierte Ist-Strom-Signal UMW, UMk, UMw2, UMk2, UMb, UMa an einen Konstantstromregler 5 der jeweiligen Regelanordnung 2 übergibt, der dann entsprechend den durch die LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La fließenden Strom lw, lk, lw2, lk2, lb, la auf den gewünschten Wert regelt. Likewise, the control devices 2 for the individual LED arrays L w, L k, L w2, L k2, L b, L a are constructed in the same way as the control devices 2 in the embodiment shown in Figure 1, ie they each have a current sensor assembly 3 on, with the current current l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a by the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a is measured and a corresponding actual current signal U w , U k , U W 2, U k2 , U b , U a is generated in the form of a voltage value . This voltage value is then transferred each to a PGA 4 of the respective regulating arrangement 2, which in dependence of the obtained over the bus 12 from the control unit 10 intensity control signal IS W, IS k, IS W 2, IS k2, ISb, IS a, the actual current signal U w, U k U W 2, U K2, U b, U a modified (for example, amplified) and the so modified actual current signal UM w to K to w2, UM k2, UM b, UM a to a constant current regulator 5 of the respective control arrangement 2 passes, which then in accordance with the current flowing through the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a current l w , l k , l w2 , l k2, l b, l a regulated to the desired value.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 können die jeweils oben und unten in dem Schaltbild dargestellten LED-Anordnungen Lw, Lk wieder die gleichen LED-Anordnungen Lw, Lk sein, wie sie im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert wurden. Sie können zusammen ein erstes Leuchtmodul 51 bilden, welches Weißlicht mit einer einstellbaren Farbtemperatur zwischen kaltweiß und warmweiß ausgibt. Die zusätzlichen LED-Anordnungen Lw2, Lk2, Lb, La können als separat bzw. unabhängig vom ersten Leuchtmodul 51 einstellbares zweites Leuchtmodul 52 beispielsweise dazu dienen, um eine Deckenbeleuchtung zu erzeugen, insbesondere mit einer Himmelssimulation. Dieses zweite Leuchtmodul 52 umfasst eine weitere Warmweiß-LED-Anordnung Lw2 und eine weitere Kaltweiß-LED-Anordnung Lk2, wie sie oben für Figur 1 beschrieben sind, sowie zusätzlich eine blaue LED-Anordnung Lb (z. B. LEDs des Typs Cree XQE blau oder Lumiled Luxeon Rebel Cyan oder dergleichen) und eine amberfarbige LED- Anordnung La (wie beispielsweise LEDs des Typs Cree XQE amber, Luxeon Rebel PC Amber oder dergleichen). Das erste Leuchtmodul 51 kann dabei so an der LED-Leuchte angeordnet sein, dass es nach unten in einen Raumbereich ausstrahlt, in dem sich der Benutzer aufhält, und die zweite LED-Anordnung 52 ist beispielsweise nach oben gerichtet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird über die zweite LED-Anordnung Licht in einen flächigen Lichtleiter (nicht dargestellt) über mindestens eine seiner Kanten eingekoppelt und das darin gemischte Licht vorzugsweise nach oben Richtung Decke ausgekoppelt. Hierzu ist der flächige Lichtleiter mit geeigneten Mikrolinsen oder mit in den Flächenlichtleiter eingebrachten, vorzugsweise eingeprägten (Mikro-)Auskoppelstrukturen versehen. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the LED arrangements L w , L k respectively shown above and below in the circuit diagram can again be the same LED arrangements L w , L k as have been explained in connection with FIG. Together they can form a first lighting module 51, which outputs white light with an adjustable color temperature between cool white and warm white. The additional LED arrays L w2 , L k2 , L b , L a can serve as separately or independently of the first light module 51 adjustable second light module 52, for example, to produce a ceiling lighting, in particular with a sky simulation. This second lighting module 52 comprises a further warm white LED arrangement L w2 and a further cold white LED arrangement L k2 , as described above for FIG. 1, as well as additionally a blue LED arrangement L b (eg LEDs of FIG Type Cree XQE blue or Lumiled Luxeon Rebel Cyan or the like) and an amber LED array L a (such as Cree XQE amber LEDs, Luxeon Rebel PC Amber LEDs or the like). In this case, the first lighting module 51 can be arranged on the LED light such that it radiates downward into a spatial area in which the user resides, and the second LED arrangement 52 is directed upward, for example. In a particularly preferred embodiment, light is coupled into a planar light guide (not shown) via at least one of its edges via the second LED arrangement, and the light mixed therein is preferably coupled out upwards in the direction of the ceiling. For this purpose, the planar light guide is provided with suitable microlenses or introduced into the surface light guide, preferably embossed (micro) coupling-out.
Ein entsprechender möglicher mechanischer Aufbau eines solchen LED- Beleuchtungssystems 100 ist schematisch in Figur 5 anhand eines Ausführungsbeispiels in Form einer LED-Leuchte 100, hier konkret einer Standleuchte, gezeigt. Diese kann durch die Regeleinrichtung in Figur 4 geregelt werden. A corresponding possible mechanical structure of such an LED illumination system 100 is shown schematically in FIG. 5 on the basis of an exemplary embodiment in the form of an LED luminaire 100, here in particular a floor lamp. This can be regulated by the control device in FIG.
Die LED-Leuchte 100 umfasst einen Leuchtkopf 50, der zur Lichterzeugung hier zwei Leuchtmodule 51 , 52 mit jeweils mehreren LED-Anordnungen aufweist. Ein Leuchtmodul 51 ist in der normalen Gebrauchsstellung des Leuchtkopfs 50 nach unten gerichtet. Dieses „untere" Leuchtmodul 51 weist hier wie oben beschrieben eine warmweiße LED- Anordnung Lw und eine kaltweiße LED-Anordnung Lk mit jeweils einem LED-Paar mit zwei einzelnen, in Reihe geschalteten LEDs (nicht dargestellt) auf. Das untere Leuchtmodul 51 dient zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Arbeitsbereichs. The LED luminaire 100 comprises a luminous head 50, which here has two light modules 51, 52 each having a plurality of LED arrangements for light generation. A light module 51 is directed in the normal position of use of the light head 50 down. Here, as described above, this "lower" lighting module 51 has a warm-white LED arrangement L w and a cold-white LED arrangement L k , each having an LED pair with two individual, series-connected LEDs (not shown) serves for uniform illumination of a work area.
Ein zweites,„oberes" Leuchtmodul 52 befindet sich so am Leuchtkopf 50, dass es in der normalen Stellung des Leuchtkopfs 50 sein Licht nach oben gegen die Raumdecke bzw. den oberen Bereich der Wände des Raums abstrahlt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das Licht des Leuchtmoduls 52 per Kanteneinspeisung in die mikrostrukturierte Lichtleitfläche (nicht dargestellt) eingekoppelt und von dieser über die Mikro- strukturen hauptsächlich nach oben gegen die Raumdecke und die oberen Bereiche der Wände abgestrahlt. Dieses Leuchtmodul 52 enthält wie erwähnt eine kaltweiße LED- Anordnung Lk2 und eine warmweiße LED-Anordnung Lw2 und zusätzlich noch eine LED- Anordnung Lb, welche überwiegend blaues Licht abstrahlt, sowie eine LED-Anordnung La, die stark amberfarbenes Licht abstrahlt. A second, "upper" lighting module 52 is located on the light head 50 so that it radiates its light upwards against the ceiling or the upper area of the walls of the room in the normal position of the light head 50. In a particularly advantageous embodiment, the light of the light module 52 by edge feed into the microstructured light guide surface (not shown) coupled and from this via the micro- structures mainly radiated upwards against the ceiling and the upper areas of the walls. This light-emitting module 52 comprises as mentioned a cold white LED array L k2 and a warm white LED array L w2 and, additionally, a LED array L b which radiates predominantly blue light, and an LED array L a, the strong amber-colored light radiates ,
Die LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La sind jeweils in den Leuchtmodulen 51 , 52 auf eine LED-Platine, beispielsweise eine Metallkernplatine (nicht gezeigt), gelötet. Die Leuchtmodule 51 , 52 umfassen neben den auf der Platine angeordneten LEDs auch jeweils eine Reflektoranordnung oder Linsen oder Flächenlichtleiteranordnungen mit flächig verteilten Auskoppelelementen, über die das Licht in einem bestimmten Abstrahlwinkel abgestrahlt wird, sowie ggf. (vorzugsweise zumindest bei dem unteren Leuchtmodul 51 ) eine Entblendungsstruktur z.B. als Mikrolinsen und/oder eine Diffusoranordnung, oder dergleichen in der einfachsten Form als opale Scheibe, welche das von den verschiedenen LEDs der LED-Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La abgestrahlte Licht streut, gut vermischt und so richtet, dass eine damit beleuchtete Fläche gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Außerdem weisen die Leuchtmodule 51 , 52 geeignete Einrichtungen auf, um für eine Abführung der überschüssigen Wärme zu sorgen, wie beispielsweise Kühlrippen, He- atpipes oder dergleichen. The LED arrays L w, L k, L w2, k2 L, L b, L a are each in the light modules 51, 52 to a LED board, for example, a metal core board (not shown) soldered. In addition to the LEDs arranged on the circuit board, the lighting modules 51, 52 also each comprise a reflector arrangement or lens or planar light conductor arrangements with surface-distributed outcoupling elements, via which the light is radiated in a specific emission angle, and possibly (preferably at least in the lower lighting module 51) Deflection structure eg as a microlens and / or a diffuser assembly, or the like in the simplest form as an opal disc, which scatters the light emitted from the various LEDs of the LED arrays L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a , well mixed and aligned so that a surface illuminated with it is evenly illuminated. In addition, the lighting modules 51, 52 have suitable means to provide for dissipating the excess heat, such as cooling fins, Hepipes or the like.
Der Leuchtkopf 50 ist hier an einem Arm 101 angeordnet, der ggf. über ein Schwenkgelenk 102 mit einem oberen Ende eines Leuchtenstiels 103 verbunden ist. Der Leuchtenstiel 103 der LED-Leuchte 100 ist unten an einem Fuß 104 befestigt. Über das Schwenkgelenk 102 lässt sich der Leuchtenkopf 50 um eine erste Achse nach oben schwenken. Über ein zusätzliches Drehgelenk 105 ist dieser Leuchtenkopf 50 um eine weitere Achse verkippbar, die senkrecht zu der Schwenkachse des Schwenkgelenks 102 liegt. Dadurch könnte die Position der Leuchtmodule 51 , 52 bzw. deren Abstrahlrichtung im Raum verändert werden, wobei sie aufgrund ihrer Positionierung am Leuchtkopf 50 immer in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen. The light head 50 is here arranged on an arm 101, which is optionally connected via a pivot joint 102 with an upper end of a lamp stem 103. The light stick 103 of the LED light 100 is fixed to the bottom of a foot 104. About the pivot joint 102, the lamp head 50 can pivot about a first axis upwards. About an additional pivot 105 of this lamp head 50 is tilted about a further axis which is perpendicular to the pivot axis of the pivot joint 102. As a result, the position of the lighting modules 51, 52 or their emission direction in space could be changed, whereby they always radiate in opposite directions due to their positioning on the light head 50.
Zum Einstellen, Anpassen und Ändern und - wenn gewünscht - Konstanthalten der Gesamthelligkeit und Gesamtfarbtemperatur des von den Leuchtmodulen 51 , 52 jeweils insgesamt abgegebenen Lichts dient wie erwähnt die Regeleinrichtung 1. Diese Regeleinrichtung 1 ist hier im Gehäuse der LED-Leuchte 100 untergebracht, wobei dies in Figur 5 nur schematisch als ein Block im Bereich des Leuchtenstiels 103 dargestellt ist. Tatsächlich können die einzelnen Komponenten der Regeleinrichtung 1 auch im Gehäuse verteilt sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit 10 an einer beliebigen Stelle im Leuchtenstiel 103 angeordnet sein, und die einzelnen Regelanordnungen 2 für die verschiedenen LED- Anordnungen Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La sind jeweils in der Nähe der Leuchtmodule 51 , 52 im Leuchtenkopf 50 angeordnet. Durch Verwendung eines digitalen Busses 12 ist die Verkabelung zu diesen einzelnen Regelanordnungen 2 nicht sehr aufwändig. Am Leuchtenstiel 103 befindet sich in einer passenden Höhe ein Bedienmodul 106 als Benutzerschnittstelle mit einer Anzahl von kapazitiv wirkenden„Bedientasten" 14, welche (wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 4 beschrieben) signaltechnisch mit der Steuereinheit 10 der Regeleinrichtung 1 gekoppelt sind. Dieses Bedienmodul 106 kann per Hand von einem Benutzer durch Betasten einer Bedienfläche betätigt werden. Für den möglichen Aufbau eines solchen Bedienmoduls wird noch einmal auf die DE 10 2014 1 15 085 verwiesen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet das Bedienmodul 106 die Steuereinheit / Mik- rocontroller 10, den Multiplexer 1 1 , die Bedientasten 14, die Lichtsensoranordnungen 20, den Nahbewegungssensor / Radarsensor 15 und ggf. weitere Sensoren. Über den SPI- oder I2C- oder einen anderen, ggf. auch drahtlosen Bus kommuniziert die Steuereinheit mit dem Leuchtenkopf 101 , in dem die Konstantstromquellen 5 mit den Stromsensoreinrichtungen 3 und dem PGAs 4 angeordnet sind. For setting, adjusting and changing and - if desired - keeping constant the total brightness and total color temperature of the light modules 51, 52 each total emitted light serves as mentioned the control device 1. This control device 1 is housed here in the housing of the LED lamp 100, this is shown only schematically in Figure 5 as a block in the region of the lamp stem 103. In fact, the individual components of the control device 1 can also be distributed in the housing be. For example, the control unit 10 may be arranged at any point in the lamp stem 103, and the individual control arrangements 2 for the various LED arrangements L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a are respectively in the vicinity of the lighting modules 51, 52 arranged in the lamp head 50. By using a digital bus 12, the wiring to these individual control arrangements 2 is not very complicated. A control module 106 is located at a suitable height on the light arm 103 as a user interface with a number of capacitively acting "control buttons" 14 which are signal-technically coupled to the control unit 10 of the control device 1 (as described in connection with FIGS. 1 and 4) Operating module 106 can be manually operated by a user by touching a control surface.For the possible structure of such an operating module, reference is again made to DE 10 2014 1 15 085. In an advantageous embodiment, operating module 106 includes control unit / microcontroller 10 , the multiplexer 1 1, the control buttons 14, the light sensor assemblies 20, the proximity sensor / radar sensor 15, and possibly other sensors via the SPI or I2C or other, possibly also wireless bus, the control unit communicates with the lamp head 101, in the constant current sources 5 with the current sensor means 3 and the PGAs 4 angeor dnet are.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So handelt es sich bei der gezeigten LED-Leuchte 100 noch um ein relativ einfaches Ausführungsbeispiel mit nur einem Leuchtkopf 50. Die LED-Leuchte 100 könnte ebenso mehrere Leuchtköpfe bzw. noch weitere Leuchtmodule aufweisen, beispielsweise als Stehlampe einen doppelten Leuchtkopf in verschiedene Richtungen nach unten. Ebenso ist es auch möglich, dass eine Abstrahlrichtung als Wallwasher von einem Leuchtkopf aus zur Seite hin gerichtet ist. Alle Leuchtmodule können bevorzugt wahlweise unabhängig oder in Kombination betrieben werden. Zudem können die oben beschriebenen besonderen Merkmale der Varianten auch miteinander kombiniert werden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel„ein" bzw.„eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Bezugszeichenliste It is finally pointed out once again that the devices described in detail above are only exemplary embodiments which can be modified by the person skilled in many different ways without departing from the scope of the invention. Thus, the illustrated LED lamp 100 is still a relatively simple embodiment with only one light head 50. The LED lamp 100 could also have a plurality of light heads or even more lighting modules, for example as a floor lamp a double head in different directions down , Likewise, it is also possible that a radiation direction is directed as a wallwasher from a light head to the side. All lighting modules can preferably be operated either independently or in combination. In addition, the special features of the variants described above can also be combined with each other. Furthermore, the use of the indefinite article "on" or "one" does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Regeleinrichtung 1 control device
2 Regelanordnung  2 control arrangement
3 Stromsensoreinrichtung  3 current sensor device
4 Verstärker / PGA  4 amplifiers / PGA
5 Konstantstromquelle  5 constant current source
10 Steuereinheit / MikroController  10 control unit / microcontroller
1 1 Multiplexer  1 1 multiplexer
12 Bus  12 bus
13 drahtlose Schnittstelle / Bluetooth-Schnittstelle 13 wireless interface / Bluetooth interface
14 Bedientaste 14 control button
15 Nahbewegungssensor / Radarsensor  15 proximity sensor / radar sensor
20 Lichtsensoranordnung  20 light sensor arrangement
20w Lichtsensoranordnung / Beleuchtungsstärkesensor 20m Lichtsensoranordnung / melanopischer Lichtsensor20 w light sensor arrangement / illuminance sensor 20 m light sensor arrangement / melanopic light sensor
21 Lichtsensorelektronik 21 light sensor electronics
22 Integratorschaltung  22 integrator circuit
23 Schmitt-Trigger  23 Schmitt triggers
50 Leuchtkopf  50 light head
51 Leuchtmodul  51 light module
52 Leuchtmodul  52 light module
100 LED-Beleuchtungssystem / LED-Leuchte  100 LED lighting system / LED light
101 Arm  101 arm
102 Schwenkgelenk  102 swivel joint
103 Leuchtenstiels  103 light stems
104 Fuß  104 feet
105 Drehgelenk  105 pivot
106 Bedienmodul  106 operating module
AW Anwesenheitssignalwert  AW Presence signal value
BW Benutzereingabewert BW user input value
LM, LMW, LMm Lichtmesswert LM, LM W , LM m light reading
Lk kaltweiße LED-Anordnung L k cold white LED arrangement
Lw warmweiße LED-Anordnung L w warm white LED arrangement
Lk2 kaltweiße LED-Anordnung L k2 cool white LED arrangement
Lw2 warmweiße LED-Anordnung l_b blaue LED-Anordnung L w2 warm white LED arrangement l_ b blue LED array
La amberfarbene LED-Anordnung L a amber-colored LED arrangement
L, Ik, Iw2, Ik2> lb> Strom L, Ik, Iw2, Ik2 > lb> Electricity
ISW, ISk, ISw2, ISk2, ISb, ISa Intensitätssteuersignal IS W , IS k , IS w2 , IS k 2, IS b , IS a intensity control signal
Uw, Uk, Uw2, Uk2, Ub, Ua Ist-Strom-Signal U w , U k , U w2 , U k 2, U b , U a actual current signal
UMW! U Mk, UMw2, UMk2, U Mb, U Ma modifizierte Ist-Strom-Signal ν(λ) spektrale Heilempfindlichkeitskurve UM W! U Mk, UM w2 , UM k 2, U Mb, UM a modified actual current signal ν (λ) spectral curvature curve
smei(A) zirkadiane Wirkungsfunktion s m ei (A) circadian action function
C Kondensator  C capacitor
Lichtsensorelement / Photodiode  Light sensor element / photodiode
D2 Diode  D2 diode
FS Gesamtsignal  FS total signal
I P Photostrom  I P photocurrent
M Masse  M mass
01 Operationsverstärker  01 operational amplifier
02 Operationsverstärkers  02 operational amplifier
R1 Widerstand R1 resistance
R2 Widerstand  R2 resistance
R3 Widerstand  R3 resistance
Uv Sperrspannung U v blocking voltage
+Ub positive Versorgungspannung + U b positive supply voltage
-Ub negative Versorgungspannung -U b negative supply voltage

Claims

Patentansprüche claims
1 . Regeleinrichtung (1 ) zur Regelung einer LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) mit1 . Control device (1) for controlling an LED arrangement (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) with
- einer Stromsensoreinrichtung (3), welche so mit der LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) gekoppelt und ausgebildet ist, dass sie einen durch die LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) fließenden Strom (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) misst und ein diesen Strom (lw, lk, Iw2, Ik2, lb, ) repräsentierendes Ist-Strom-Signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) erzeugt,a current sensor device (3), which is thus coupled to the LED arrangement (L w , L k , L w 2 , L k2 , L b , L a ) and designed such that it receives a light through the LED arrangement (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) current flowing (l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a ) and this current (l w , l k , Iw2, Ik2, lb,) representing actual current signal (U w , U k , U W 2, U k2 , U b , U a ),
- einem, vorzugsweise programmierbaren, Verstärker (4), welcher so ausgebildet ist, dass er das von der Stromsensoreinrichtung (3) kommende Ist-Strom-Signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) mit einem in Abhängigkeit von einem Intensitätssteuersignal (ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa) gewählten Verstärkungsfaktor modifiziert, - A, preferably programmable, amplifier (4), which is designed so that it from the current sensor means (3) coming actual current signal (U w , U k , U W 2, U k2 , U b , U a ) is modified with an amplification factor selected as a function of an intensity control signal (IS W , IS k , IS W 2, IS k 2, IS b , IS a ),
- und einer Konstantstromquelle (5) welche so ausgebildet ist, dass sie unter Nutzung des modifizierten Ist-Strom-Signals (UMW, UMk, UMw2, UMk2, UMb, UMa) die LED- Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) mit einem definierten Strom (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) versorgt. - And a constant current source (5) which is formed so that it, using the modified actual current signal (UM W , UM k , um w2 , um k2 , um b , um a ), the LED array (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) are supplied with a defined current (I w , I k , I w2 , I k2 , I b , I a ).
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 , wobei der programmierbare Verstärker (4) einen Programmable Gate Amplifier (4) umfasst. 2. Control device according to claim 1, wherein the programmable amplifier (4) comprises a programmable gate amplifier (4).
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit zumindest einer Lichtsensoranordnung (20, 20w, 20m) und einer Steuereinheit (10), welche so ausgebildet ist, dass sie auf Basis zumindest eines von der Lichtsensoranordnung (20, 20w, 20m) ermittelten Lichtmesswerts (LM, LMW, LMm) und optional eines Benutzereingabewerts (BW) ein Intensitätssteuersignal (ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa) erzeugt, welches an den Verstärker (4) gegeben wird. 3. Control device according to claim 1 or 2, with at least one light sensor arrangement (20, 20 w , 20 m ) and a control unit (10) which is designed so that it is based on at least one of the light sensor arrangement (20, 20 w , 20 generates m) determined light measurement value (LM, LM W, LM m) and optionally a user input value (BW), an intensity control signal (IS W, IS k, IS W 2, IS k2, IS b, IS a), which (to the amplifier 4 ) is given.
4. Regeleinrichtung zur Regelung einer LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La), insbesondere nach Anspruch 3, mit einer Lichtsensoranordnung (20, 20w, 20m) und einer Steuereinheit (10), wobei die Lichtsensoranordnung (20, 20w, 20m) zumindest ein Lichtsensorelement (D1 ) und zumindest eine Lichtsensorelektronik (21 ) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie von dem Lichtsensorelement (D1 ) gemessene Lichtmesswerte (LM, LMW, LMm) in Form von Frequenzsignalen an die Steuereinheit (10) weiterleitet. 4. Control device for controlling an LED arrangement (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ), in particular according to claim 3, with a light sensor arrangement (20, 20 w , 20 m ) and a control unit ( 10), wherein the light sensor arrangement (20, 20 f, 20 m) has at least one light sensor element (D1) and at least one light sensor electronics (21) which is so formed to W (from the light sensor element D1) measured light values (LM, LM , LM m ) in the form of frequency signals to the control unit (10) passes.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lichtsensorelektronik (21 ) eine Integratorschaltung (22) umfasst, um die von dem Lichtsensorelement (D1 ) in einem Zeitraum jeweils gemessenen Messwerte (IP) zu integrieren. 5. Control device according to claim 4, wherein the light sensor electronics (21) comprises an integrator circuit (22) in order to integrate the measured values (IP) respectively measured by the light sensor element (D1) over a period of time.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, mit einem Multiplexer (1 1 ), welcher ausgebildet ist, um von einer Lichtsensoranordnung (20, 20w, 20m) in Form von Frequenzsignalen kommende Lichtmesswerte (LM, LMW, LMm) und/oder von einer Benutzerschnittstelle (14) und/oder von einem weiteren Sensor (15) in Form von Frequenzsignalen kommende Benutzereingabewerte (BW) und/oder Sensorwerte (AW) zu multiplexen und an die Steuereinheit (10) weiterzuleiten. 6. Control device according to one of claims 4 or 5, comprising a multiplexer (1: 1), which is formed to project from a light sensor arrangement (20, 20 f, 20 m) in the form of frequency signals coming light measurement values (LM, LM W, LM m ) and / or to multiplex user input values (BW) and / or sensor values (AW) coming from a user interface (14) and / or from another sensor (15) in the form of frequency signals and forward them to the control unit (10).
7. LED-Beleuchtungssystem (100), insbesondere LED-Leuchte (100), mit mindestens einer LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) und einer Regeleinrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche. 7. LED lighting system (100), in particular LED lamp (100), with at least one LED arrangement (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) and a control device (1) after one of the preceding claims.
8. LED-Beleuchtungssystem nach Anspruch 7, mit zumindest zwei LED-Anordnungen (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La), welche Licht in unterschiedlichen Farbtemperaturen aussenden, vorzugsweise mit zumindest einer warmweißen LED-Anordnung (Lw, Lw2) und einer kaltweißen LED-Anordnung (Lk, Lk2). 8. LED lighting system according to claim 7, with at least two LED arrays (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ), which emit light in different color temperatures, preferably with at least one warm white LED arrangement (L w, L w2) and a cold white LED array (L k, L k2).
9. LED-Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, mit zumindest zwei Lichtsensoranordnungen (20w, 20m), wobei die Regeleinrichtung (1 ) so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit von ersten Lichtmesswerten (LMW), die von einer ersten Lichtsensoranordnung (20w) der Lichtsensoranordnungen (20w, 20m) ermittelt werden, eine Gesamtintensität des von den zumindest zwei LED-Anordnungen (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) ausgesandten Lichts geregelt wird und dass in Abhängigkeit von zweiten Lichtmesswerten (LMm), die von einer zweiten Lichtsensoranordnungen (20m) der Lichtsensoranordnungen (20w, 20m) ermittelt werden, das Verhältnis der Intensitäten des jeweils von den einzelnen der zumindest zwei LED- Anordnungen (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) ausgesandten Lichts geregelt wird. 9. LED lighting system according to claim 8, with at least two light sensor arrangements (20 w , 20 m ), wherein the control device (1) is formed so that in response to first light readings (LM W ), the first of a light sensor array (20 w ) of the light sensor arrangements (20 w , 20 m ), an overall intensity of the light emitted by the at least two LED arrays (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) is regulated, and in dependence of second light measurement values (LM m ) which are determined by a second light sensor arrangement (20 m ) of the light sensor arrangements (20 w , 20 m ), the ratio of the intensities of the respectively of the individual of the at least two LED arrangements (L w , L k , L w2, k2 L, L b, L a) the emitted light is controlled.
10. LED-Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, wobei die erste Lichtsensoranordnung (20w) der Lichtsensoranordnungen (20w, 20m) so ausgebildet ist, dass sie einen Lichtmesswert (LMW) ermittelt, der die Intensität des Gesamtlichts in einer Umgebung der des LED-Beleuchtungssystems (100) repräsentiert und die zweite Lichtsensoranordnung (20m) der Lichtsensoranordnungen (20w, 20m) so ausgebildet ist, dass sie einen Lichtmesswert (20m) ermittelt, der einen Anteil des Gesamtlichts in einem definierten blauen Spektralbereich repräsentiert. 10. The LED lighting system according to claim 9, wherein the first light sensor array (20 w ) of the light sensor arrays (20 w , 20 m ) is adapted to determine a light reading (LM W ) indicative of the intensity of the total light in an environment of the LED illumination system (100) and the second light sensor arrangement (20 m ) of the light sensor assemblies (20 w , 20 m ) is designed so that it determines a light reading (20 m ) representing a proportion of the total light in a defined blue spectral range.
1 1. LED-Beleuchtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche mit mindestens einer weiteren LED-Anordnung (Lw2, Lk2, Lb, La), vorzugsweise einer weiteren warmweißen (Lw2) LED-Anordnung und/oder einer weiteren kaltweißen LED-Anordnung (Lk2) und/oder einer blauen LED-Anordnung (Lb) und/oder einer amberfarbenen LED-Anordnung (La). 1 1. LED lighting system according to one of the preceding claims with at least one further LED array (L w2 , L k2 , L b , L a ), preferably another warm white (L w2 ) LED array and / or another cold white LED array (L k2 ) and / or a blue LED array (L b ) and / or an amber LED array (L a ).
12. Verfahren zur Regelung einer LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) , wobei ein durch die LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) fließender Strom (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) gemessen und ein diesen Strom (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) repräsentierendes Ist-Strom-Signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) erzeugt wird, in einem, vorzugsweise programmierbaren, Verstärker (4) dieses Ist-Strom-Signal (Uw, Uk, UW2, Uk2, Ub, Ua) mit einem in Abhängigkeit von einem Intensitätssteuersignal (ISW, ISk, ISW2, ISk2, ISb, ISa) gewählten Verstärkungsfaktor modifiziert wird und mittels einer Konstantstromquelle (5) unter Nutzung des modifizierten Ist-Strom-Signals (UMW, UMk, UMw2, UMk2, UMb, UMa) die LED-Anordnung (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La) mit einem definierten Strom (lw, lk, lw2, lk2, lb, la) versorgt wird. 12. A method for controlling an LED array (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ), wherein a by the LED array (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) current flowing (l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a ) is measured and this current (l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a ) Representing actual current signal (U w , U k , U W 2, U k2 , U b , U a ) is generated in a, preferably programmable, amplifier (4) this actual current signal (U w , U k, U W 2, U K2, U b, U a) to one (in response to an intensity control signal iS W, iS k, iS W 2, iS k2, iS, iS a) selected gain factor is modified b and by means of a constant-current source (5) using the modified actual current signal (UM W , UM k , um w2 , um k2 , um b , um a ) the LED array (L w , L k , L w2 , L k2 , L b , L a ) with a defined current (l w , l k , l w2 , l k2 , l b , l a ) is supplied.
13. Verwendung einer Regeleinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Regelung der Gesamtintensität und des Gesamtlichtspektrums des Lichts eines LED- Beleuchtungssystems (100), insbesondere einer LED-Leuchte (100), mit zumindest zwei LED-Anordnungen (Lw, Lk, Lw2, Lk2, Lb, La), welche Licht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen aussenden. 13. Use of a control device (1) according to one of claims 1 to 6, for controlling the overall intensity and the total light spectrum of the light of an LED lighting system (100), in particular an LED light (100), with at least two LED arrays (L w, L k, L w2, k2 L, L b, L a), which emit light with different color temperatures.
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