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WO2014067893A1 - Verfahren zum betreiben einer lichtquelle mit mehreren leds oder led-gruppen - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer lichtquelle mit mehreren leds oder led-gruppen Download PDF

Info

Publication number
WO2014067893A1
WO2014067893A1 PCT/EP2013/072491 EP2013072491W WO2014067893A1 WO 2014067893 A1 WO2014067893 A1 WO 2014067893A1 EP 2013072491 W EP2013072491 W EP 2013072491W WO 2014067893 A1 WO2014067893 A1 WO 2014067893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led
leds
led groups
delay time
duration
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/072491
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Steffens
Original Assignee
Zumtobel Lighting Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting Gmbh filed Critical Zumtobel Lighting Gmbh
Priority to EP13783561.7A priority Critical patent/EP2915412A1/de
Publication of WO2014067893A1 publication Critical patent/WO2014067893A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of
  • Claim 1 for operating a light source which has at least two separate LEDs or LED groups, wherein the LEDs or LED groups respectively
  • LEDs Pulse width modulated currents are supplied.
  • the term "LEDs” is intended to mean both semiconductor materials based light sources and so-called organic LEDs (OLEDs).
  • LEDs There are various possibilities for setting the brightness of a light source based on LEDs.
  • the current most common approach is to provide the LEDs with pulse width modulated currents. In this case, so the LEDs are repeatedly turned on and off, whereby by changing the ratio between duty and off duration, the average
  • the procedure based on pulse-width-modulated currents has the advantage that during the switch-on phase of the LED, it can be operated with the optimum current for LED operation. So here is a very efficient LED operation feasible, although in spite of a basically stepless adjustment of the brightness is possible.
  • This procedure for changing the brightness of an LED or an LED group can also be used, in particular, when a light source has different LEDs or LED groups which, for example, emit light of a different color or color temperature, for example. By appropriately adjusting the brightness of the respective LED or LED group, the total emitted light can then be changed with respect to its color or color temperature.
  • each LED or LED group is then supplied with a pulse width modulated current required to achieve the individual brightness.
  • the present invention is based on the object to further optimize the approach in operating a light source based on LEDs, on the one hand in terms of efficiency and on the other hand in terms of quality of light output.
  • the inventive method is based on the idea to operate the different LEDs or LED groups in turn with pulse width modulated currents. It is now provided, however, that the individual LEDs or LED groups supplied currents are timed to each other, that to each
  • Time maximum one of the LEDs or LED groups, ie a so-called. Channel is supplied with power.
  • Light source which has at least two separate LEDs or LED groups, proposed, wherein the LEDs or LED groups each pulse width modulated
  • the inventive method also allows a change in the color or color temperature of the total emitted light and a dimming of the total brightness. Depending on the intended overall brightness, a period may be provided in particular in which none of the LEDs or LED groups is supplied with power.
  • a particularly simple procedure for realizing the solution according to the invention is that after switching off a first LED or LED group, a different LED or LED group is switched on only at a predetermined time or after a predetermined switch-off period.
  • the time interval between the switching off of the first group and the switching on of the following group is permanently constant in this case, and after switching off the second group - if there are no other other LEDs or LED groups - it is still possible to connect a switch-off period, which, as mentioned above, serves to adjust the overall brightness and can be variable in duration.
  • the time interval between switching off a first LED or LED group and switching on a second LED or LED group could also be variable.
  • the light output with respect to its time course is even more variable or homogeneous, in particular, it may be provided that the Bacausschaltdauer a drive cycle
  • Switch-off period or a minimum duration for a switch-off period can be in the range of a few ⁇ , in particular about ⁇ .
  • the different LEDs or different LED groups may in particular be light sources that emit light of a different color or color temperature. By adjusting the individual brightnesses, the total light output can then be adjusted with regard to its color or color temperature.
  • the inventive concept is by no means limited to only two LEDs or LED groups but can be extended in principle to any number of different LEDs or LED groups.
  • Figure 2 shows the time course of the currents for two different LED groups according to a known from the prior art solution
  • FIG. 3 shows the time course of the LED currents according to the invention
  • FIG. 4 shows the individual steps in a first variant of the invention
  • FIG. 5 shows the individual steps in a second variant of the invention
  • FIG. 1 very schematically shows an operating device 1 for operating a LED-based light source 100, which in the illustrated embodiment consists of two LED groups 101 and 102.
  • the operating device 1 is connected on the input side to the general power supply and internally has a control unit 5 which is designed to convert the mains supply voltage UNetz into supply voltages or currents I LED I and I LED 2 for operating the two LED groups 101 and 102 ,
  • the control unit 5 has means internally known from the prior art for carrying out a corresponding conversion of the mains supply voltage UNetz.
  • the currents I LED I and I LED 2 supplied to the LED groups 101 and 102 are-as schematically indicated-pulse-width-modulated, that is to say the LEDs of the two groups 101, 102 are switched on and off alternately, whereby
  • Brightness of the respective group 101, 102 can be changed.
  • the control circuit 5 can be designed, in particular, to convert external control signals received via an interface 2 into suitable operating currents I LED I and I LED 2 to ensure that the total light output realized by the light source 100 has a desired mixed color or a desired color temperature , In addition, by appropriately setting the switch-off duration (s) and the
  • Total light output can be changed in their brightness, ie a dimming
  • this principle is applicable not only to the two illustrated LED groups 101 and 102 but can in principle be used with any number of LED groups.
  • RGB arrangements ie light sources with the colors red, green and blue are common, which allow the emission of light of almost any hue.
  • the hitherto predominantly conventional procedure for driving the two LED groups 101 and 102 is shown schematically in FIG. This figure shows the course of the respective LED currents I LED I and I LED 2, wherein so far at a time t 0 , which represents the beginning of a drive cycle, both LED groups were turned on simultaneously.
  • the first group 101 remains switched on for a period ⁇
  • the second group 102 is switched on only for a shorter period ⁇ 2 .
  • the first LED group 101 is, in this case, a larger proportion to the total light output at as the second group 102.
  • a further period of time includes x on off, in which both groups of LEDs 101, 102 are inactive.
  • the duration of this third time period from x is then calculated in how high the intensity of the total light output should be. That is, over the change of this period x from a dimming of the total light output can be made, while on the other hand via a change in the ratio of the times ⁇ and ⁇ 2, an adjustment of the color or color temperature is possible.
  • a new actuation cycle begins, that is, both LED groups 101 and 102 are again supplied with power.
  • the currents I LED I and I LED 2 supplied to the LED groups 101, 102 are matched in time to one another in such a way that at most one maximum of the two groups 101, 102 is active. A first possibility for this is shown in FIG.
  • a drive cycle for the two LED groups 101, 102 begins again at the time t 0 , wherein, however, initially only the first group 101 is switched on, and in turn for the period ⁇ . Only after completion of this switch-on phase for the first LED group 101, the activation of the second group 102 for the period ⁇ 2 , which is strictly speaking after switching off The first group 101 is first waited for a short period ⁇ 0 & before the second LED group 102 is turned on. This time separation for the phase x 0ff ensures that there is actually no overlap in terms of the power supply. It is actually a conscious one
  • the delay time ⁇ 0 & is therefore in the range of a few ⁇ , for example about ⁇ , so that in fact there is a clear separation of the switch-on of the different color channels.
  • the second group 102 again remains active over the period ⁇ 2 and is then deactivated again.
  • the first group remains inactive over the period, which corresponds in terms of its duration to the period x of FIG. 2, so that the
  • Period ⁇ 2 another turn-off consisting of the period Tbi ac k and the delay time ⁇ 0 followed & then again at time ti the next drive cycle begins.
  • the light output realized in the procedure according to FIG. 3 is identical to the light output in the procedure of the prior art with respect to its hue or its color temperature as well as its overall brightness.
  • the maximum power consumption is much lower. This means that no such high current and voltage peaks can occur, as is the case in the prior art procedure.
  • the measures for powering the LED groups 101, 102 can be realized accordingly with a significantly lower cost.
  • Light source or illuminated by the light source area is recorded with a digital camera.
  • the switch-off duration T out for the first LED group 101 is used to realize the light output of the second LED group 102.
  • the periods ⁇ 0 & and Tbiack, in which there is no light output, are thus significantly shorter, whereby obviously the following relationship applies:
  • time period Tbi ac k can be kept variable or adjusted to make a dimming of the total brightness, but it is important that at comparable light output in the procedure according to the invention over a much shorter period of time no light is emitted as in the case of the The prior art solution is the case.
  • a more homogeneous light output is achieved by which any flicker effects or the like can be avoided.
  • FIG. 1 A first flow diagram of a conceivable variant for driving the LED groups according to the invention is shown in FIG. It is assumed that there are altogether n different LED groups or n so-called channels.
  • the control unit 5 the turn-on ⁇ to ⁇ ⁇ for the different channels as well as the duration of it possibly subsequent complete switch-off phase Tbi ac k determined, these time periods in particular on the basis of the externally supplied control signals over which, for example, a total color or color temperature and a total brightness is specified, are calculated.
  • a channel counter value i is set to the start value 1.
  • step S 3 a check is made as to whether the channel corresponding to the channel counter value i is to be activated at all, ie whether the corresponding LED group should contribute its color to the light output. If this is the case, all channels except the channel i are first turned off in step S 4 (at the beginning of the cycle all channels are switched off anyway) and in the following step S 5 the
  • step S 6 Delay time x 0ff waited. Subsequently, the channel i is activated, that is supplied with power (step S 6 ). After the expiration of the corresponding period of time ⁇ in step S 7 ; has been detected for the activation of this channel i, the channel counter value i is increased by the value 1 in step S 8 .
  • step S it is then checked whether the channel counter value i is less than or equal to the total number n, ie whether the last channel has already been activated or whether there are other channels. If there are still other channels, the method is continued with step S 3 and checked accordingly whether the new
  • step S 10 it is checked in step S 10 whether the brightness of the total light output should be 100% or whether the total light output should be dimmed. If dimming is required, all channels are deactivated in step Sn and then (step S 12 ) the period Tbiack is awaited. This is then a drive cycle is completed and the process begins again with step S ls which in turn is checked by the control unit 5, if - eg
  • the desired mixed color and the desired overall brightness first calculates the number n on on the separated channels and the total break ibiackGetician during a cycle. Further, for each channel, the individual
  • channels to be switched on is greater than 0, ie whether a channel is to be activated at all. If this is not the case, all channels are deactivated in step S103 and the cycle begins again.
  • step S104 the
  • step S105 it is checked whether the proportionate switch-off time Tbi ac k calculated in this way is below a predetermined mill-off switch-off duration ⁇ 0 & . If this is the case, a correction of the switch-off time to the minimum duration x 0ff takes place in step S106. This completes the calculation of the switch-on durations for the various channels and the proportionate switch-off times and the actual activation of the channels begins, the count index i being initially set to 1 as in the method of FIG.
  • step S 107 This is followed by the check whether the corresponding channel is to be activated (S 108 ). If this is not the case, the program jumps directly to step S 112 and increments the counting index i by one. If, on the other hand, the corresponding channel is to be activated, a check is made in step S10 as to whether the proportional switch-off duration is greater than zero. If, on the other hand, the current channel is to be activated, all channels are deactivated in step Sno. Furthermore, the proportional switch-off time Xbiack is waited for and the channel i finally for the calculated on-time x; activated.
  • step Sm all channels except channel i are first deactivated. After waiting for the minimum delay time x Qff , the channel i is finally activated for the start time calculated at the beginning.
  • step S 112 the count index i is increased. If the subsequent check S 113 reveals that i is less than or equal to n, ie other channels exist, then the method is continued with step Sios. When the last channel has been reached, the drive cycle is completed and the process starts again with step S101 .
  • Another development of the method according to the invention can also be to vary the PWM frequencies.
  • the corresponding LED group is initially operated, in principle, at the minimum pulse length, and therefore the
  • Total shutdown Xbkck is reduced.
  • the switch-on duration for the corresponding LED or LED group can then be increased and the switch-off period x b i ac k remains constant at a small value. This can be continued until at maximum brightness the switch-off period Tbi ac k completely disappears.
  • the driving of for generating a desired mixed color or mixed color temperature and overall brightness is significantly optimized.
  • the effort for driving can be reduced, on the other hand, the quality of the light output is improved in terms of temporal homogeneity.

Landscapes

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

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs oder LED-Gruppen (101, 102) aufweist, wobei den LEDs bzw. LED- Gruppen (101, 102) jeweils pulsmodulierte Ströme (ILED1 , ILED2) zugeführt werden, sind die den LEDs bzw. LED-Gruppen (101, 102) zugeführten Ströme (ILED1, ILED2) zeitlich derart aufeinander abgestimmt, dass zu jedem Zeitpunkt maximal eine der LEDs bzw. LED-Gruppen (101, 102) mit Strom (ILED1, ILED2) versorgt wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle mit mehreren LEDs oder LED- Gruppen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zum Betreiben einer Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs oder LED-Gruppen aufweist, wobei den LEDs bzw. LED-Gruppen jeweils
pulsweitenmodulierte Ströme zugeführt werden. Unter dem Begriff„LEDs" sollen dabei sowohl auf Halbleitermaterialien basierende Lichtquellen als auch so genannte organische LEDs (OLEDs) verstanden werden.
Zum Einstellen der Helligkeit einer Lichtquelle basierend auf LEDs existieren unterschiedliche Möglichkeiten. Die derzeit gängigste Vorgehensweise besteht dabei darin, die LEDs mit pulsweitenmodulierten Strömen zu versorgen. In diesem Fall werden also die LEDs wiederholt ein- und ausgeschaltet, wobei durch Verändern des Verhältnisses zwischen Einschaltdauer und Ausschaltdauer die mittlere
Gesamthelligkeit eingestellt wird, die Lichtquelle also gedimmt werden kann.
Gegenüber Vorgehensweisen, bei denen die Amplitude des der LED zugeführten Stroms kontinuierlich verändert wird, weist die Vorgehensweise basierend auf pulsweitenmodulierten Strömen den Vorteil auf, dass während der Einschaltphase der LED diese mit dem für einen LED-Betrieb optimalen Strom betrieben werden kann. Es ist hier also ein sehr effizienter LED-Betrieb realisierbar, wobei trotz allem eine im Prinzip stufenlose Einstellung der Helligkeit möglich ist. Diese Vorgehensweise zum Verändern der Helligkeit einer LED oder einer LED- Gruppe kann insbesondere auch dann zum Einsatz kommen, wenn eine Lichtquelle unterschiedliche LEDs oder LED-Gruppen aufweist, die beispielsweise jeweils Licht einer unterschiedlichen Farbe oder Farbtemperatur abgeben. Durch entsprechendes Einstellen der Helligkeit der jeweiligen LED bzw. LED-Gruppe kann dann das insgesamt abgegebene Licht hinsichtlich seiner Farbe oder Farbtemperatur verändert werden. In einem derartigen Fall wird dann jeder LED bzw. LED-Gruppe ein zum Erzielen der individuellen Helligkeit erforderlicher pulsweitenmodulierter Strom zugeführt. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, die Vorgehensweise beim Betreiben einer Lichtquelle auf LED-Basis weiter zu optimieren, einerseits hinsichtlich der Effizienz und andererseits hinsichtlich der Qualität der Lichtabgabe.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer LED-Lichtquelle gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Gedanken, die verschiedenen LEDs bzw. LED-Gruppen wiederum mit pulsweitenmodulierten Strömen zu betreiben. Dabei ist nunmehr allerdings vorgesehen, dass die den einzelnen LEDs bzw. LED-Gruppen zugeführten Ströme zeitlich derart aufeinander abgestimmt sind, dass zu jedem
Zeitpunkt maximal eine der LEDs bzw. LED-Gruppen, also ein sog. Kanal mit Strom versorgt wird.
Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein Verfahren zum Betreiben einer
Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs bzw. LED-Gruppen aufweist, vorgeschlagen, wobei den LEDs bzw. LED-Gruppen jeweils pulsweitenmodulierte
Ströme zugeführt werden und die Ströme zeitlich derart aufeinander abgestimmt sind, dass zu jedem Zeitpunkt maximal eine der LEDs bzw. LED-Gruppen mit Strom versorgt wird. Im Vergleich zu der bislang bekannten Vorgehens weise, bei der die Einschaltzyklen für die verschiedenen LED-Gruppen im Wesentlichen zeitgleich gestartet wurden, weist die hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorgehensweise mehrere Vorteile auf. So kann nunmehr nicht mehr der Fall auftreten, dass alle LED-Gruppen gleichzeitig aktiviert sind und dementsprechend mit Strom versorgt werden müssen. Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt maximal ein einziger Kanal bzw. eine einzelne LED-Gruppe mit Strom versorgt, so dass hier deutlich niedrigere Strom- oder Spannungspitzen auftreten. Während bei der bekannten Vorgehensweise der maximale Stromverbrauch oftmals ein Mehrfaches des durchschnittlichen Stromverbrauchs der Lichtquelle beträgt, bleibt bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise der Stromverbrauch im Wesentlichen konstant. Dies hat zur Folge, dass die Anforderungen an die Mittel zur Leistungsversorgung der LEDs oder LED-Gruppen bei der erfindungsgemäßen Lösung deutlich niedriger sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Lichtabgabe durch die LEDs bzw. LED-Gruppen über einen größeren Zeitraum hinweg erfolgt als beim Stand der Technik. Bei der bekannten Lösung sind insbesondere zum Erzielen einer niedrigen Gesamthelligkeit oftmals sehr lange Ausschaltphasen vorhanden, in denen keine einzige der LEDs aktiviert ist, was zu Flackererscheinungen führt, die insbesondere dann wahrgenommen werden, wenn die Lichtquelle oder ein von der Lichtquelle beleuchteter Bereich mit einer Kamera aufgenommen wird. Im Falle sehr langer Ausschaltphasen wären derartige
Flackererscheinungen sogar für das menschliche Auge erkennbar. Bei der
erfindungsgemäßen Lösung hingegen wird die Lichtabgabe über einen längeren Zeitraum eines einzelnen Ansteuerzyklus für die Lichtquellen hinweg verteilt, so dass hier zeitlich gesehen eine homogenere Lichtabgabe vorliegt. Die Qualität des abgegebenen Lichts ist dementsprechend hinsichtlich seiner zeitlichen Homogenität deutlich besser. Auch das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt selbstverständlich ein Verändern der Farbe bzw. Farbtemperatur des insgesamt abgegebenen Lichts sowie ein Dimmen der Gesamthelligkeit. Abhängig von der vorgesehenen Gesamthelligkeit kann dabei insbesondere ein Zeitraum vorgesehen sein, in dem keine der LEDs bzw. LED- Gruppen mit Strom versorgt wird.
Eine besonders einfache Vorgehensweise zum Realisieren der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass nach Ausschalten einer ersten LED bzw. LED-Gruppe erst zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bzw. nach einem vorbestimmten Ausschaltzeitraum eine andere LED bzw. LED-Gruppe eingeschaltet wird. Der zeitliche Abstand zwischen dem Ausschalten der ersten Gruppe und dem Einschalten der folgenden Gruppe ist in diesem Fall dauerhaft konstant, wobei sich nach dem Ausschalten der zweiten Gruppe - sofern keine weiteren anderen LEDs bzw. LED-Gruppen vorhanden sind - noch ein Ausschaltzeitraum anschließen kann, der wie oben erwähnt dem Einstellen der Gesamthelligkeit dient und in seiner Dauer veränderbar sein kann. Alternativ hierzu könnte allerdings der zeitliche Abstand zwischen dem Ausschalten einer ersten LED bzw. LED-Gruppe und dem Einschalten einer zweiten LED bzw. LED-Gruppe auch veränderbar sein. Hierdurch ist die Lichtabgabe hinsichtlich ihres zeitlichen Verlaufs nochmals variabler bzw. homogener, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Gesamtausschaltdauer eines Ansteuerzyklus
gleichmäßig auf die Ausschaltzeiträume aufgeteilt wird. Die Dauer eines
Ausschaltzeitraums bzw. eine Mindestdauer für einen Ausschaltzeitraum kann dabei im Bereich einiger μβ, insbesondere bei etwa ΙΟμβ liegen. Bei den verschiedenen LEDs bzw. verschiedenen LED-Gruppen kann es sich insbesondere um Lichtquellen handeln, die Licht einer unterschiedlichen Farbe oder Farbtemperatur emittieren. Durch Einstellen der individuellen Helligkeiten kann dann die Gesamtlichtabgabe hinsichtlich ihrer Farbe oder Farbtemperatur eingestellt werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Konzept auch keinesfalls auf lediglich zwei LEDs bzw. LED-Gruppen beschränkt sondern kann im Prinzip auf eine beliebige Anzahl unterschiedlicher LEDs oder LED-Gruppen erweitert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
Betreiben mehrerer LEDs bzw. LED-Gruppen;
Figur 2 den zeitlichen Verlauf der Ströme für zwei verschiedene LED-Gruppen gemäß einer aus dem Stand der Technik bekannten Lösung;
Figur 3 den zeitlichen Verlauf der LED-Ströme gemäß der erfindungsgemäßen
Lösung; Figur 4 die Einzelschritte bei einer ersten Variante zum erfindungsgemäßen
Ansteuern der LEDs und
Figur 5 die Einzelschritte bei einer zweiten Variante zum erfindungsgemäßen
Ansteuern der LEDs. Figur 1 zeigt sehr schematisch ein Betriebsgerät 1 zum Betreiben einer Lichtquelle 100 auf LED-Basis, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei LED-Gruppen 101 und 102 besteht. Das Betriebsgerät 1 ist eingangsseitig mit der allgemeinen Stromversorgung verbunden und weist intern eine Steuereinheit 5 auf, welche dazu ausgebildet ist, die Netzversorgungsspannung UNetz in Versorgungsspannungen bzw. Ströme ILEDI und ILED2 zum Betreiben der beiden LED-Gruppen 101 bzw. 102 umzusetzen. Die Steuereinheit 5 weist hierzu intern aus dem Stand der Technik bekannte Mittel auf, um eine entsprechende Umsetzung der Netzversorgungsspannung UNetz vorzunehmen.
Die den LED-Gruppen 101 bzw. 102 zugeführten Ströme ILEDI und ILED2 sind dabei - wie schematisch angedeutet - pulsweitenmoduliert, das heißt, die LEDs der beiden Gruppen 101 , 102 werden alternierend ein- und ausgeschaltet, wobei durch
Veränderung des Zeitverhältnisses zwischen Einschaltdauer und Ausschaltdauer die
Helligkeit der jeweiligen Gruppe 101 , 102 verändert werden kann. Die Steuerschaltung 5 kann dabei insbesondere dazu ausgebildet sein, über eine Schnittstelle 2 empfangene externe Steuersignale in geeignete Betriebsströme ILEDI und ILED2 umzusetzen, um sicherzustellen, dass die von der Lichtquelle 100 insgesamt realisierte Lichtabgabe eine gewünschte Mischfarbe bzw. eine gewünschte Farbtemperatur aufweist. Darüber hinaus kann durch entsprechendes Einstellen der Ausschaltdauer(n) auch die
Gesamtlichtabgabe in ihrer Helligkeit verändert werden, also ein Dimmen
vorgenommen werden. Wie angedeutet ist dieses Prinzip nicht nur auf die zwei dargestellten LED-Gruppen 101 und 102 anwendbar sondern kann im Prinzip bei einer beliebigen Anzahl von LED-Gruppen zum Einsatz kommen. Beispielsweise sind insbesondere RGB-Anordnungen, also Lichtquellen mit den Farben Rot, Grün und Blau üblich, welche die Abgabe von Licht eines nahezu beliebigen Farbtons ermöglichen. Die bislang vorwiegend übliche Vorgehensweise zum Ansteuern der beiden LED- Gruppen 101 und 102 ist schematisch in Figur 2 dargestellt. Diese Figur zeigt dabei den Verlauf der jeweiligen LED-Ströme ILEDI und ILED2, wobei bislang zu einem Zeitpunkt t0, der den Beginn eines Ansteuerzyklus repräsentiert, beide LED-Gruppen gleichzeitig eingeschaltet wurden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Gruppe 101 über einen Zeitraum τι eingeschaltet bleibt, während hingegen die zweite Gruppe 102 lediglich für einen kürzeren Zeitraum τ2 eingeschaltet ist. Die erste LED-Gruppe 101 trägt in diesem Fall also einen größeren Anteil zur Gesamtlichtabgabe bei als die zweite Gruppe 102. Nach Ablauf des Zeitraums τι schließt sich ein weiterer Zeitraum xaus an, in dem beide LED-Gruppen 101, 102 inaktiv sind. Die Dauer dieses dritten Zeitraums xaus ist dabei danach bemessen, wie hoch die Intensität der Gesamtlichtabgabe sein soll. Das heißt, über die Veränderung dieses Zeitraums xaus kann ein Dimmen der Gesamtlichtabgabe vorgenommen werden, während hingegen über eine Veränderung des Verhältnisses der Zeiten τι und τ2 eine Einstellung der Farbe bzw. Farbtemperatur möglich ist. Nach Ablauf der dritten Ausschaltphase xaus beginnt ein neuer Ansteuerzyklus, das heißt, beide LED-Gruppen 101, und 102 werden wieder von neuem mit Strom versorgt.
Es ist unmittelbar erkennbar, dass bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise gemäß Figur 2 zu Beginn eines Ansteuerzyklus, insbesondere während des Zeitraums τ2, zu dem im dargestellten Beispiel beide LED-Gruppen 101, und 102 aktiv sind, ein hoher Gesamtstromverbrauch und/oder hohe Spannungsspitzen vorliegen. Die Steuereinheit 5 muss dafür ausgelegt sein, dass auch diese maximalen Stromspitzen oder Spannungsspitzen abgedeckt werden, was einen nicht
unbeträchtlichen Aufwand nach sich zieht. Diese Problematik kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, die nachfolgend näher beschrieben wird, vermieden werden.
Dabei ist vorgesehen, die den LED-Gruppen 101, 102 zugeführten Ströme ILEDI und ILED2 zeitlich derart aufeinander abzustimmen, dass zu jedem Zeitpunkt maximal eine einzige der beiden Gruppen 101, 102 aktiv ist. Eine erste Möglichkeit hierfür ist in Figur 3 dargestellt.
Hierbei beginnt ein Ansteuerzyklus für die beiden LED-Gruppen 101, 102 wiederum zum Zeitpunkt t0, wobei nunmehr allerdings zunächst lediglich die erste Gruppe 101 eingeschaltet wird und zwar wiederum für den Zeitraum τι. Erst nach Beendigung dieser Einschaltphase für die erste LED-Gruppe 101 erfolgt die Aktivierung der zweiten Gruppe 102 für den Zeitraum τ2, wobei genau genommen nach Ausschalten der ersten Gruppe 101 zunächst für einen kurzen Zeitraum τ0& abgewartet wird, bevor die zweite LED-Gruppe 102 eingeschaltet wird. Durch diese zeitliche Trennung für die Phase x0ff ist sichergestellt, dass tatsächlich keine Überschneidung hinsichtlich der Stromversorgung vorliegt. Es handelt sich dabei tatsächlich um ein bewusstes
Abwarten der Verzögerungszeit x0ff und nicht lediglich um eine systembedingte Verzögerung, die auftritt, wenn nach Deaktivieren eines Kanals unmittelbar ein anderer Kanal aktiviert wird. Die Verzögerungszeit τ0& liegt also im Bereich einiger μβ, beispielsweise bei etwa ΙΟμβ, so dass tatsächlich eine eindeutige Trennung der Einschaltphasen der verschiedenen Farbkanäle vorliegt.
Die zweite Gruppe 102 bleibt wiederum über den Zeitraum τ2 aktiv und wird danach wieder deaktiviert. Die erste Gruppe bleibt über den Zeitraum, der hinsichtlich seiner Dauer dem Zeitraum xaus gemäß Figur 2 entspricht, inaktiv, sodass sich an den
Zeitraum τ2 eine weitere Ausschaltphase bestehend aus dem Zeitraum Tbiack sowie der Verzögerungszeit τ0& anschließt und dann wiederum zum Zeitpunkt ti der nächste Ansteuerzyklus beginnt.
Ein Vergleich der Figuren 2 und 3 zeigt unmittelbar, dass - aufgrund der nicht veränderten Einschaltdauern τι und τ2 sowie der identischen Gesamtdauer eines Ansteuerzyklus - beide LED-Gruppen 101, 102 in vergleichbarer Weise zur
Gesamtlichtabgabe beitragen. Das heißt, die bei der Vorgehensweise gemäß Figur 3 realisierte Lichtabgabe ist hinsichtlich ihres Farbtons bzw. ihrer Farbtemperatur sowie ihrer Gesamthelligkeit identisch zu der Lichtabgabe bei der Vorgehensweise aus dem Stand der Technik. Dadurch allerdings, dass niemals beide LED-Gruppen 101, 102 gleichzeitig aktiv sind, liegt nunmehr der maximale Stromverbrauch deutlich niedriger. Das heißt, es können keine derart hohen Strom- und Spannungsspitzen auftreten, wie dies bei der Vorgehensweise aus dem Stand der Technik der Fall ist. Die Maßnahmen zur Stromversorgung der LED-Gruppen 101, 102 können dementsprechend mit einem deutlich niedrigeren Aufwand realisiert werden.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei der Vorgehensweise gemäß Figur 2 über einen deutlich längeren Zeitraum hinweg, nämlich über den gesamten Zeitraum Taus keine der beiden LED-Gruppen 101, 102 aktiv ist. Hier liegt also eine relativ lange Phase vor, in der überhaupt kein Licht abgegeben wird, was sich in einem Flackern bemerkbar machen könnte. Dieses ist zwar möglicherweise für das menschliche Auge nicht erkennbar, würde sich allerdings dann deutlicher auswirken, wenn die
Lichtquelle oder ein von der Lichtquelle beleuchteter Bereich mit einer digitalen Kamera aufgenommen wird.
Bei der Vorgehensweise gemäß Figur 3 hingegen wird die Ausschaltdauer Taus für die erste LED-Gruppe 101 dazu genutzt, die Lichtabgabe der zweiten LED-Gruppe 102 zu realisieren. Die Zeiträume τ0& und Tbiack, in denen gar keine Lichtabgabe erfolgt, sind hierbei also deutlich kürzer, wobei offensichtlich folgender Zusammenhang gilt:
2 * Toff ^black ^aus— ^2
Selbstverständlich kann die Zeitdauer Tbiack variabel gehalten bzw. angepasst werden, um ein Dimmen der Gesamthelligkeit vorzunehmen, wichtig ist allerdings, dass bei vergleichbarer Lichtabgabe bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise über einen deutlich kürzeren Zeitraum hinweg gar kein Licht abgegeben wird als dies bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung der Fall ist. Es wird also zeitlich gesehen eine homogenere Lichtabgabe erzielt, durch die etwaige Flackereffekte oder dergleichen vermieden werden können.
Dabei würde gemäß einer vorteilhaften Variante auch die Möglichkeit bestehen, den Zeitraum der Phase x0ff zwischen dem Ausschalten der ersten Gruppe 101 und dem Einschalten der zweiten Gruppe 102 zu variieren. Letztendlich würde dies bedeuten, die Gesamtausschaltdauer Tbiack - vorzugsweise gleichmäßig - auf mehrere
Teilabschnitte aufzuteilen, was zu einer nochmals homogeneren Lichtabgabe führen würde.
Ein erstes Ablaufdiagramm einer denkbaren Variante zum erfindungsgemäßen Ansteuern der LED-Gruppen ist in Figur 4 gezeigt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass insgesamt n verschiedene LED-Gruppen bzw. n sogenannte Kanäle vorliegen. Dabei werden in einem ersten Schritt Si durch die Steuereinheit 5 die Einschaltdauern τι bis τη für die verschiedenen Kanäle sowie die Dauer der sich daran möglicherweise anschließenden vollständigen Ausschaltphase Tbiack ermittelt, wobei diese Zeitdauern insbesondere auf Basis der extern zugeführten Steuersignale, über die beispielsweise eine Gesamtfarbe oder -farbtemperatur sowie eine Gesamthelligkeit vorgegeben wird, berechnet werden. In dem darauffolgenden Schritt S2 wird ein Kanalzählerwert i auf den Startwert 1 gesetzt.
Im Schritt S3 erfolgt eine Überprüfung, ob der dem Kanalzählerwert i entsprechende Kanal überhaupt aktiviert werden soll, ob also die entsprechende LED-Gruppe mit ihrer Farbe zur Lichtabgabe beitragen soll. Ist dies der Fall, werden zunächst im Schritt S4 alle Kanäle mit Ausnahme des Kanals i ausgeschaltet (zu Beginn des Zyklus sind ohnehin alle Kanäle ausgeschaltet) und im darauffolgenden Schritt S5 wird die
Verzögerungszeit x0ff abgewartet. Anschließend wird der Kanal i aktiviert, also mit Strom versorgt (Schritt S6). Nachdem in Schritt S7 der Ablauf der entsprechenden Zeitdauer τ; für die Aktivierung dieses Kanals i festgestellt wurde, wird in Schritt S8 der Kanalzählerwert i um den Wert 1 erhöht.
Im Schritt S wird dann überprüft, ob der Kanalzählerwert i kleiner oder gleich als die Gesamtzahl n ist, ob also bereits der letzte Kanal angesteuert wurde oder ob noch weitere Kanäle existieren. Existieren noch weitere Kanäle, wird das Verfahren mit Schritt S3 fortgesetzt und dementsprechend überprüft, ob der dem neuen
Kanalzählerwert i entsprechende Kanal aktiviert werden soll. Ggf. werden dann in der oben beschriebenen Weise die Schritte S4 bis S8 erneut für den nächsten Kanal durchgeführt. Wurde hingegen bereits der letzte Kanal erreicht, so wird in Schritt S10 überprüft, ob die Helligkeit der Gesamtlichtabgabe 100% betragen soll oder ein Dimmen der Gesamtlichtabgabe vorgesehen ist. Ist ein Dimmen erforderlich, werden in Schritt Sn alle Kanäle deaktiviert und anschließend (Schritt S12) der Zeitraum Tbiack abgewartet. Hiermit ist dann ein Ansteuerzyklus beendet und das Verfahren beginnt erneut mit Schritt Sls wobei wiederum durch die Steuereinheit 5 überprüft wird, ob - z.B.
aufgrund einer Änderung der extern zugeführten Steuersignale - die Einschaltphasen τ; für die verschiedenen Kanäle modifiziert werden müssen. Die obige Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zum Ansteuern der LED-Kanäle verdeutlicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren verhältnismäßig einfach bzw. mit einem geringen Aufwand realisiert werden kann. Statt wie üblich einen Mikroprozessor mit entsprechendem PWM-Modul oder ein externes PWM- Modul zu verwenden, kann in einfacher Weise ein Timer eingesetzt werden, wobei ohnehin üblicherweise mehrere derartiger Timer bei einem Mikroprozessor vorhanden sind. Über die entsprechenden Digital- Ausgänge des Mikroprozessors können dann die verschiedenen Kanäle gesteuert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie bereits erwähnt auch dahingehend modifiziert werden, dass der Abschaltzeitraum Tbiack unterteilt wird und beispielsweise gleichmäßig auf die Verzögerungszeiten x0ff verteilt wird. Ein entsprechendes
Diagramm ist in Figur 5 gezeigt und soll nachfolgend erläutert werden. Bei dieser zweiten Variante werden im ersten Schritt S101 abhängig von der
gewünschten Mischfarbe sowie der gewünschten Gesamthelligkeit zunächst die Anzahl non der einzuschaltenden Kanäle sowie die Gesamtausschaltzeit ibiackGesamt während eines Zyklus berechnet. Ferner wird für jeden Kanal die individuelle
Einschaltdauer τι bis τη berechnet.
Im zweiten Schritt S102 wird dann zunächst überprüft, ob die Anzahl der
einzuschaltenden Kanäle non größer 0 ist, ob also überhaupt ein Kanal zu aktivieren ist. Ist dies nicht der Fall, werden in Schritt S103 alle Kanäle deaktiviert und der Zyklus beginnt von Neuem.
Ist hingegen mindestens ein Kanal einzuschalten, so wird in Schritt S104 die
Gesamtausschaltzeit ibiackGesamt während eines Zyklus durch die Anzahl der
einzuschaltenden Kanäle non geteilt, sodass sich die anteilige Ausschaltzeit Tbiack ergibt. Im Rahmen eines sich zu einem anschließenden Kontrollschritts S105 wird dabei überprüft, ob die auf diese Weise berechnete anteilige Ausschaltzeit Tbiack unterhalb einer vorgegebenen Mmdestausschaltdauer τ0& liegt. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt S106 noch eine Korrektur der Ausschaltzeit auf die Mindestdauer x0ff . Hiermit ist dann das Berechnen der Einschaltdauern für die verschiedenen Kanäle sowie der anteiligen Ausschaltzeiten beendet und das eigentliche Ansteuern der Kanäle beginnt, wobei zunächst ebenso wie bei dem Verfahren gemäß Figur 4 in einem ersten Schritt (Schritt S107) der Zählindex i auf 1 gesetzt wird. Hieran schließt sich die Überprüfung an, ob der entsprechende Kanal aktiviert werden soll (S108). Ist dies nicht der Fall, wird unmittelbar zu Schritt S112 gesprungen und der Zählindex i um 1 heraufgesetzt. Soll hingegen der entsprechende Kanal aktiviert werden, erfolgt in Schritt S10 eine Überprüfung dahingehend, ob die anteilige Ausschaltdauer größer 0 ist. Soll hingegen der aktuelle Kanal aktiviert werden, werden in Schritt Sno alle Kanäle deaktiviert. Ferner wird die anteilige Ausschaltzeit Xbiack abgewartet und der Kanal i schließlich für die berechnete Einschaltzeit x; aktiviert. Ist hingegen Xbiack nicht größer 0, was dann der Fall ist, wenn lediglich ein einziger Kanal, also eine einzige Farbe zu 100% eingeschaltet sein soll, so werden in Schritt Sm zunächst alle Kanäle außer dem Kanal i deaktiviert. Nach Abwarten der minimalen Verzögerungszeit xQff wird schließlich der Kanal i für die eingangs berechnete Anschaltdauer aktiviert.
Das Verfahren wird schließlich mit Schritt S112 fortgesetzt, bei dem also der Zählindex i heraufgesetzt wird. Ergibt die anschließende Überprüfung S113, dass i kleiner oder gleich n ist, also weitere Kanäle existieren, so wird das Verfahren mit Schritt Sios fortgesetzt. Wurde hingehend der letzte Kanal erreicht, so ist der Ansteuerzyklus beendet und das Verfahren beginnt von Neuem mit Schritt S101.
Bei dieser zweiten Variante werden also gleichmäßige Ausschaltzeiten über den gesamten Zyklus hinweg erzielt, sodass insgesamt dann nochmals eine homogenere Lichtabgabe hervorgerufen wird.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch darin bestehen, die PWM-Frequenzen zu variieren. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass beim Hinzufügen eines bestimmten Farbanteils die entsprechende LED-Gruppe zunächst grundsätzlich auf minimaler Pulslänge betrieben wird und dafür der
Gesamtausschaltzeitraum Xbkck reduziert wird. Bei höheren Dimmstufen hingegen, also bei höherer Intensität der entsprechenden Farbe kann dann die Einschaltdauer für die entsprechende LED bzw. LED-Gruppe erhöht werden und der Ausschaltzeitraum xbiack bleibt auf einem kleinen Wert konstant. Dies kann soweit fortgesetzt werden, bis bei maximaler Helligkeit der Ausschaltzeitraum Tbiack komplett verschwindet.
Letztendlich wird durch die erfindungsgemäße Lösung also das Ansteuern von zum Erzeugen einer gewünschten Mischfarbe bzw. Mischfarbtemperatur und Gesamthelligkeit deutlich optimiert. Einerseits kann hierbei der Aufwand zum Ansteuern reduziert werden, andererseits wird die Qualität der Lichtabgabe im Hinblick auf die zeitliche Homogenität verbessert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs oder LED-Gruppen (101 , 102) aufweist, wobei den LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) jeweils pulsmodulierte Ströme (ILEDI , ILED2) zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die den LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) zugeführten Ströme (ILEDI, ILED2) zeitlich derart aufeinander abgestimmt sind, dass zu jedem Zeitpunkt maximal eine der LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) mit Strom (ILEDI , ILED2) versorgt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass abhängig von einer vorgesehenen Gesamthelligkeit über einen Zeitraum (xbiack) keine der LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) mit Strom versorgt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Ausschalten einer ersten LED bzw. LED-Gruppe (101) und dem Einschalten einer zweiten LED bzw. LED-Gruppe (102) eine Verzögerungszeit (x0ff) abgewartet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) konstant ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) veränderbar ist, insbesondere in
Abhängigkeit von einer vorgesehenen Gesamthelligkeit gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) derart gewählt wird, dass eine
Gesamtausschaltdauer eines Ansteuerzyklus gleichmäßig auf die Verzögerungszeiten (x0ff) verteilt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verzögerungszeit (x0ff) eine Mindestdauer aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verzögerungszeit (xoff) bzw. deren Mindestdauer im Bereich einiger μβ, insbesondere bei etwa ΙΟμβ liegt.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) Licht einer unterschiedlichen Farbe oder Farbtemperatur emittieren.
10. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs oder LED-Gruppen (101 , 102) aufweist, wobei die
Schaltungsanordnung Stromversorgungmittel (5) aufweist, welche dazu ausgebildet sind, den LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) jeweils pulsmodulierte Ströme (ILEDI , ILED2) zuzuführen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromversorgungmittel (5) die den LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) zugeführten Ströme (ILEDI , ILED2) zeitlich derart aufeinander abstimmt, dass zu jedem Zeitpunkt maximal eine der LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) mit Strom (ILEDI , ILED2) versorgt wird.
1 1 . Schaltungsanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass abhängig von einer vorgesehenen Gesamthelligkeit über einen Zeitraum (xbkck) keine der LEDs bzw. LED-Gruppen (101 , 102) mit Strom versorgt wird.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Ausschalten einer ersten LED bzw. LED-Gruppe (101) und dem Einschalten einer zweiten LED bzw. LED-Gruppe (102) eine Verzögerungszeit (x0ff) abgewartet wird.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) konstant ist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) veränderbar ist, insbesondere in
Abhängigkeit von einer vorgesehenen Gesamthelligkeit gewählt wird.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauer der Verzögerungszeit (x0ff) derart gewählt wird, dass eine
Gesamtausschaltdauer eines Ansteuerzyklus gleichmäßig auf die Verzögerungszeiten (x0ff) verteilt wird.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verzögerungszeit (x0ff) eine Mindestdauer aufweist.
17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verzögerungszeit (x0ff) bzw. deren Mindestdauer im Bereich einiger μβ, insbesondere bei etwa ΙΟμβ liegt.
18. Beleuchtungsanordnung mit einer Lichtquelle, welche zumindest zwei getrennte LEDs oder LED-Gruppen (101, 102) aufweist, sowie einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17.
19. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LEDs bzw. LED-Gruppen (101, 102) Licht einer unterschiedlichen Farbe oder Farbtemperatur emittieren.
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