DE102021005158A1 - LED power supply - Google Patents
LED power supply Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021005158A1 DE102021005158A1 DE102021005158.0A DE102021005158A DE102021005158A1 DE 102021005158 A1 DE102021005158 A1 DE 102021005158A1 DE 102021005158 A DE102021005158 A DE 102021005158A DE 102021005158 A1 DE102021005158 A1 DE 102021005158A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- power
- leds
- led
- color
- microcontroller
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
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]
- H05B45/20—Controlling the colour of the light
- H05B45/24—Controlling the colour of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/32—Pulse-control circuits
-
- 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]
- H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
- H05B45/52—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a parallel array of LEDs
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Beschrieben wird eine LED-Gleichspannungsversorgung aufweisend eine Mehrzahl von Leistungskanälen, die dazu ausgebildet sind, Leistung aus derselben Leistungsquelle an LEDs unterschiedlicher Farben zu speisen; einen Mikrocontroller, der dazu ausgebildet ist, Leistungskanäle so anzusteuern, dass sich eine Farbtemperatur gemäß einem Leistungskanal-Erregungsverhältnis ergibt; und eine Überlast-Schutzschaltung. Hierbei wird vorgeschlagen, dass die Überlast-Schutzschaltung dazu ausgelegt ist, einen an die LEDs insgesamt gespeisten Strom, eine an die LEDs insgesamt gespeiste Leistung und/oder einen Widerstand angeschlossener LEDs zu erfassen; und der Mikrocontroller dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf einen zu geringen Gesamtwiderstand, zu hohen Strom und/oder eine zu hohe Gesamtleistung die Leistungskanäle so anzusteuern, dass an die LEDS unterschiedlicher Farben Leistung unter Beibehaltung eines farbbestimmenden Erregungsverhältnisses alternierend gespeist wird, wobei zwischen den Leistungskanäle so schnell alterniert wird, dass Alternieren visuell nicht wahrnehmbar ist.An LED DC power supply is described, comprising a plurality of power channels which are configured to supply power from the same power source to LEDs of different colors; a microcontroller configured to drive power channels to result in a color temperature according to a power channel excitation ratio; and an overload protection circuit. In this context, it is proposed that the overload protection circuit be designed to detect a current fed to the LEDs as a whole, a power fed to the LEDs as a whole and/or a resistance of connected LEDs; and the microcontroller is configured, in response to an under-total resistance, over-current, and/or over-total power, to drive the power channels to alternately power LEDS of different colors while maintaining a color-determining excitation ratio, wherein between the power channels is alternated so rapidly that alternation is visually imperceptible.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und bezieht sich demgemäß auf die Leistungsversorgung von LEDs.The present invention relates to what is claimed in the preamble and accordingly relates to the power supply of LEDs.
Licht emittierende Dioden werden immer häufiger zu Beleuchtungszwecken eingesetzt. Dabei werden die Licht emittierenden Dioden oftmals aus einem Gleichspannungs-Leistungsversorgungs-Netzteil gegebener Ausgangsleistung mit Leistung versorgt, was einem Benutzer eine nicht nur energiesparende Beleuchtung gestattet, sondern auch vielfältige Einstellmöglichkeiten bietet. So wird ein Benutzer im Regelfall allgemein als Weiß empfundenes Licht oder farbig getöntes Licht wünschen. Weißes Licht wird erhalten, indem Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe, beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht emittierende Leuchtdioden dicht beieinander angeordnet und erregt werden. Die Lichttemperatur, also die „Farbe“ des emittierten Lichtes kann eingestellt werden, indem an die roten, grünen und blauen Leuchtdioden Leistung in je nach Farbe unterschiedlichen Verhältnissen gespeist wird. Bei angenommen linearem Verhalten von Erregungsleistung, Lichtemission und Helligkeitswahrnehmung kann dagegen die Gesamthelligkeit des emittierten Lichtes verändert werden, indem die an die Dioden gespeiste Leistung für alle Licht emittierende Dioden in gleichem Maße erhöht wird; so führt etwa eine Verdopplung der Erregungsleistung zu einer als doppelt so hell wahrgenommenen Beleuchtung. (Dass die Annahme eines strikt linearen Zusammenhangs von Erregungsleistung, Lichtemission und Helligkeitswahrnehmung eine zur leichteren Erläuterung gemachte Vereinfachung ist, aber in der Praxis ein anderer Zusammenhang auftreten kann, was gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen zu berücksichtigen ist, sei der Genauigkeit halber erwähnt.)Light-emitting diodes are increasingly being used for lighting purposes. In this case, the light-emitting diodes are often supplied with power from a DC voltage power supply unit with a given output power, which not only allows the user energy-saving lighting, but also offers a wide range of setting options. As a rule, a user will generally want light that is perceived as white or colored light. White light is obtained by closely arranging and energizing light-emitting diodes of different colors, for example, light-emitting diodes emitting red, green and blue light. The light temperature, i.e. the "color" of the emitted light, can be adjusted by feeding power to the red, green and blue light-emitting diodes in different ratios depending on the colour. On the other hand, assuming linear behavior of excitation power, light emission and brightness perception, the overall brightness of the emitted light can be changed by increasing the power fed to the diodes to the same extent for all light-emitting diodes; for example, doubling the excitation power leads to lighting that is perceived as being twice as bright. (For the sake of accuracy, it should be mentioned that the assumption of a strictly linear relationship between excitation power, light emission and brightness perception is a simplification made for easier explanation, but in practice a different relationship can occur, which may need to be taken into account by taking suitable measures.)
Somit lässt sich durch eine für alle Dioden gleichartige Veränderung der Leuchtdiodenversorgung die Helligkeit einstellen, also Dimmen. Es ist im Übrigen auch möglich, eine sogenannte Weißlicht-LED vorzusehen, bei der ein als „weiß“ empfundenes Licht fest vorgegebener Farbtemperatur von z.B. 5500° Kelvin emittiert wird, wobei eine Veränderung der an diese sogenannte Weißlicht-LED gespeisten Erregungsleistung lediglich zu einer Helligkeitsveränderung führt. (Dass auch eine solche LED in der Regel nicht das exakte Spektrum eines Schwarzkörperstrahlers der angegebenen Temperatur ergibt, sei erwähnt. Gleichwohl wird vorliegend aus Gründen der besseren Verständlichkeit auf eine „Farbtemperatur“ Bezug genommen.)Thus, the brightness can be adjusted, i.e. dimmed, by changing the light-emitting diode supply in the same way for all diodes. Incidentally, it is also possible to provide a so-called white-light LED, in which light that is perceived as “white” is emitted with a fixed predetermined color temperature of e.g. 5500° Kelvin, with a change in the excitation power fed to this so-called white-light LED only leading to a change in brightness leads. (It should be mentioned that even such an LED does not usually produce the exact spectrum of a blackbody radiator at the specified temperature. Nevertheless, for reasons of better comprehensibility, reference is made to a “color temperature” here.)
Des Weiteren ist es möglich, die Farbintensität zu verändern, also einzustellen, ob emittiertes Licht eine nur sehr leichte Abweichung hin zu einer gegebenen Farbtemperatur besitzt oder ob diese farbtönende Abweichung zu einer als sehr intensiv oder „poppig“ empfundenen Färbung führt. Bei einer Kombination aus den vier LEDs RGB+W kann diese Intensität verändert werden, indem für eine nur geringe Farbintensität die Weisslicht-LED besonders stark erregt wird, während die RGB-Farbdioden in für die gewünschte Farbtemperatur erforderlichem Verhältnis zueinander insgesamt schwächer erregt werden; eine hohe Farbintensität wird umgekehrt erreicht, indem die Weißlicht-LED besonders schwach erregt wird und die verbleibenden RGB-Dioden in gleichem Verhältnis wie zuvor besonders stark erregt werden. In gleichem Maße lässt sich die Farbintensität aber auch verändern, wenn lediglich eine Dreidioden-Kombination vorliegt, also lediglich RGB-Dioden ohne vierten Kanal vorliegen. In einem solchen Fall kann die Farbintensität variiert werden, indem ein variierender Teil der mit den RGB-Dioden maximal erzielbaren Helligkeit dafür genutzt wird, gemeinsam ein als neutralweiß empfundenes Licht zu erzeugen.It is also possible to change the color intensity, i.e. to set whether the emitted light only deviates very slightly from a given color temperature or whether this hue deviation leads to a coloration that is perceived as very intensive or "pop". With a combination of the four LEDs RGB+W, this intensity can be changed by exciting the white light LED particularly strongly for only a low color intensity, while the RGB color diodes are excited overall more weakly in the ratio required for the desired color temperature; conversely, high color intensity is achieved by excitation of the white light LED particularly weakly and particularly strongly exciting the remaining RGB diodes in the same ratio as before. However, the color intensity can also be changed to the same extent if there is only a three-diode combination, i.e. only RGB diodes without a fourth channel. In such a case, the color intensity can be varied by using a varying part of the maximum brightness that can be achieved with the RGB diodes to jointly generate a light that is perceived as neutral white.
Gerade dort, wo es als besonders vorteilhaft und erwünscht empfunden wird, derartige Einstellungen von Helligkeit, Farbtemperatur und Intensität vornehmen zu können, wird es häufig gewünscht, dass eine bestimmte Charakteristik tatsächlich auch gewährleistet bleibt.Precisely where it is felt to be particularly advantageous and desirable to be able to make such adjustments to brightness, color temperature and intensity, it is often desired that a specific characteristic actually remains guaranteed.
Es sind daher bereits eine Vielzahl von Schaltungen vorgeschlagen worden, die sich mit der Leistungsversorgung von LEDs befassen.A large number of circuits have therefore already been proposed which deal with the power supply of LEDs.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Die
Im privaten Bereich ergibt sich ungeachtet der bekannten Anordnungen immer noch das Problem, dass Einstellungen nicht nur auf einfache Weise möglich sein sollen, sondern dass oftmals auch noch eine Fehlanpassung zwischen LEDs und Leistungsversorgungsnetzteil gegeben ist, etwa weil ein gekauftes, zunächst ausreichendes Netzteil nach einiger Zeit dazu gekaufte weitere LEDs mitversorgen soll und dadurch per se überlastet wird. Erwähnt sei, dass sich eine Überlastung auf verschiedene Weise auswirken kann. Bei nur geringer Überlastung, also nur geringfügig zu geringen Impedanz in der angeschlossenen LEDs, kann es sein, dass lediglich die Versorgungsspannung ohne signifikante Schäden an Bauteilen zusammenbricht; bei erheblichen Unterschreitungen der vorgesehenen Impedanz bzw. massiven Überlastungen des Netzteiles kann es zu Schäden an angeschlossenen Bauteilen oder dem Netzteil selbst kommen.Irrespective of the known arrangements, in the private sector there is still the problem that settings should not only be possible in a simple manner, but that there is often a mismatch between the LEDs and the power supply unit, for example because a purchased, initially sufficient power unit has been used for some time additional LEDs purchased for this purpose should also be supplied and is therefore overloaded per se. It should be mentioned that an overload can have various effects. If there is only a slight overload, i.e. only slightly too low impedance in the connected LEDs, it may be that only the supply voltage collapses without significant damage to components; If the impedance falls significantly short of the intended impedance or if the power pack is massively overloaded, damage to the connected components or the power pack itself can occur.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.The object of the present invention is to provide something new for commercial use.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Einige der bevorzugten Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.The solution to this problem is claimed in an independent form. Some of the preferred embodiments are found in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Grundgedanken wird somit eine LED-Gleichspannungsversorgung aufweisend eine Mehrzahl von Leistungskanälen, die dazu ausgebildet sind, Leistung aus derselben Leistungsquelle an LEDs unterschiedlicher Farben zu speisen; einen Mikrocontroller, der dazu ausgebildet ist, Leistungskanäle so anzusteuern, dass sich eine Farbtemperatur gemäß einem Leistungskanal-Erregungsverhältnis ergibt; und eine Überlast-Schutzschaltung vorgeschlagen, welche weiter so ausgestaltet ist, dass die Überstrom-Schutzschaltung einen an die LEDs insgesamt gespeisten Strom, eine an die LEDs insgesamt gespeiste Leistung und/oder einen Widerstand erfasst; wobei der Mikrocontroller dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf einen inakzeptablen Widerstand, einen zu hohen Strom und/oder eine zu hohe Gesamtleistung die Leistungskanäle so anzusteuern, dass an die LEDS unterschiedlicher Farben Leistung unter Beibehaltung eines farbbestimmenden Erregungsverhältnisses alternierend gespeist wird, wobei zwischen den Leistungskanälen so schnell alterniert wird, dass das Alternieren visuell nicht wahrnehmbar ist.Thus, according to a first basic idea, an LED DC voltage supply comprising a plurality of power channels which are designed to feed power from the same power source to LEDs of different colors; a microcontroller configured to drive power channels to result in a color temperature according to a power channel excitation ratio; and an overload protection circuit is proposed, which is further configured in such a way that the overcurrent protection circuit detects a current fed to the LEDs in total, a power fed to the LEDs in total and/or a resistance; wherein the microcontroller is configured, in response to unacceptable resistance, excess current, and/or excess power, to drive the power channels to alternately power LEDS of different colors while maintaining a color-defining excitation ratio, wherein between the power channels is alternated so rapidly that the alternation is visually imperceptible.
Eine Mehrzahl von LED-Leistungskanälen wird im Regelfall dort verwendet, wo durch Mischung von LED-Farben ein bestimmter Farb-Eindruck eingestellt werden soll. In der vorliegenden Anmeldung wird diesbezüglich von einer Farb-Temperatur gesprochen, auch wenn ein aus der Erregung mehrerer unterschiedlicher, dicht beieinander angeordneter und somit aufgrund zu geringer Blickwinkeldifferenzen visuell nicht voneinander trennbarer LEDs eine spektrale Gesamtemission ergibt, die sich von der Emission eines auf einer bestimmten Temperatur befindlichen Schwarzkörpers unterscheidet. Als weitere relevante Größe für die Beschreibung einer Lichtemission seien der Vollständigkeit halber noch Helligkeit und Farbsättigung genannt. Die Helligkeit bestimmt sich aus der Gesamt-Emissionsintensität, wohingegen die Sättigung sich aus dem Anteil farbigen Lichtes zu „rein weißem“ Licht bestimmt. Aus Gründen der Genauigkeit sei im Übrigen darauf hingewiesen, dass die Helligkeit, die bei einer bestimmten Leistungszufuhr wahrgenommen wird, aufgrund der spektralen Empfindlichkeit des Auges auch von der Farbtemperatur des emittierten Lichtes abhängt.A plurality of LED power channels is generally used where a specific color impression is to be set by mixing LED colors. In the present application, a color temperature is used in this regard, even if a spectral total emission results from the excitation of several different LEDs that are arranged close together and therefore cannot be visually separated from one another due to insufficient viewing angle differences, which results from the emission of one on a specific temperature located blackbody differs. as white For the sake of completeness, brightness and color saturation are mentioned as other relevant quantities for the description of light emission. The brightness is determined from the total emission intensity, whereas the saturation is determined from the proportion of colored light to "pure white" light. Moreover, for the sake of accuracy, it should be noted that the brightness perceived at a given power input also depends on the color temperature of the light emitted, due to the spectral sensitivity of the eye.
Vereinfacht kann für die vorliegende Beschreibung angenommen werden, dass dann, wenn die gleiche Leistung an alle drei LEDs einer je eine rote, eine grüne und eine blaue LED umfassenden LED-Gruppe gespeist wird, der Eindruck eines rein weißen emittierten Lichtes ergibt. Eine voll gesättigte Farbe mit einer bestimmten Farbtemperatur kann vereinfacht erhalten werden, indem Leistung lediglich an ein zwei von drei farbigen Dioden gespeist wird, wobei die gewünschte Farbtemperatur bestimmt, welche einzelne bzw. welche zwei Dioden überhaupt erregt werden soll und welche Leistung(en) diese Diode empfängt bzw. diese zwei Dioden empfangen. Eine Lichtemission mit nicht voll gesättigter Farbe wird erhalten, wenn zusätzlich zu diesem, an die eine oder zwei ausgewählten farbigen LEDs in gegebenem Verhältnis gespeisten Leistungsteil noch ein weiterer, für alle drei Leuchtdioden wieder gleicher Leistungsteil gespeist wird, der ergänzend zu der farbigen Emission einen rein weißen Eindruck ergibt, bzw. wenn zusätzlich Leistung an eine weiße LED gespeist wird. Die Gesamthelligkeit kann - jedenfalls im vereinfachten Fall, in welchem keine unterschiedlichen Empfindlichkeiten usw. berücksichtigt werden müssen, was durch Kalibration aber ohne weiteres möglich wäre- durch entsprechende Veränderung der absoluten Gesamtleistung verändert werden. In entsprechender Weise kann auch für Gruppen mit vier LEDs, also RBG+W, eine Einstellung zu gegebener Farbtemperatur, Helligkeit und Sättigung vorgenommen werden.In simplified terms, it can be assumed for the present description that when the same power is fed to all three LEDs of an LED group each comprising a red, a green and a blue LED, the impression of a purely white emitted light results. A fully saturated color with a given color temperature can be obtained simply by feeding power to only two of three colored diodes, where the desired color temperature determines which single diode or which two diodes should be energized at all and what power(s) these Diode receives or these two diodes receive. A light emission with a color that is not fully saturated is obtained if, in addition to this power part fed to the one or two selected colored LEDs in a given ratio, another power part, again the same for all three light-emitting diodes, is fed, which, in addition to the colored emission, has a pure gives a white impression, or if additional power is fed to a white LED. The total brightness can - at least in the simplified case in which no different sensitivities etc. have to be taken into account, which would be easily possible through calibration - be changed by correspondingly changing the absolute total power. In a corresponding manner, a setting for the given color temperature, brightness and saturation can also be made for groups with four LEDs, i.e. RBG+W.
Es ist möglich, dass bei einer realen Implementierung die zur Erzielung einer bestimmten Helligkeit, Sättigung und Farbtemperatur an die LEDs jeweils zu speisenden Leistungen unter Berücksichtigung der spektralen Empfindlichkeit des Auges und nichtlinearer, von Farbe zu Farbe gegebenenfalls nicht identischer Licht Emission der LEDs bestimmt werden. Dies kann durch Nachschau-Tabellen und dergleichen erreicht werden.It is possible that in a real implementation, the power to be fed to the LEDs to achieve a certain brightness, saturation and color temperature is determined taking into account the spectral sensitivity of the eye and non-linear light emission of the LEDs, which may not be identical from color to color. This can be accomplished through look-up tables and the like.
Oftmals werden streifenförmige Träger bereitgestellt, entlang von welchen eine Vielzahl von Gruppen aus jeweils drei dicht beieinander montierten LEDs in den Farben Rot, Grün und Blau bzw. Gruppen von vier dicht beieinander montierten LEDs in den Farben Rot, Grün, Blau und Weiß angeordnet sind. Durch Vorgabe der an die jeweiligen Farben einer Gruppe gespeisten Leistung können unterschiedliche Farbeindrücke erzielt werden. Es ist möglich, alle Gruppen auf gleiche Weise mit Leistung zu versorgen, sodass beispielsweise an alle blauen LEDs in jeder Gruppe im zeitlichen Mittel etwas weniger Leistung als an die roten und grünen LEDs gespeist wird; in einem solchen Fall wird sich abgesehen von geringen, fertigungsbedingten Variationen z.B. der Empfindlichkeit einzelner LEDs - -auch an jeder Gruppe der gleiche Farbeindruck und die gleiche Helligkeit erhalten. Alternativ ist es möglich, bestimmte Bereiche entlang des Streifens auf unterschiedliche Weise zu versorgen, um beispielsweise ausgewählte Bereiche heller oder in anderen Farben leuchten zu lassen. Die entsprechenden Streifen können an eine Leistungsversorgung angeschlossen und von dieser angesteuert werden. Dass daneben andere Möglichkeiten außer der Leistungsversorgung von LEDs auf Streifen bestehen, sei erwähnt. So ist es möglich, mehrere LED-Leuchtkörper an die gleiche Spannungsversorgung anzuschließen, auch wenn die entsprechenden LEDs nicht auf streifenförmigen Trägern angeordnet sind.Strip-shaped carriers are often provided, along which a large number of groups of three LEDs mounted close together in the colors red, green and blue or groups of four LEDs mounted close together in the colors red, green, blue and white are arranged. Different color impressions can be achieved by specifying the power fed to the respective colors of a group. It is possible to power all groups equally, so that, for example, all blue LEDs in each group are fed slightly less power than the red and green LEDs on average over time; In such a case, apart from small production-related variations, e.g. the sensitivity of individual LEDs, the same color impression and the same brightness will also be retained in each group. Alternatively, it is possible to supply certain areas along the strip in different ways, for example to make selected areas shine brighter or in different colors. The respective strips can be connected to and driven by a power supply. It should be mentioned that there are other possibilities besides the power supply of LEDs on strips. It is thus possible to connect several LED lighting elements to the same power supply, even if the corresponding LEDs are not arranged on strip-shaped carriers.
Gleichwohl wird im Nachfolgenden etliches am Beispiel von LED-Streifen erläutert, da eine solche bauliche Ausgestaltung gerade im Heimbereich besonders relevant ist und überdies gerade im Heimbereich oftmals Fehlanpassungen auftreten, etwa wenn längere, gegebenenfalls aneinander gekettete Trägerstreifen aus einer dadurch unterdimensionierten Leistungsversorgung gespeist werden. Die Erfindung ist in einem solchen Umfeld auch besonders vorteilhaft, weil hier möglichen Fehlanpassungen besonders oft begegnet wird. Bei kommerziellen Installationen, insbesondere bei neu geplanten Installationen, ist dagegen eher davon auszugehen, dass keine Fehlanpassungen erfolgen.Nevertheless, a number of things are explained below using the example of LED strips, since such a structural design is particularly relevant in the home and, moreover, mismatches often occur in the home, for example when longer carrier strips that may be chained together are fed from a power supply that is undersized as a result. The invention is also particularly advantageous in such an environment because possible mismatches are encountered particularly often here. In the case of commercial installations, in particular in the case of newly planned installations, it is more likely to be assumed that there will be no mismatches.
Es wird ermöglicht, bis zur Grenze des maximal möglichen Leistungs-Abrufes, also im Regelfall der Leistungsgrenze der Gleichspannungsversorgung, noch eine optimale Versorgung der Verbraucher mit Leistung zu gewährleisten, ohne dass dem Benutzer die Fehlanpassung besonders auffällt. In vielen Fällen werden die LED-Anordnungen dimmbar sein und von den Benutzern auch gedimmt betrieben werden. Eine in gedimmtem Zustand eingestellte Farbtemperatur kann dabei ungeachtet einer Erhöhung der angeforderten Leistung bzw. der gewünschten Helligkeit beibehalten werden, ohne dass es zu Farbveränderungen kommt. Dies ist insofern vorteilhaft, als das Auge Helligkeitsunterschiede im wesentlichen eher logarithmisch erfasst (und somit nicht unbedingt linear, wie eingangs angenommen), also nur recht große Helligkeitsunterschiede wahrgenommen werden, wohingegen bereits kleine Änderungen der Farbtemperatur stark auffallen. Da somit gegebenenfalls für die LED-Versorgung insgesamt weniger Energie aufgewendet werden muss, wozu der logarithmische Charakter der Lichtintensität beiträgt, ist es möglich, mit der Erfindung Energie einzusparen.Up to the limit of the maximum possible power demand, that is, as a rule, the power limit of the DC voltage supply, it is still possible to ensure an optimal supply of power to the consumers without the mismatch being particularly noticeable to the user. In many cases, the LED arrays will be dimmable and will be operated in dimmed mode by users. A color temperature set in the dimmed state can be maintained regardless of an increase in the required power or the desired brightness without color changes occurring. This is advantageous in that the eye perceives differences in brightness essentially logarithmically (and therefore not necessarily linearly, as initially assumed), i.e. only very large differences in brightness are perceived, whereas small changes in color temperature are already noticeable. Since it may be necessary for the LED Ver Supply less energy has to be expended overall, to which the logarithmic character of the light intensity contributes, it is possible to save energy with the invention.
Zugleich wird durch die erfindungsgemäße Anordnung verhindert, dass es zu Beschädigungen an den LED-Gruppen oder an Elementen der Spannungsversorgung kommt.At the same time, the arrangement according to the invention prevents the LED groups or elements of the voltage supply from being damaged.
Das Alternieren ist dort visuell nicht wahrnehmbar, wo die räumlich eng beieinander angeordneten LEDs unterschiedlicher Farbe schnell genug nacheinander und hinreichend oft wechselnd erregt werden. Aus der Videotechnik ist bekannt, dass mit dem menschlichen Auge ab etwa 24 Einzelbildern pro Sekunde der Eindruck einer kontinuierlichen Bewegung erhalten wird und demgemäß wird auch ein Wechsel zwischen den Kanälen typisch derart oft geschehen, dass jeder zu erregende Farbkanal wenigstens 24 mal pro Sekunde erregt wird. Prinzipiell wäre möglich, dass durch Einsatz luminszenter Materialien auch dort, wo noch seltener zwischen unterschiedlichen Farbkanälen gewechselt wird, der Eindruck erweckt wird, die LEDs würden gemeinsam und durchgehend leuchten. Im Regelfall ist es aber bevorzugt, noch häufiger zwischen den Farbkanälen zu wechseln. Dies erlaubt insbesondere, gepulst zu erregen und dort, wo nicht auf allen Farbkanälen durchgehend oder nahezu durchgehend Leistung gewünscht wird, die somit möglichen Erregungspausen gleichmäßig zu verteilen, was den Eindruck einer leicht flackernden Beleuchtung reduzieren kann; dies kann nicht nur für das menschliche Auge vorteilhaft sein, sondern auch dort, wo etwa Videoaufnahmen oder Fotografien angefertigt werden sollen, auf denen sonst Streifenartefakte zu beobachten sind.The alternation is visually imperceptible where the LEDs of different colors that are spatially close together are alternately energized quickly enough in succession and with sufficient frequency. It is known from video technology that the human eye gets the impression of continuous movement from around 24 frames per second and accordingly a change between the channels will typically happen so often that each color channel to be excited is excited at least 24 times per second . In principle, it would be possible for the use of luminescent materials to give the impression that the LEDs would shine together and continuously even where there is even less frequent switching between different color channels. As a rule, however, it is preferable to switch between the color channels even more frequently. In particular, this allows pulsed excitation and, where continuous or almost continuous power is not desired on all color channels, the thus possible excitation pauses to be evenly distributed, which can reduce the impression of a slightly flickering illumination; this can be advantageous not only for the human eye, but also where video recordings or photographs are to be made, on which stripe artifacts can otherwise be observed.
Es sei darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls ein schnelles Alternieren zwischen den Leistungskanälen unter Beibehaltung eines farbbestimmenden Erregungsverhältnisses auch dort möglich wäre, wo an die LEDs Wechselstrom gespeist wird, oder ein Gleichstrom mit (dann bevorzugt: periodisch) variierender Spannung bereitgestellt wird. In einem solchen Fall ist es zur Beibehaltung einer gleichbleibenden Farbtemperatur allerdings erforderlich, diese schwankenden Spannungen bei der LeistungsBeaufschlagung der einzelnen LED-Gruppen zu berücksichtigen, was hinsichtlich der Firm- und Software des Mikrocontrollers einen zusätzlichen Aufwand erfordert und auch die Erfassung einer momentanen Spannung sinnvoll macht. Auch wenn dies einen höheren baulichen Aufwand bedeutet und insofern der Implementierung der Erfindung mit Gleichspannung-Leistungsversorgungen wesentlich höhere wirtschaftliche Bedeutung zugemessen wird, sei darauf hingewiesen, dass sich der Anmelder vorbehält, die Erfindung auch bei Versorgung der LEDs mit periodisch oder aperiodisch schwankenden Spannungen zu beanspruchen. Wie erwähnt, kann dann eine aktuelle Spannung erfasst werden und die gemäß einer aktuellen Spannung erforderliche Erregung unterschiedlicher Farbkanäle entsprechend des Erregungsspannung-Leuchthelligkeits-Verhalten der unterschiedlichen Kanäle so zeitgesteuert werden, dass innerhalb einer gegenüber der Trägheit des Auges hinreichend kurzen Zeit wie einer dreißigstel Sekunde der Eindruck einer gleich bleibenden Farbtemperatur durch gesteuerte Erregung gewahrt bleibt.It should be noted that where AC power is fed to the LEDs, or DC power with (then preferably: periodically) varying voltage is provided, rapid alternation between the power channels while maintaining a color-determining excitation ratio would also be possible, if necessary. In such a case, however, in order to maintain a constant color temperature, it is necessary to take these fluctuating voltages into account when applying power to the individual LED groups, which requires additional effort in terms of the firmware and software of the microcontroller and also makes it sensible to record an instantaneous voltage . Even if this means greater structural complexity and insofar as the implementation of the invention with DC voltage power supplies is considered to be of much greater economic importance, it should be pointed out that the applicant reserves the right to also claim the invention when the LEDs are supplied with periodically or aperiodically fluctuating voltages . As mentioned, a current voltage can then be recorded and the excitation of different color channels required according to a current voltage can be timed according to the excitation voltage-luminosity behavior of the different channels so that within a time that is sufficiently short compared to the inertia of the eye, such as a thirtieth of a second Impression of a constant color temperature is maintained by controlled excitation.
In einer besonders bevorzugten Variante wird die Versorgungsspannung konstant gehalten und die Leuchtintensität verändert, indem die Versorgungsspannung an den jeweiligen LEDs vollständig ein- und ausgeschaltet wird. Dies kann periodisch bzw. zyklierend geschehen; entsprechende Pulsweitenmodulations-Verfahren sind per se bekannt. Es wäre möglich, für jede LED-Farbe einer LED-Gruppe durch den Mikrocontroller eigene Steuerpulse zu generieren, mit denen jede LED-Farbe unabhängig von anderen „Ein“ bzw. „Aus“ gesteuert wird. Per se sind bei Implementierung der Schalter durch Transistoren auch keine komplexen Treiberschaltungen erforderlich, sodass eine vergleichsweise einfache Schaltung bei Generierung jeweils eigener Farb-Steuerpulse ausreicht. Allerdings ist es vorteilhaft, simultanes Schalten verschiedener LED-Farben innerhalb einer LED-Gruppe zu vermeiden, da dies gerade dort, wo große LED-Gruppen vorhanden sind, also gegebenenfalls große Leistungen bzw. Ströme geschaltet werden müssen, zu unerwünschten Stromspitzen führen kann. Hier ist es vorteilhaft, solche mit Schaltvorgängen verbundenen Spikes zu vermeiden. Zudem muss bei der Generierung jeweils eigener Steuerimpulse dafür Sorge getragen werden, dass diese nicht aufgrund verschiedener Effekte wie dem allmählichen thermischen Weglaufen von phasenstarren Schleifen und dergleichen doch irgendwann aufeinander fallen. Es wird daher vorgeschlagen, dass zumindest dann, wenn Kanäle nicht simultan erregt werden sollen, eine Ausschaltflanke eines ersten zu betreibenden Kanals detektiert wird und ein zweiter Kanal erst auf die Detektion dieser Ausschaltflanke hin aktiv geschaltet wird. Je nach Flankensteilheit kann gegebenenfalls sogar eine geringe Zeitverzögerung nach Detektion der Ausschaltflanke vor Aktivschaltung des zweiten Kanals implementiert werden. Durch diese Abstiegs-Flanken-Detektion kann sicher verhindert werden, dass mehrere Kanäle auf unerwünschte Weise simultan Strom erhalten; dies wäre auch bei nur kurzfristig hohen Strömen unerwünscht, weil es die Stromschaltstufen gefährdet. Die vorteilhafte Flankensteuerung lässt sich zudem mit einigen wenigen logischen Gattern implementieren, sodass weder der bauliche Aufwand noch die erforderliche Energie zum Betrieb der Schaltkreise besonders groß sind.In a particularly preferred variant, the supply voltage is kept constant and the luminous intensity is changed by completely switching the supply voltage on and off at the respective LEDs. This can happen periodically or cyclically; corresponding pulse width modulation methods are known per se. It would be possible for the microcontroller to generate its own control pulses for each LED color of an LED group, with which each LED color is controlled "on" or "off" independently of others. When the switches are implemented by transistors, no complex driver circuits are required per se, so that a comparatively simple circuit is sufficient when generating its own color control pulses. However, it is advantageous to avoid simultaneous switching of different LED colors within an LED group, since this can lead to undesirable current peaks precisely where large LED groups are present, i.e. where high power or currents may have to be switched. Here it is advantageous to avoid such spikes associated with switching processes. In addition, when generating individual control pulses, care must be taken to ensure that these do not coincide at some point due to various effects such as the gradual thermal runaway of phase-locked loops and the like. It is therefore proposed that at least when channels are not to be excited simultaneously, a turn-off edge of a first channel to be operated is detected and a second channel is only switched to active upon detection of this turn-off edge. Depending on the edge steepness, it may even be possible to implement a small time delay after detection of the switch-off edge before the second channel is activated. This falling edge detection can be used to safely prevent multiple channels from receiving power simultaneously in an undesired manner; this would also be undesirable in the case of currents that are only high for a short time, because it endangers the current switching stages. The advantageous edge control can also be implemented with a few logic gates, so that neither the structural complexity nor the energy required to operate the circuits are particularly large.
Es wird so zudem nicht nur eine einfache und störungssichere Implementierung erreicht, sondern auch eine große Unempfindlichkeit gegenüber instabilen Taktgeneratoren (Jitter) erreicht. Eine besonders einfache Flanken-Steuerung aller Farben lässt sich implementieren, wenn die Anschaltpulse alle Farben in stets gleicher Reihenfolge durchlaufen; dann kann durch einfaches Mitzählen an jeder LED-Farbe erkannt werden, ob die LED derzeit erregt werden soll. Es sei aber darauf hingewiesen, dass dann bei bestimmten, sehr stark getönten Farben womöglich nicht die volle Leistung abgerufen werden kann, wenn nicht Massnahmen ergriffen werden, die beispielsweise die simultane Erregung zweier Kanäle und separate Erregung eines dritten Kanals ermöglichen; dies ist immer dann sinnvoll, wenn zwar noch 2, nicht aber 3 Farbkanäle simultan angesteuert werden können, also eine vergleichsweise geringe Überlastung vorliegt, etwa weil ein Benutzer nur einige wenige LED-Gruppen zu viel an ein vorhandenes Leistungsnetzteil angeschlossen hat.In addition, not only is a simple and fail-safe implementation achieved, but a high level of insensitivity to unstable clock generators (jitter) is also achieved. A particularly simple edge control of all colors can be implemented if the switch-on pulses run through all colors in the same order; then, by simply counting along each LED color, it can be seen whether the LED is currently supposed to be energized. It should be noted, however, that full performance may not be obtained with certain very strongly toned colors unless measures are taken, for example to allow two channels to be excited simultaneously and a third channel to be excited separately; this is always useful when 2, but not 3 color channels can be controlled simultaneously, i.e. there is a comparatively low overload, for example because a user has only connected a few LED groups too many to an existing power supply unit.
Da besonders kräftige, „reine“ Farben eher selten verwendet werden und sie, wenn sie trotzdem gewünscht werden, vor allem im häuslichen Umfeld selten mit besonders großer Intensität verwendet werden, kann eine entsprechende Schaltung für solch eine gemischt parallel-simultane Ansteuerung durchaus sinnvoll sein. Gleichwohl sei aber erwähnt, dass einfache Logikschaltungen ausreichen, um gegebenenfalls eine simultane Erregung zweier Kanäle und separate Erregung eines dritten Kanals zu ermöglichen.Since particularly strong, "pure" colors are rarely used and, if they are nevertheless desired, they are rarely used with particularly high intensity, especially in the home, a corresponding circuit for such a mixed parallel-simultaneous control can definitely make sense. Nevertheless, it should be mentioned that simple logic circuits are sufficient to enable simultaneous excitation of two channels and separate excitation of a third channel, if necessary.
Die Gleichspannungsversorgung wird im Übrigen im Regelfall so ausgelegt, dass bei korrekter Anpassung, also Verwendung der Gleichspannungsversorgung mit einem dafür vorgesehenen LED-Streifen, die maximale Leistung durch gleichzeitige Leistungsausgabe an LEDs sämtlicher Farben ausgegeben wird. Damit ist ein flackerfreier Betrieb bei großer gewünschter Helligkeit eines gewünscht weißen Lichtes möglich.Incidentally, the DC voltage supply is usually designed in such a way that if the DC voltage supply is correctly adjusted, i.e. when the DC voltage supply is used with an LED strip provided for this purpose, the maximum power is output by simultaneously outputting power to LEDs of all colors. This enables flicker-free operation with a desired high brightness of a desired white light.
Von einer solchen simultanen Erregung wird aber abgewichen, sobald auch durch simultane Erregung von mehr als zwei statt aller drei bzw. mehr als drei von vier LED-Farben kritische Belastungen ergeben.However, there is a deviation from such simultaneous excitation as soon as critical loads result from simultaneous excitation of more than two instead of all three or more than three out of four LED colors.
Darüber hinaus sei erwähnt, dass es ohne weiteres möglich ist, eine Gleichspannungsversorgung auch so zu betreiben, dass selbst bei Anschluss einer Last, die nicht größer als die vorgesehene ist, zwischen den LEDs in unterschiedlichen Farbkanälen zyklisch gewechselt wird. Um bei einer solchen, grundlegend zwischen Farbkanälen zirkulierenden Gleichspannungsversorgung noch einen Betrieb mit fehlangepassten LED-Anordnungen durch Verteilen des verfügbaren Ausgangsstromes bzw. der verfügbaren Ausgangsleistung auf unterschiedliche Kanäle zu ermöglichen, wäre allerdings die Verwendung von adressierbaren Gruppen erforderlich, damit nicht alle gleichfarbigen LEDs simultan einen aufgrund der Fehlanpassung dann übermäßigen Strom abrufen.In addition, it should be mentioned that it is easily possible to operate a DC voltage supply in such a way that even when a load that is not larger than the intended load is connected, the LEDs in different color channels are switched cyclically. However, in order to still enable operation with mismatched LED arrangements with such a DC voltage supply, which basically circulates between color channels, by distributing the available output current or the available output power to different channels, the use of addressable groups would be necessary, so that not all LEDs of the same color are switched on simultaneously then draw excessive current due to the mismatch.
Es ist demnach vorteilhaft, wenn bei einer LED-Gleichspannungsversorgung der Mikrokontroller dazu ausgebildet ist, Leistungskanäle so anzusteuern, dass bei Abrufen eines noch zulässigen Gesamtstromes bzw. einer noch zulässigen Leistung aus derselben Leistungsquelle Leistung zumindest partiell an LEDs unterschiedlicher Farben simultan gespeist wird. It is therefore advantageous if, in the case of an LED DC voltage supply, the microcontroller is designed to control power channels in such a way that when a total current that is still permissible or a power that is still permissible is called up from the same power source, power is at least partially fed simultaneously to LEDs of different colors.
Erwähnt sei insofern, dass es möglich und bevorzugt ist, wenn der Mikrokontroller dazu ausgebildet ist, abhängig von einer aktuell vorgegebenen Farb-Solltemperatur und abhängig von der Größe der Abweichung des erfassten, an die LEDs insgesamt gespeisten Stromes, der an die LEDs insgesamt gespeisten Leistung und/oder des Widerstand insgesamt angeschlossener LEDs zu den jeweils zulässigen Maximalwerten Leistungskanäle derart anzusteuern, dass Leistung an sie im Falle einer nur geringen zulässigen Überschreitung an Farbkanäle partiell simultan und partiell alternierend gespeist wird. Dass dies immer dann vorteilhaft ist, wenn zwar nicht alle LEDs aller drei (oder vier) Farben simultan erregt werden können, weil dies zu einem übergroßen Strom oder einem übergroßen Leistungsabruf führt, aber ohne Überschreiten einer zulässigen Maximallast zumindest noch LEDs mit zwei von drei (oder drei von vier bzw. zwei von vier) unterschiedlichen Farben erregt werden können, wurde erläutert.It should be mentioned in this respect that it is possible and preferred if the microcontroller is designed to do this, depending on a currently specified desired color temperature and depending on the size of the deviation of the detected current fed to the LEDs as a whole, the power fed to the LEDs as a whole and/or the total resistance of connected LEDs to the respective permissible maximum values to control power channels in such a way that power is fed to them partially simultaneously and partially alternately in the event that the permissible excess of color channels is only slight. That this is always advantageous when not all LEDs of all three (or four) colors can be excited simultaneously because this leads to an excessive current or an excessive power demand, but without exceeding a permissible maximum load at least two of three ( or three out of four or two out of four) different colors has been explained.
Die Überlast-Schutzschaltung wird in einer bevorzugten Variante während der gesamten Betriebsdauer aktiv sein und eine Entnahme übergroßer Leistungen bzw. Ströme aus dem Gleichspannung-Netzteil verhindern. Dies ist deshalb sinnvoll, weil Kurzschlüsse aufgrund von Defekten oder durch Unachtsamkeit von Benutzern auftreten können und solchen Kurzschlüssen entgegengewirkt werden soll.In a preferred variant, the overload protection circuit will be active during the entire operating time and will prevent excessive power or currents from being drawn from the DC voltage power pack. This makes sense because short circuits can occur as a result of defects or through carelessness on the part of users and such short circuits should be counteracted.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die LED-Gleichspannungsversorgung so ausgebildet ist, dass von der Gleichspannungsleistungsquelle Leistung über eine zweipolige Verbindung in die Leistungskanäle geführt ist, wobei die Überlast-Schutzschaltung dazu ausgelegt ist, in der ersten Leitung eine momentane Gesamtleistung, einen an die LEDs insgesamt gespeisten Strom, eine an die LEDs insgesamt gespeiste Leistung und/oder einen Widerstand angeschlossener, insbesondere insgesamt angeschlossener LEDs zu erfassen und der Mikrokontroller dazu ausgebildet ist, eine Durchschaltung der Leistung an die LEDs unterschiedlicher Farben zur zweiten Leitung hin zu steuern. Es liegt dann ein gemeinsamer Schalter in einer Leitung in Serie und es sind mehrere, zueinander parallele Schalter für jeweils eine LED-Farbe in der durch die LEDs führenden Strompfade zum Gegenpol hin vorhanden. Eine zweipolige Leitung ist also ausreichend und vor allem dort vorteilhaft, wo längere Leitungen insgesamt erforderlich sind, etwa in Fluren und dergleichen.It is particularly advantageous if the LED DC voltage supply is designed in such a way that power is routed from the DC voltage power source to the power channels via a two-pole connection, with the overload protection circuit being designed to transmit an instantaneous total power in the first line, one to the LEDs Totally fed current, a total power fed to the LEDs and/or a resistance of connected, in particular a total of connected LEDs, and the microcontroller is designed to record a through switching the power to the LEDs of different colors towards the second line. There is then a common switch in a line in series and there are several parallel switches for each LED color in the current paths leading through the LEDs to the opposite pole. A two-pole cable is therefore sufficient and particularly advantageous where longer cables are required overall, for example in corridors and the like.
Die Steuerung der Leistungsbeaufschlagung bestimmter LEDs bzw. bestimmter LED-Gruppen kann dann z.B. durch Aufmodulieren entsprechender Steuersignale auf die beiden Leitungen, also eine broadcast-artige Übertragung von Steuerbefehlen und deren Demodulation durch lokale, spezifisch mit dem Broadcast adressierte Schaltkreise geschehen.The power application of certain LEDs or certain LED groups can then be controlled, for example, by modulating corresponding control signals on the two lines, i.e. a broadcast-like transmission of control commands and their demodulation by local circuits specifically addressed with the broadcast.
Es ist möglich, zunächst eine Messung des Gesamtstromes durch ein Leitungsstück, beispielsweise mit einem Shunt-Widerstand, vorzunehmen; hinter dem Shunt-Widerstand, der zur Bestimmung der Gesamtleistung bzw. des Gesamtstromes verwendet wird, kann dann noch ein den Stromfluss im Bedarfsfall unterbrechender Überstrom-Schalter wie ein Transistor, z.B. ein P-FET-Transistor angeordnet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil damit alle Elemente im Versagensfall simultan und schnell stromlos geschaltet werden können.It is possible to first measure the total current through a piece of line, for example with a shunt resistor; behind the shunt resistor, which is used to determine the total power or the total current, an overcurrent switch such as a transistor, e.g. a P-FET transistor, can be arranged to interrupt the current flow if necessary. This is particularly advantageous because it means that all elements can be switched off simultaneously and quickly in the event of a failure.
Es kann dann eine Leitung zu allen LEDs geführt werden. Die farbabhängige Leistungssteuerung kann in den Pfaden zur zweiten Leitung geschehen, wobei entweder jeder Farbgruppe eine gemeinsame zweite Leitung zugeordnet wird, in welcher ein die Leistungsbeaufschlagung steuernder Schalter angeordnet wird, oder es wird bei jeder Farb-LED bzw. jeder lokalen Vielzahl von LEDs gleicher Farbe ein für die Farbe dedizierter Schalter angeordnet wird, der den Stromfluss durch die Farb-LED(s) entsprechend steuert. Wiederum ist es möglich, diese dedizierte Schalter als Transistoren, beispielsweise als N-Fet-Transistoren auszugestalten.A line can then be routed to all LEDs. The color-dependent power control can take place in the paths to the second line, with either each color group being assigned a common second line in which a switch controlling the power application is arranged, or it is the same color for each color LED or each local plurality of LEDs a switch dedicated to the color is arranged, which controls the current flow through the color LED(s) accordingly. It is again possible to design these dedicated switches as transistors, for example as N-FET transistors.
Alternativ können mit dem Mikrokontroller selbst Kanäle dediziert angesteuert werden.Alternatively, dedicated channels can be controlled with the microcontroller itself.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die Anordnung in einer bevorzugten baulichen Ausführungsform so ausgestaltet wird, dass in einer ersten Leitung eine auf alle Kanäle gemeinsam wirkende Abschalt-Schaltung vorgesehen ist, und die Überlast-Schutzschaltung dazu ausgebildet ist, diese direkt anzusteuern. Eine solche Anordnung ist auch deshalb vorteilhaft, weil Überströme respektive zu große abgerufene Leistungen auf einfache Weise, etwa mit einem Komparator, erfasst werden können und ohne großen Aufwand ein Signal erzeugt werden kann, mit welchem die Leistungszufuhr zu den LEDs unmittelbar, also ohne zusätzliches Eingreifen des Mikrocontrollers, unterbrochen werden kann. Damit wird ein besonders schnelles Abschalten im Versagensfall erreicht, weil nicht in Unterbrechungs-Routinen eines Mikrokontroller-Steuerprogramms gesprungen werden muss und dann die Abarbeitung des Interrupt abzuwarten ist. Da mit den von herkömmlichen Komparator-Bausteinen erhältlichen Signalpegeln und Strömen ein Leitungszustand eines Schalters wie eines P FET-Transistors oftmals unmittelbar verändert werden kann, ist auch der bauliche Aufwand extrem gering. Es ist möglich, ein Halteglied vorzusehen, um nach erstem Ansprechen der Überlast-Schutzschaltung zumindest für eine bestimmte Zeit einen Ausschalt-Zustand zu halten. Ein solches Halteglied kann z.B. im Ansprechen auf ein Mikrocontroller Signal zurückgesetzt werden und/oder auf Wieder-Inbetriebnahme nach vorherigem Ausschalten zurückgesetzt werden.It can be seen from the above that the arrangement is designed in a preferred structural embodiment such that a switch-off circuit which acts jointly on all channels is provided in a first line, and the overload protection circuit is designed to activate it directly. Such an arrangement is also advantageous because overcurrents or excessive power drawn can be detected easily, for example with a comparator, and a signal can be generated without great effort with which the power supply to the LEDs is direct, i.e. without additional intervention of the microcontroller, can be interrupted. This achieves a particularly fast shutdown in the event of a failure, because there is no need to jump to the interrupt routines of a microcontroller control program and then wait for the interrupt to be processed. Since the conduction state of a switch, such as a P FET transistor, can often be changed directly with the signal levels and currents available from conventional comparator components, the structural outlay is also extremely low. It is possible to provide a holding element in order to hold an off state at least for a specific time after the overload protection circuit has responded for the first time. Such a holding element can be reset, for example, in response to a microcontroller signal and/or reset to restart after a previous switch-off.
Es sei darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls zusätzlich als weitere Sicherheit auch noch eine Abschaltung durch den Mikrocontroller auf allen Farbkanälen erfolgen kann; es ist auch möglich, nach Ansprechen der Überlast-Schaltung einen Kontrollzyklus durchzuführen, um festzustellen ob (nur) auf einzelnen Kanälen ein Fehler vorliegt. Zu diesem Zweck kann gegebenenfalls eine impulsartige, bevorzugt kanalweise Probe-Leistungszufuhr wie bei einem Einschaltzyklus erfolgen. Wird dabei ein Fehler auf einzelnen Kanälen ermittelt, können diese von der weiteren Leistungsbeaufschlagung ausgenommen werden. Dies erlaubt zumindest noch eine Notbeleuchtung an nicht betroffenen Stellen und /oder mit einer so nicht gewünschten Farbtemperatur.It should be pointed out that, if necessary, the microcontroller can also switch off all color channels as a further security measure; It is also possible to carry out a check cycle after the overload circuit has responded in order to determine whether there is an error (only) on individual channels. For this purpose, if necessary, a pulsed, preferably channel-by-channel, test power supply can take place, as in a switch-on cycle. If an error is determined on individual channels, these can be excluded from further power application. This at least allows emergency lighting at unaffected locations and/or with a color temperature that is not desired in this way.
Wenn ein scheinbarer oder tatsächlicher Kurzschluss bzw. eine Überlastung detektiert wurde, können also nacheinander alle Kanäle kurz getestet werden. Gegebenenfalls kann dann eine Notbeleuchtung durch zumindest noch die funktionierenden Kanäle implementiert werden.If an apparent or actual short circuit or overload has been detected, all channels can be tested briefly one after the other. If necessary, emergency lighting can then be implemented through at least the still functioning channels.
Es sei darauf hingewiesen, dass es nicht zwingend ist, eine Fehlanpassung einer mit Leistung zu versorgenden Mehrfarb-LED-Anordnung wie beispielsweise eines zu langen LED-Streifens nur und erst dann zu erkennen, wenn bereits ein zu großer Strom abgerufen wird, der potentiell für Bauelemente schädlich sein könnte. Vielmehr ist es vorteilhaft, etwa bei Inbetriebnahme der Gleichspannung-Leistungsversorgung eine bzw. mehrere Widerstandsmessungen im Rahmen einer Initialisierung vorzunehmen und durch diese beispielsweise festzustellen, ob die angeschlossenen LEDs insgesamt eine zu niedrige Impedanz aufweisen, um gemeinsam mit hoher Leistung versorgt zu werden. In einem solchen Fall ist es möglich, eine geringere Testspannung anzulegen als für den Betrieb erforderlich und/oder an die Farbkanäle können einzelne Erregungspulse zu speisen sein, die so kurz sind, dass eine Schädigung besonders empfindlicher Bauelemente wie beispielsweise von leistungsschaltenden Transistoren noch nicht zu befürchten ist. Gerade durch Einzelkanal-basierte Initialisierung kann eine gegebenenfalls zu erwartende Gesamtüberlastung gut erkannt werden.It should be noted that it is not mandatory to detect a mismatch of a multi-color LED array to be powered, such as an LED strip that is too long, only and only then when too large a current is already being drawn, potentially for components could be harmful. Rather, it is advantageous to carry out one or more resistance measurements as part of an initialization when starting up the DC voltage power supply and use them to determine, for example, whether the connected LEDs overall have too low an impedance to be supplied with high power together. In such a case it is possible to have a lower rate Apply test voltage than required for operation and/or feed individual excitation pulses to the color channels, which are so short that damage to particularly sensitive components such as power-switching transistors is not yet to be feared. An overall overload that may be expected can be easily detected precisely through individual-channel-based initialization.
Eine abgegebene Gesamtleistung oder ein an die LEDs insgesamt gespeister Strom wird als zu hoch angesehen, wenn damit bestimmte Schwellwerte überschritten werden. Um dies festzustellen, kann beispielsweise der Spannungsabfall über einen Shunt-Widerstand erfasst werden; soll eine zu hohe abgegebene Gesamtleistung vermieden werden, kann zusätzlich noch das zwischen den Gleichspannungspolen anliegende Potential berücksichtigt werden, und zwar durch aktuelle Messung oder durch die Annahme, dass bestimmte Standardwerte eingehalten werden. Es reicht also oftmals schon ein einfacher Vergleich der am Shunt-Widerstand abfallenden Spannung gegen einen zulässigen Spannungsabfall, was vorteilhaft ist, weil solch ein einfacher Vergleich ohne weiteres mit einem einfachen Komparator vorgenommen werden kann und nicht einmal eine Digital-Analog-Wandlung erfordert; der Komparator-Ausgang kann dann bei typischer Ausprägung dank geeigneter Signalniveaus unmittelbar an den Mikrocontroller gespeist werden, um dort ein alternierendes Speisen von Leistung in die Farbkanäle auszulösen.A total power output or a total current fed to the LEDs is regarded as too high if certain threshold values are exceeded as a result. In order to determine this, the voltage drop across a shunt resistor can be recorded, for example; If an excessive total power output is to be avoided, the potential present between the DC voltage poles can also be taken into account, either by means of actual measurements or by assuming that certain standard values are complied with. A simple comparison of the voltage drop across the shunt resistor against a permissible voltage drop is often sufficient, which is advantageous because such a simple comparison can be made with a simple comparator and does not even require digital-to-analog conversion; the comparator output can then be fed directly to the microcontroller in the typical form thanks to suitable signal levels in order to trigger an alternating feeding of power into the color channels.
Dass Leistung aus derselben Leistungsquelle alternierend an LEDs unterschiedlicher Farben gespeist wird, kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. So kann allen LEDs gleicher Farbe jeweils ein gemeinsam deren Spannungsversorgung steuernder Transistor zugeordnet sein. In einem solchen Fall wird mit allen LED-Gruppen die gleiche Farbtemperatur erhalten. Alternativ ist es möglich, die LEDs gruppenweise unterschiedlich zu betreiben; als Beispiel sei eine Beleuchtung eines sehr langen Flures genannt, bei welchem es gewünscht ist, bestimmte Bereichen nahe zu Zimmertüren mit höherer Helligkeit auszuleuchten, wohingegen weiter entfernt von diesen Bereichen eine geringere Helligkeit benötigt wird. Eine solche Steuerung kann erreicht werden, indem einzelnen Gruppen von LEDs wie den Gruppen nahe einer Zimmertüre eine Adresse zugeordnet wird und Steuerbefehle vom Mikrocontroller an eine unter dieser Adresse erreichbare lokale LED-Steuerung gesendet werden. So kann dynamisch auf erforderliche lokale Bedürfnisse wie höhere Helligkeiten oder eine andere Lichtfarbe reagiert werden.The ability to alternately feed power from the same power source to LEDs of different colors can be achieved in a number of ways. Thus, all LEDs of the same color can each be assigned a common transistor that controls their power supply. In such a case, the same color temperature is obtained with all LED groups. Alternatively, it is possible to operate the LEDs differently in groups; an example is the lighting of a very long hallway, in which it is desired to illuminate certain areas close to room doors with higher brightness, whereas less brightness is required further away from these areas. Such control can be achieved by assigning an address to individual groups of LEDs, such as the groups near a room door, and sending control commands from the microcontroller to a local LED controller that can be reached at this address. In this way, it is possible to react dynamically to necessary local needs such as higher brightness or a different light colour.
Es wird als vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich angesehen, wenn der Mikrokontroller mindestens einen zusätzlichen Sensoreingang aufweist und dazu ausgebildet ist, im Ansprechen auf daran empfangene Sensorsignale eine Lichtintensität oder eine Lichttemperatur zu verändern, bevorzugt lokal zu verändern.It is considered advantageous, but not absolutely necessary, if the microcontroller has at least one additional sensor input and is designed to change, preferably locally, a light intensity or a light temperature in response to sensor signals received there.
So kann ein einzelner Bewegungssensor oder gegebenenfalls eine Reihe von Bewegungssensoren genutzt werden, um einem Hotelgast, der einen besonders langen, grundlegend gedämpft beleuchteten Hotelflur entlang läuft, die Helligkeit lokal zu erhöhen. Ebenso wäre es mit einem Kontaktsensor möglich, bei einer größeren Schrankanordnung mit Innenbeleuchtung jene Bereiche, zu denen ein Benutzer gerade eine Tür geöffnet hat, heller auszuleuchten. Auch bei einer solchen dynamischen Helligkeitserhöhung kann ohne Probleme die Farbtemperatur erhalten werden, sodass die dynamische Helligkeitserhöhung als besonders angenehm und natürlich empfunden wird. Erforderlichenfalls kann dort, wo bereits sehr viel Leistung abgerufen wird, die Helligkeit an anderen Stellen etwas verringert werden, was ohne weiteres durch Veränderung des An-/Aus-Tastverhältnisses geschehen kann. Ganz besonders einfach kann zum Beispiel während einer Periode von unter 1/30 sec., also einer Periode, die vom Auge nicht mehr aufgelöst werden kann, sehr oft durch alle Leistungskanäle zykliert werden, beispielsweise mehr als 10, 20 oder 50 mal je 1/30 sec. Dass gerade bei solch schnellen Wechseln eine Flankensteuerung besonders vorteilhaft ist, sei erwähnt.A single motion sensor or possibly a number of motion sensors can be used to locally increase the brightness of a hotel guest walking down a particularly long, fundamentally dimly lit hotel corridor. It would also be possible with a contact sensor, in a larger cabinet arrangement with interior lighting, to illuminate more brightly those areas to which a user has just opened a door. Even with such a dynamic increase in brightness, the color temperature can be maintained without any problems, so that the dynamic increase in brightness is perceived as particularly pleasant and natural. If necessary, where a lot of power is already being used, the brightness can be slightly reduced in other places, which can easily be done by changing the on/off duty cycle. For example, during a period of less than 1/30 sec., i.e. a period that can no longer be resolved by the eye, it is very easy to cycle through all power channels very often, for example more than 10, 20 or 50 times each 1/ 30 sec. It should be mentioned that edge control is particularly advantageous for such rapid changes.
Eine gedämpfte bzw. gedimmte Beleuchtung kann dann erhalten werden, indem zusätzlich zum Durchlaufen von Leistungskanalzyklen mit Erregung der Kanäle auch Erregungspausen vorgesehen werden, in denen keiner der Leistungskanäle erregt wird. Werden solche Erregungspausen hinreichend gleichmäßig verteilt, ist kein Flackern zu bemerken. Eine Erhöhung der Beleuchtungsintensität kann dann auf einfache Weise erreicht werden, indem an jenen Stellen, an denen die Beleuchtungsintensität erhöht werden soll, die Anzahl der (bevorzugt gleichmäßig verteilten und somit kurzen) Erregungspausen verringert wird. Die Erregungspausen können aufgeteilt werden, z.B. um nach Erregung jeder LED-Farbe eine Pause bis zur Erregung der nächsten LED-Farbe verstreichen zu lassen, oder es kann alternativ eine einzelne Pause nach dem Durchlaufen der LED-Erregungsphasen aller Farben eingelegt werden. Auch bei einer einzelnen Pause nach dem Durchlaufen der LED-Erregungsphasen aller Farben ist jedenfalls dann ein Flackern nicht zu beobachten, wenn hinreichend schnell durch die Phasen und die Pause zykliert wird, also die einzelnen Phasen und Pausen hinreichend kurz sind. Es sei darauf hingewiesen, dass in Ausführungsformen, bei welchen nicht eine einzelne Pause nach dem Durchlaufen der LED-Erregungsphasen aller Farben eingelegt wird, sondern vielmehr eine Mehrzahl an Pausen eingelegt wird, die Pausendauern nicht zwingend gleich sein müssen. Beispielsweise braucht also etwa nach der Erregung von Blau keinesfalls eine Pause eingelegt werden, die genau so lang ist wie die nach der Erregung von Grün eingelegte Pause. Dabei sei angemerkt, dass gleich lange Pausen zwar die Steuerung baulich vereinfachen, dass aber unterschiedlich lange Pausen vorteilhaft sein können, weil es die Ansteuerung eines bestimmten Punktes im mit einer gegebenen LED-Anordnung erreichbaren Raum des HSV-Diagrammes (Hue-Saturation-Value, d.h. Farbwert, Sättigung und Hellwert) zum Teil vereinfacht. So kann bei RGB/+W Anordnungen das Tastverhältnos aus dem HSV Diagramm ergeben und bei mehreren Einzelfarben kann das Tastverhältnis entsprechend der eingestellten Intensität variieren.A dimmed illumination can then be obtained by providing excitation pauses in which none of the power channels are excited, in addition to going through power channel cycles with the channels being excited. If such excitation pauses are distributed sufficiently evenly, no flickering can be noticed. An increase in the illumination intensity can then be achieved in a simple manner by reducing the number of (preferably evenly distributed and therefore short) excitation pauses at those locations at which the illumination intensity is to be increased. The energizing pauses can be split, eg after energizing each LED color to pause before energizing the next LED color, or alternatively a single pause can be inserted after cycling through the LED energizing phases of all colors. Even with a single pause after running through the LED excitation phases of all colors, flickering cannot be observed if the phases and the pause are cycled through sufficiently quickly, ie the individual phases and pauses are sufficiently short. It should be noted that in embodiments that do not include a single pause after cycling through the LED energization phases of all colors is inserted, but rather a plurality of pauses is inserted, the pause durations do not necessarily have to be the same. For example, after the excitation of blue there is no need to insert a pause that is exactly as long as the pause inserted after the excitation of green. It should be noted that pauses of the same length simplify the control in terms of construction, but that pauses of different lengths can be advantageous because it makes it possible to control a specific point in the space of the HSV diagram that can be reached with a given LED arrangement (Hue-Saturation-Value, ie hue, saturation and lightness) partly simplified. With RGB/+W arrangements, the duty cycle can result from the HSV diagram and with several individual colors the duty cycle can vary according to the set intensity.
Es ist bevorzugt, wenn die LED-Gleichspannungsversorgung dazu ausgelegt ist, mehrere Gruppen aus LEDs aller Farben separat anzusteuern. Dies erlaubt es, selbst dann, wenn eine simultane Erregung aller LEDS zu sehr deutlichem Überschreiten der Gesamtströme oder der Gesamtleistung führen würde, weil die Gesamtimpedanz sehr niedrig ist, noch eine Versorgung zu gewährleisten. Durch hinreichend schnelles Zyklieren durch alle Gruppen kann der Eindruck einer flackerfreien Beleuchtung lange gewährleistet bleiben.It is preferred if the LED DC power supply is designed to separately drive multiple groups of LEDs of all colors. This allows a supply to be guaranteed even if simultaneous excitation of all LEDs would lead to the total currents or the total power being very significantly exceeded because the total impedance is very low. By sufficiently fast cycling through all groups, the impression of flicker-free lighting can be guaranteed for a long time.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Überlast-Schutzschaltung bei der Messung eines Widerstandes angeschlossener LEDs zwar im Regelfall lediglich den Realteil des Widerstandes zu erfassen braucht, das aber gleichwohl auch eine vollständige Impedanzmessung einschließlich eines Imaginärteils möglich ist.It should be noted that the overload protection circuit only needs to measure the real part of the resistance when measuring the resistance of connected LEDs, but that a complete impedance measurement including an imaginary part is also possible.
Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand der Zeichnung erläutert. In dieser ist dargestellt durch:
-
1 eine LED-Gleichspannungsversorgung der vorliegenden Erfindung; -
2 den Stromfluss durch LEDs unterschiedlicher Farbe, welche einen für die Versorgung aus der Gleichspannungsversorgung vorgesehenen Widerstand aufweisen, und zwar- a- bei weißem Licht und maximaler Erregung;
- b- bei weißem Licht und gedimmter Erregung;
- c- bei rotgefärbtem Licht und maximaler Erregung;
- d- bei rotgefärbten, gedimmtem Licht;
-
3 den Stromfluss durch LEDs unterschiedlicher Farbe, wenn der Gesamtwiderstand der (parallel) angeschlossenen LEDs niedriger ist als für die Versorgung aus der Gleichspannungsversorgung vorgesehen, und zwar- a- bei weißem Licht und maximaler Erregung;
- b- bei weißem Licht und gedimmter Erregung mit mehreren kurzen, aber untereinander identisch langen Pausen;
- c- bei weißem Licht und auf gleiche Helligkeit wie in
3b gedimmter Erregung, jedoch mit einer einzigen längeren Pause anstelle von mehreren kürzeren, aber untereinander identisch langen Pausen.
-
1 an LED DC power supply of the present invention; -
2 the current flow through LEDs of different colors, which have a resistor intended for supply from the DC voltage supply, viz- a- with white light and maximum excitement;
- b- with white light and dimmed excitation;
- c- at red colored light and maximum excitation;
- d- for red-colored, dim light;
-
3 the current flow through LEDs of different colors when the total resistance of the connected (parallel) LEDs is lower than intended for the supply from the DC voltage supply, viz- a- with white light and maximum excitement;
- b- with white light and dimmed excitement with several short, but mutually identically long pauses;
- c- with white light and at the same brightness as in
3b dimmed arousal, but with a single longer pause instead of several shorter but equally long pauses.
Nach
Die LED-Gleichspannungsversorgung weist einen Versorgung-Plus-Pol und einen Versorgung-Minus-Pol auf, wobei in der Zuleitung vom Plus-Pol zu den LEDs ein Shuntwiderstand 5A und ein im Überlastfall Stromfluss beendender leistungsschaltenden Transistor 5E vorgesehen ist. Der Strom für alle farbigen LEDs, die aus der Leistung Quelle 6 Leistung erhalten, fließt also durch diesen Shuntwiderstand. Die LEDs sind so beschaltet, dass die Anoden aller LEDs an die gleiche Leitung hinter dem leistungsschaltenden Transistor 5E parallel angeschlossen sind.The LED DC voltage supply has a supply plus pole and a supply minus pole, with a shunt resistor 5A and a power-switching transistor 5E terminating the current flow in the event of an overload being provided in the supply line from the plus pole to the LEDs. So the current for all colored LEDs that receive power from power source 6 flows through this shunt resistor. The LEDs are connected in such a way that the anodes of all LEDs are connected in parallel to the same line behind the power-switching transistor 5E.
Im vorliegenden, aus Gründen der leichteren Verständlichkeit besonders einfachen Ausführungsbeispiel umfassen die LEDs 3R, 3G, 3B unterschiedlicher Farbe rote, grüne und blaue LEDs. Um diese roten, grünen und blauen LEDs so anzusteuern, dass sich eine Farbtemperatur gemäß einem bestimmten Leistungskanal-Erregungsverhältnis ergibt, weist der Mikrocontroller 3 Steuerausgänge 4R, 4G, 4B auf, die über entsprechende Leitungen 8R, 8G, 8B - und gegebenenfalls über jeweilige Treiberschaltungen (nicht gezeigt) - zu jeweiligen Leistung schaltenden Transistoren 7R, 7G, 7B geführt sind. Diese Leistung schaltenden Transistoren 7R, 7G, 7B sind jeweils in Serie mit den ihnen zugeordneten LEDs angeordnet, d. h. der Leistung schaltende Transistor 7R in Serie mit der roten LED 3R; der Leistung schaltende Transistor 7G in Serie mit der grünen LED 3G; und der Leistung schaltende Transistor 7B in Serie mit der blauen LED 3B. Die von den Leistungstransistoren gegebenenfalls durchgeschalteten, die LEDs durchfließenden Ströme werden auf der mit dem minus-Pol verbundenen Leitung gesammelt.In the present exemplary embodiment, which is particularly simple for reasons of easier understanding, the LEDs 3R, 3G, 3B of different colors include red, green and blue LEDs. Around In order to control red, green and blue LEDs in such a way that a color temperature results according to a specific power channel excitation ratio, the microcontroller has 3 control outputs 4R, 4G, 4B, which can be accessed via corresponding lines 8R, 8G, 8B - and, if necessary, via respective driver circuits (not shown) - are led to respective power switching transistors 7R, 7G, 7B. These power switching transistors 7R, 7G, 7B are each arranged in series with their associated LEDs, ie power switching transistor 7R in series with the red LED 3R; the power switching transistor 7G in series with the green LED 3G; and the power switching transistor 7B in series with the blue LED 3B. The currents that may be switched through by the power transistors and that flow through the LEDs are collected on the line connected to the minus pole.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jede LED ein eigener, Leistung schaltender Transistor 7R, 7G, 7B dargestellt.In the exemplary embodiment shown, each LED has its own power-switching transistor 7R, 7G, 7B.
In der Praxis wird es aber bevorzugt, dass die Leistung für mehrere rote LEDs 3R über ein und denselben die Leistung schaltenden Transistor 7R geschaltet wird; die Leistung für mehrere grüne LEDs 3G kann über ein und denselben Leistung schaltenden Transistor 7G geschaltet werden und die Leistung für mehrere blaue LEDs 3 B kann über ein und denselben Leistung schaltenden Transistor 7B geschaltet werden. Deswegen werden in einer typischen Implementierung LEDs in Gruppen aus jeweils 3 LEDs (einer roten, einer grünen und einer blauen) angeordnet und dann mehrere solcher Gruppen entlang eines streifenförmigen Trägers verteilt und parallel zueinander angeschlossen. Wo dies der Fall ist und nur ein Leistungsschalter je Farbe verwendet werden soll, können die Leistung schaltenden Transistoren 7R, 7G, 7B unmittelbar bei der Gleichspannungsversorgung 1, d. h. in demselben Gehäuse, angeordnet werden und es wird dann eine erste dedizierte Leitung vorgesehen, die zu den Kathoden aller roten LEDs führt, eine zweite dedizierte Leitung, die zu den Kathoden aller grünen LEDs führt und eine dritte dedizierte Leitung, die zu den Kathoden aller blauen LEDs führt. Innerhalb der Gleichspannungsversorgung 1 sind diese 3 dedizierten Leitungen dann mit ihren jeweiligen Leistung schaltenden Transistoren verbunden, die wiederum alle unmittelbar mit einer zum Pol, hier dem Minuspol der Gleichspannungsquelle 6 führenden Leitung verbunden sind.In practice, however, it is preferred that the power for multiple red LEDs 3R be switched via one and the same power switching transistor 7R; power for multiple green LEDs 3G can be switched through one and the same power switching transistor 7G and power for multiple blue LEDs 3B can be switched through one and the same power switching transistor 7B. Therefore, in a typical implementation, LEDs are arranged in groups of 3 LEDs each (one red, one green and one blue) and then several such groups are distributed along a strip-shaped carrier and connected in parallel to each other. Where this is the case and only one power switch per color is to be used, the power switching transistors 7R, 7G, 7B can be connected directly to the
Die Licht emittierenden Flächen der roten, grünen und blauen LEDs einer Gruppe sind so dicht beieinander angeordnet, dass sie visuell nicht voneinander getrennt werden können; bei simultaner Erregung der 3 LEDs ergibt sich somit der Eindruck einer einheitlichen leuchtenden Fläche, wobei die Farbe, mit welcher die Fläche leuchtet, bestimmt ist durch die Intensitäten, mit denen jede einzelne LED leuchtet.The light-emitting surfaces of the red, green, and blue LEDs in a group are so close together that they cannot be visually separated; Simultaneous excitation of the 3 LEDs gives the impression of a uniformly illuminated surface, with the color with which the surface is illuminated being determined by the intensities with which each individual LED is illuminated.
Die Gleichspannungsquelle 6 ist dazu ausgelegt, an eine bestimmte Anzahl von LEDs simultan Strom zu speisen. Ist die Zahl angeschlossener LEDs größer als die durch das Design der Gleichspannungsquelle 6 vorgegebene, so wird die Gleichspannungsquelle 6 überlastet, wenn gleichwohl versucht wird, an diese zu große Zahl an LEDs Strom simultan zu speisen.The DC voltage source 6 is designed to feed current to a specific number of LEDs simultaneously. If the number of connected LEDs is greater than that specified by the design of the DC voltage source 6, then the DC voltage source 6 will be overloaded if an attempt is nevertheless made to simultaneously feed current to this excessive number of LEDs.
Die Anschlüsse der Gleichspannungsversorgung sind nun so ausgebildet, dass eine beliebige Anzahl von LEDs elektrisch mit der Gleichspannungsversorgung verbunden werden kann. Dies ist beispielsweise dort der Fall, wo eine Vielzahl von RGB-LED Gruppen äquidistant entlang eines Trägerstreifens angeordnet werden und rote, grüne und blaue LEDs jeweils elektrisch parallel zueinander an drei dedizierte Leistungsversorgungsleitungen angeschlossen werden und Klemmen oder stets gleiche Buchsen/Stecker-Kombinationen zum Anschluss der LED-Streifen verwendet werden. Wird dann ein zu langer Trägerstreifen an die Gleichspannungsversorgung angeschlossen, sind zu viele rote LEDs elektrisch parallel zueinander mit Leistung zu versorgen, ebenso wie zu viele grüne LEDs und zu viele blaue LEDs. Während es möglich ist, gegebenenfalls noch LED-Trägerstreifen bis zum dreifachen der ursprünglich vorgesehenen Länge bei alternierendem Speisen von Leistung an LEDs jeweils nur einer Farbe zu versorgen, ohne dass bereits dabei übermäßig große Ströme, für die die Gleichspannungsquelle 6 nicht mehr ausgelegt ist, abgerufen werden, ist dies nicht mehr möglich, wenn alle LEDs unterschiedlicher Farben gleichzeitig mit Strom versorgt werden sollen.The connections of the DC voltage supply are now designed in such a way that any number of LEDs can be electrically connected to the DC voltage supply. This is the case, for example, where a large number of RGB LED groups are arranged equidistantly along a carrier strip and red, green and blue LEDs are each electrically connected in parallel to three dedicated power supply lines and terminals or always the same socket/plug combinations for connection of the LED strips are used. If too long a leadframe is then connected to the DC power supply, there will be too many red LEDs to be powered electrically in parallel, as well as too many green LEDs and too many blue LEDs. While it is possible, if necessary, to supply LED carrier strips up to three times the originally intended length with alternating feeding of power to LEDs of only one color at a time, without excessively large currents, for which the DC voltage source 6 is no longer designed, being called up this is no longer possible if all LEDs of different colors are to be supplied with power at the same time.
Die Maximal-Last-Überwachung 5 ist dazu angeordnet, einer Überlastung entgegen zu wirken. Die Maximal-Last-Überwachung umfasst zunächst einen Shunt-Widerstand 5A in der Zuleitung, die vom Plus-Pol der Gleichspannungsquelle zu den Anoden der LEDs führt. Die über den Shunt-Widerstand 5A abfallende Spannung wird an einen Komparator 5B gespeist und dort mit einem maximal zulässigen Spannungsabfall verglichen. Es wird damit auf einfache Weise der analoge Strom ohne vorherige Digitalisierung erfasst, also quasi eine Analogmessung durchgeführt. Der Komparator 5B gibt einen ersten binären Pegel, beispielsweise 5V aus, wenn der Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand 5 A nicht größer als der maximal zulässige Spannungsabfall ist, wohingegen der Komparator 5B einen zweiten Pegel, beispielsweise 0V ausgibt, wenn der Spannungsabfall über den Shuntwiderstand den maximal zulässigen Spannungsabfall überschritten hat. Der Komparator 5B weist ein Halteglied auf, um den zweiten Signalpegel selbst nach einem kurzfristigen Überschreiten des maximal zulässigen Spannungsabfalls über den Shuntwiderstand zu halten, bis ein Rücksetzsignal vom Mikrocontroller 4 über eine Leitung 5D erhalten wird.The
Der Ausgang des Komparators 5B wird zunächst an eine Treiberschaltung 5C geführt, mit welcher ein Leistungstransistor 5E leitend geschaltet wird, solange vom Komparator der erste Pegel und im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer weiteren Leitung 5G vom Microcontroller weiter über ein entsprechendes digitales Signal zusätzlich signalisiert wird, dass prinzipiell Leistung an die LEDs ausgegeben werden kann,) etwa nachdem eine Initialisierung abgeschlossen wurde), wohingegen der Leistungstransistor 5E nichtleitend geschaltet wird, sobald der Komparator den zweiten Pegel ausgibt bzw. der Mikrokontroller kein Freigabesignal auf Leitung 5G ausgibt. Der Schaltvorgang durch den Komparator 5B, mit welchem vom ersten Pegel zum zweiten, einen kritischen Zustand anzeigenden Pegel gewechselt wird, findet dabei derart schnell statt, dass bis zur Nichtleitend-Schaltung des Leistungstransistors an keinem der Schaltkreiselemente durch Überlastung bedingte Schäden auftreten. Erwähnt sei aber im Übrigen, dass die Anordnung so gestaltet zweite Leitung optional ist, d.h. auf eine zusätzliche Signalleitung vom Mikrocontroller an die Treiberschaltung verzichtet werden kann.The output of the comparator 5B is first fed to a driver circuit 5C, with which a power transistor 5E is switched on as long as the first level is signaled by the comparator and, in the exemplary embodiment shown, on a further line 5G by the microcontroller via a corresponding digital signal that power can in principle be output to the LEDs) approximately after an initialization has been completed), whereas the power transistor 5E is switched off as soon as the comparator outputs the second level or the microcontroller outputs no enable signal on line 5G. The switching process by the comparator 5B, with which a change is made from the first level to the second level indicating a critical state, takes place so quickly that no damage occurs to any of the circuit elements due to overloading until the power transistor is switched off. However, it should also be mentioned that the arrangement with the second line is optional, i.e. there is no need for an additional signal line from the microcontroller to the driver circuit.
Der Ausgang des Komparators 5B wird weiter zudem an einen Eingang des Mikrocontroller 4 geführt, sodass im Mikrocontroller Information darüber vorliegt, ob eine zulässige Maximallast aktuell überschritten wird oder nicht. Dem Mikrocontroller ist ein Speicher zugeordnet, in welchem für den Mikrocontroller ein Steuerprogramm abgelegt ist, dessen Abarbeitung zu einem erfindungsgemäßen Betrieb der Anordnung führt.The output of the comparator 5B is also fed to an input of the
Die Anordnung wird dabei verwendet wie folgt:
- Zunächst wird an die Gleichspannungsquelle ein LED-Streifen angeschlossen und die Anordnung angeschaltet. Der LED-Streifen möge erläuterungshalber eine zulässige Anzahl LEDs tragen, die noch simultan von der Gleichspannungsquelle mit Leistung versorgt werden kann und keinen Defekt aufweisen.
- First, an LED strip is connected to the DC voltage source and the arrangement is switched on. For the sake of explanation, let the LED strip carry a permissible number of LEDs which can still be supplied with power simultaneously from the DC voltage source and which are not defective.
Es wird dann zunächst ein Initialisierungszyklus durchgeführt, bei welchem zunächst der Komparator ein Rücksetzsignal über Leitung 5D erhält, sodass die Treiberschaltung 5C den Leistungstransistor 5E leitend schaltet. Danach wird ein erster kurzer Leistungspuls an die roten LEDs, und nur an diese, gespeist, indem der Leistungstransistor 7R über Leitung 2R vom Mikrocontroller 4 leitend geschaltet wird.An initialization cycle is then carried out first, in which the comparator first receives a reset signal via line 5D, so that the driver circuit 5C switches the power transistor 5E on. Thereafter, a first short power pulse is fed to the red LEDs, and only to these, in that the power transistor 7R is switched on by the
Es wird dann im Mikrocontroller 4 überprüft, ob der Komparator 5B einen übermäßig großen Spannungsabfall über den Shuntwiderstand 5 A erfasst hat. Da dies unter den beschriebenen Bedingungen (defektfreier, hinreichend kurzer LED-Streifen) nicht der Fall ist, wird festgestellt, dass kein Fehler vorliegt und nachfolgend ein zweiter kurzer Leistungsimpuls an die grünen LEDs gespeist, indem der Leistungstransistor 7 G über Leitung 2 G vom Mikrocontroller 4 leitend geschaltet wird.It is then checked in the
Wiederum wird überprüft, ob ein übermäßig großer Spannungsabfall erfasst wurde und wiederum wird festgestellt, dass dies nicht der Fall war. Wird ein dritter Prüfzyklus mit den blauen LEDs durchgeführt, wiederum ohne Feststellung eines Fehlers.Again it is checked whether an excessively large voltage drop was detected and again it is determined that this was not the case. A third test cycle is performed with the blue LEDs, again with no error detected.
Es steht damit zunächst fest, dass der LED-Streifen so kurz ist, dass die Farben einzeln mit Leistung versorgt werden können.It is therefore initially certain that the LED strip is so short that the colors can be supplied with power individually.
Es wird danach überprüft, ob auch zwei LED-Farben simultan mit Leistung versorgt werden können, ohne dass ein Überlastfall auftritt.It is then checked whether two LED colors can be supplied with power simultaneously without an overload occurring.
Dazu werden alle möglichen Zweier-Kombinationen paarweise nacheinander geprüft, also rote und grüne LEDs; rote und blaue LEDs; blaue und grüne LEDs. Der Test geschieht jeweils, indem die entsprechenden Leistungstransistoren simultan zum Anlegen eines kurzen Probepulses leitend geschaltet werden und wie zuvor überprüft wird, ob ein Überstrom-Fall auftritt. Es sei darauf hingewiesen, dass ein solcher Test von Zweier-Kombinationen insofern sinnvoll ist, als womöglich bei einzelnen Farben bestimmte LEDs besonders viel Strom ziehen und dadurch die entsprechenden LEDs der bestimmten Farbe insgesamt nicht gemeinsam mit LEDs einer anderen Farbe erregt werden können. Unter den vorliegend angenommenen Bedingungen ist die simultane Erregung zweier Farben unkritisch.To do this, all possible combinations of two are checked in pairs one after the other, i.e. red and green LEDs; red and blue LEDs; blue and green LEDs. The test is carried out in that the corresponding power transistors are switched on simultaneously with the application of a short test pulse and, as before, it is checked whether an overcurrent case occurs. It should be pointed out that such a test of two-way combinations makes sense insofar as it is possible that certain LEDs of individual colors draw a particularly large amount of current and as a result the corresponding LEDs of the certain color cannot be energized together with LEDs of a different color. Under the conditions assumed here, the simultaneous excitation of two colors is not critical.
Schließlich wird noch ein kurzer Leistungspuls simultan an alle drei Farben gespeist und wiederum überprüft, ob dies zu einer Maximallast-Überschreitung führt. Wiederum ist unter den vorliegend angenommenen Bedingungen keine Überlastung festzustellen.Finally, a short power pulse is fed simultaneously to all three colors and checked again whether this leads to the maximum load being exceeded. Again, under the conditions assumed here, no overload is observed.
Der beschriebene Initialisierungszyklus erfordert nur eine kurze Zeit. Die jeweils testweise angelegten Erregungspulse sind so kurz, dass auch im Versagensfall die empfindlichsten Bauelemente im Schaltkreis nicht zerstört werden; die Erregungspulse sind zugleich so lang, dass im Versagensfall bzw. bei Anschluss eines fehlangepassten LED-Streifens mit zu vielen LEDs die Überlastbedingung sicher mit dem Komparator erkannt und ein entsprechendes Ausgangssignal vom Komparator erzeugt wird. Es sei diesbezüglich darauf hingewiesen, dass dann, wenn bei einer Farbe im Einzel-Erregungsmodus bereits festgestellt wird, dass ein Überlastfall auftritt, keine Überprüfungen mehr dahingehend durchgeführt werden, ob bei paarweise Erregung unter Einschaltung dieser Farbe auch ein Überlastfall auftritt; vielmehr ist einleuchtend, dass eine Farbe, bei der im Einzel-Erregungsmodus bereits ein Überlastfall auftritt, nicht zusammen mit anderen Farben erregt werden darf. In gleicher Weise ist einsichtig, dass dort, wo bereits bei wenigstens einer paarweisen Kombination eine Überlastung beobachtet wird, keine Überprüfung auf überlastfreie Simultan-Erregbarkeit aller drei Farben durchgeführt werden muss.The initialization cycle described requires only a short time. The excitation pulses applied for each test are so short that even in the event of failure the most sensitive components in the circuit are not destroyed; at the same time, the excitation pulses are so long that in the event of failure or when connecting a mismatched LED Strip with too many LEDs, the overload condition is reliably detected with the comparator and a corresponding output signal is generated by the comparator. It should be noted in this regard that if a color in the single excitation mode is already determined to be in an overload condition, checks are no longer made to determine whether an overload condition also occurs when excitation in pairs with this color switched on; on the contrary, it is clear that a color for which an overload case already occurs in the single excitation mode must not be excited together with other colors. In the same way, it is clear that where an overload is already observed in at least one pairwise combination, there is no need to check for overload-free simultaneous excitability of all three colors.
Es sei im Übrigen darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls für den Testfall auch geringere Spannungen an die einzelnen Farb-LEDs bzw. an die Kombinationen der Fach-LEDs angelegt werden könnten, dass dies aber die Bereitstellung unterschiedlicher Spannungsniveaus aus der Gleichspannungsquelle erfordert, was im Regelfall aufgrund des dafür erforderlichen zusätzlichen Schaltungsaufwandes unerwünscht ist.It should also be pointed out that, if necessary, lower voltages could also be applied to the individual color LEDs or to the combination of compartment LEDs for the test case, but that this requires the provision of different voltage levels from the DC voltage source, which is usually due to the additional circuit complexity required for this is undesirable.
Nach dem Durchlaufen des Testzyklus ist die angeschaltete LED-Gleichspannungsversorgung bereit, die LEDs mit Leistung zu versorgen. Über eine Fernbedienung und eine geeignete Schnittstelle eines Fernbedienung-Signalempfängers zum Mikrocontroller 4 (jeweils nicht dargestellt) wird zunächst eine weiße Beleuchtung mit maximaler Intensität abgerufen.After completing the test cycle, the LED DC power supply that is turned on is ready to power the LEDs. A white illumination with maximum intensity is first called up via a remote control and a suitable interface of a remote control signal receiver to the microcontroller 4 (neither shown).
Eine weiße Beleuchtung wird erhalten, wenn alle LEDs mit gleicher Leistung erregt werden; eine maximale Intensität wird erhalten, wenn alle LEDs dauerhaft ein Erregungssignal erhalten. Demgemäß wird vom Mikrocontroller an alle 3 Leitungen 8R, 8G, 8B ein Signal ausgegeben, dass die den Farben rot, grün und blau zugeordneten Leistungstransistoren 7R, 7G, 7B leitend schalten, sodass durch alle 3 LEDs Strom fließt. Wie vorher abgeklärt, tritt bei dieser simultanen Erregung aller LEDs keine Überlastung auf. Der Spannungsabfall über den Shunt-Widerstand 5 A ist so gering, dass der Spannungs-Komparator 5B nicht anspricht und der allen LEDs gemeinsam zugeordnete Leistungsschalttransistor 5E in der Verbindungsleitung zwischen Plus-Pol und LED-Anode leitend bleiben kann.White illumination is obtained when all LEDs are energized with equal power; maximum intensity is obtained when all LEDs continuously receive an excitation signal. Accordingly, the microcontroller emits a signal on all 3 lines 8R, 8G, 8B, which switches on the power transistors 7R, 7G, 7B assigned to the colors red, green and blue, so that current flows through all 3 LEDs. As previously clarified, no overload occurs with this simultaneous excitation of all LEDs. The voltage drop across the shunt resistor 5A is so low that the voltage comparator 5B does not respond and the power switching transistor 5E in the connecting line between the positive pole and the LED anode, which is assigned to all LEDs, can remain conductive.
Wenn dann der Benutzer über die Fernbedienung die Anweisung gibt, das Licht zu Dimmen, also die Intensität zu verringern, wird dies dadurch erreicht, dass nicht mehr dauerhaft Leistung an die LEDs gespeist wird. Dies wird dadurch bewirkt, dass die LEDs nur noch pulsweise betrieben werden, wie in
Befiehlt nachfolgend der Benutzer eine Beleuchtung mit rötlicher Färbung hoher Intensität, wird, wie in
Die Intensität der Rotfärbung kann eingestellt werden, indem die Pausenzeiten bei grünen und blauen LEDs verändert wird; eine Verkürzung der Pausenzeiten führt zu einer wenigen weniger intensiven Färbung.The intensity of the red color can be adjusted by changing the pause times for green and blue LEDs; shortening the pause times leads to a less intense staining.
Wird dann gewünscht, dass bei gleichbleibender Färbung, also gleichbleibender Farbtemperatur und gleichbleibender Farbintensität die Helligkeit verringert wird, kann das Verhältnis von An-/Aus-Zeiten in für alle LED Farben gleicher Weise verringert werden. Dies ist für den Fall einer vom Benutzer gewünschten geringen Intensität gleichbleibend rötlicher Farbe in
Es wird nun angenommen, dass der Benutzer während des laufenden Betriebs, also ohne unmittelbares neuerliches Durchlaufen eines Initialisierungszyklus den vorhandenen LED-Streifen durch Anschließen eines weiteren Teilstücks verlängert, und zwar angenommen auf das 2,5-fache. Es sei angenommen, dass bei 2,5 -facher Länge LED-Farben zwar noch einzeln erregt werden können, dass es aber nicht mehr möglich ist, LEDs einer Farbe gleichzeitig mit LEDs irgendeiner anderen beliebigen Farbe zu erregen.It is now assumed that the user lengthens the existing LED strip by connecting a further section during ongoing operation, i.e. without immediately running through an initialization cycle again, supposedly by a factor of 2.5. Assume that at 2.5 times the length, while LED colors can still be energized individually, it is no longer possible to energize LEDs of one color simultaneously with LEDs of any other color.
Unmittelbar nach dem Anschließen des längeren Teilstückes wird angesichts des vorherigen Erregungsmusters mit simultaner Erregung aller Farben vom Überlast-Schutz festgestellt, dass die über den Shunt-Widerstand abfallende Spannung größer ist als zulässig, dass also zu große Ströme fließen, um einen dauerhaft ungefährdeten Betrieb zu ermöglichen. Demgemäß wird das Komparatorsignal vom ersten auf den zweiten Pegel wechseln, was den Leistungstransistor 5E nichtleitend schaltet und zugleich dem Mikrocontroller 4 signalisiert, dass ein Überlastfall aufgetreten ist.Immediately after connecting the longer section, the overload protection determines, in view of the previous excitation pattern with simultaneous excitation of all colors, that the voltage drop across the shunt resistor is greater than permissible, i.e. that the currents are too high to ensure permanent, safe operation make possible. Accordingly, the comparator signal will change from the first to the second level, turning the power transistor 5E non-conductive and at the same time the
Der Mikrocontroller 4 wird daraufhin die Erzeugung von Erregungsimpulsen für die Leistungstransistoren 7R, 7G und 7B beenden, dann den Komparator 5B zurücksetzen und in einem Testzyklus wie bei der Initialisierung des Systems nach Einschalten zunächst überprüfen, ob noch alle LED-Farben einzeln erregt werden dürfen. Dazu wird also zunächst ein kurzer, testender Erregungspuls nur zur Erregung der roten LEDs für den Transistor 7R ausgegeben; der Komparator 5B wird dabei nicht ansprechen, da ungeachtet der übermäßigen Länge, die sich durch Verwendung des zusätzlichen LED-Streifens ergeben hat, noch kein Überlastfall bei Einzelfacherregung auftritt. Gleiche Ergebnisse werden bei Verwendung kurzer Erregungspulse zur Erregung von nur den grünen LEDs und danach nur den blauen LEDs erhalten.The
Damit steht fest, dass ein Betrieb per se weiterhin möglich ist. Es wird danach geprüft, ob noch 2 Farben simultan betrieben werden können. Angesichts der im Beispiel gewählten, sehr deutlich Grenzwerte überschreitenden Länge der insgesamt angeschlossenen LED-Streifen ist dies nicht mehr der Fall. Dies wird dadurch festgestellt, dass zunächst bei Anlegen eines simultan rote und grüne LEDs erregenden Testpulses an die zugehörigen Leistungstransistoren 7R und 7G eine Überlast-Situation auftritt und an den Mikrocontroller 4 über Leitung 5D signalisiert wird, worauf dieser den Komparator zurücksetzt; dass weiter auch bei Bereitstellen der Erregungsimpulse für die simultane Erregung der roten und blauen LEDs eine Überlast-Situation auftritt, was wiederum an den Mikrocontroller 4 über Leitung 5D signalisiert wird und ein Zurücksetzen des Komparators auslöst; und dass schließlich auch bei simultanem testweisen Anlegen von Leistung an grüne und blaue LEDs eine Überlast auftritt und dem Mikrocontroller signalisiert wird, worauf dieser neuerlich den Komparator 5B zurücksetzen.It is therefore clear that operation per se is still possible. It is then checked whether 2 colors can still be operated simultaneously. In view of the length of the total connected LED strips selected in the example, which clearly exceeds the limit values, this is no longer the case. This is determined by the fact that initially when a test pulse simultaneously exciting red and green LEDs is applied to the associated power transistors 7R and 7G, an overload situation occurs and is signaled to the
Es konnte somit am Mikrocontroller 4 festgestellt werden, dass die verlängerte LED-Streifenanordnung nur dann noch betrieben werden kann, wenn jeder Farbkanal einzeln erregt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass damit die LEDs unterschiedlicher Grundfarbe zur Erzielung einer gegebenen Farbe jeweils gepulst betrieben werden müssen und somit die Gesamtanordnung weniger hell leuchten wird als in Fällen, in welchen dank korrekter Anpassung des LED-Streifens an die zur Verfügung stehende Leistungsversorgung eine dauerhafte Erregung der LED möglich ist.It was thus possible to determine on the
Es sei nun angenommen, dass der Benutzer zunächst die maximal noch mögliche Helligkeit bei weißer Farbe erhalten möchte. Dies erfordert einsichtiger Weise, die LEDs aller Farben nacheinander zu erregen.It is now assumed that the user initially wants to obtain the maximum brightness that is still possible with a white color. Clearly, this requires energizing the LEDs of all colors in sequence.
Es wird demnach zunächst ein kurzer Puls durch den Mikroprozessor bereitgestellt, mit welchem der Leistungstransistor 7R leitend geschaltet wird. Nach Beendigung dieses Pulses wird für die gleiche Zeit die LED 3G erregt und nach Beendigung der Erregung von Leuchtdiode 3G wird die blaue LED 3B erregt.Accordingly, a short pulse is first provided by the microprocessor, with which the power transistor 7R is switched on. After the termination of this pulse, the LED 3G is energized for the same time, and after the termination of the energization of the light emitting diode 3G, the blue LED 3B is energized.
Es ist einsichtig, dass einerseits Pausen zwischen Erregungsphasen besonders kurz sein sollen, um eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Leistung zu gewährleisten. Es ist weiter einsichtig, dass eine Situation vermieden werden soll, in welcher ungewollt doch mehr als eine Leuchtdioden Farbe erregt wird.It is clear that, on the one hand, pauses between arousal phases should be particularly short in order to ensure optimal utilization of the available power. It is also clear that a situation should be avoided in which more than one LED color is unintentionally excited.
Prinzipiell kann dies auf verschiedene Weisen erreicht werden. So könnte der Mikrocontroller immer wieder einzelne Erregungsimpulse erzeugen und die entsprechenden Leistungstransistoren 7R, 7G und 7B entsprechend direkt ansteuern. Da dies aber einen vergleichsweise hohen Steueraufwand bedeutet, kann - ohne höheren Aufwand bei Mikrocontroller 4 zu erfordern - nur langsam durch die einzelnen Farben zykliert werden, was nachteilig ist, weil damit der Farbwechsel gegebenenfalls eher auffällt. In principle, this can be achieved in different ways. In this way, the microcontroller could repeatedly generate individual excitation pulses and directly control the corresponding power transistors 7R, 7G and 7B accordingly. However, since this means a comparatively high level of control expenditure, it is possible—without requiring greater expenditure on the
Es wäre weiter möglich, einen Grundtakt durch Frequenzvervielfachung zu erhöhen und dann die An-/Aus-Phasen durch Zählen der frequenzvervielfachten Taktsignale zu bestimmen. Um dauerhaft Spikes zu vermeiden, erfordert dies aber, dass die einzelnen Farben nicht auseinanderdriften und überdies dafür Sorge getragen wird, dass LEDs einer ersten Farbe erst dann angeschaltet werden, wenn die LEDs der vorhergehenden erregten Farbe ausgeschaltet sind.It would also be possible to increase a basic clock by frequency multiplication and then determine the on/off phases by counting the frequency multiplied clock signals. In order to avoid permanent spikes, however, this requires that the individual colors do not drift apart and, moreover, care is taken that LEDs of a first color are only switched on when the LEDs of the previously excited color are switched off.
Die vorliegende Erfindung erreicht ohne großen Aufwand eine Synchronisation der Farbabfolge dergestalt, dass LEDs einer nachfolgend zu erregenden Farbe erst angeschaltet werden, nachdem die LEDs der vorhergehenden erregten Farbe abgeschaltet sind. Baulich ist dies ohne Probleme und mit extrem geringem Aufwand dadurch implementierbar, dass mit dem Anschalten der Erregungsleistung für LEDs einer weiteren Farbe abgewartet wird, bis bei der Erregungsleistung für die LEDs der vorhergehenden erregten Farbe eine abfallende Flanke detektiert wird. Eine solche Detektion ist mit einfachen logischen Gattern möglich.The present invention achieves synchronization of the color sequence without great effort in such a way that LEDs of a color to be subsequently excited are only switched on after the LEDs of the previously excited color are switched off. Structurally, this can be implemented without problems and with extremely little effort by waiting before switching on the excitation power for LEDs of a further color until a falling edge is detected in the excitation power for the LEDs of the previously excited color. Such a detection is possible with simple logic gates.
Es ist weiter möglich, einmal für jeden Farbkanal einen Pulszählwert zu hinterlegen, der angibt, wie viele (gegebenenfalls frequenzvervielfachte) Taktimpulse lang eine LED gegebener Farbe erregt wird, bis die Erregung beendet wird. Ein solcher Pulszählwert muss, solange sich die abgerufene, vom Benutzer gewünschte Beleuchtung nicht ändert, also weder Farbtemperatur noch Intensität noch Farbtönung geändert werden, nur einmal in einem Register oder dergl. für jede LED-Farbe hinterlegt werden; danach wird der Mikrocontroller nicht mehr benötigt, um durch die LED-Abfolge zu zyklieren. Es kann vielmehr auf die Detektion der abfallenden Flanke des vorhergehenden Erregungspulses die nächste Farbe aktiv geschaltet werden, d. h. die LEDs nächster Farbe mit Leistung versorgt werden, und es wird zugleich ein Zähler von 0 gestartet, der solange Taktpulse aufwärts zählt, bis der Zählwert dem für die aktuelle erregte Farbe hinterlegten Zählwert entspricht. Um die jeweilige LED aktiv zu schalten, kann ein entsprechendes Signal an die Leistungstransistoren 7 bzw. die für diese vorgesehene Treiberschaltung gesandt werden, ähnlich wie der die Gesamtleistungs steuernde Transistor 5E ein die Stromleitung zulassen des oder unterbindendes Signal aus dem Komparator 5B erhält.It is also possible to store a pulse count value once for each color channel, which indicates how many (possibly frequency-multiplied) clock pulses an LED of a given color is excited until arousal is terminated. Such a pulse counter value must be stored only once in a register or the like for each LED color as long as the illumination requested by the user does not change, ie neither color temperature nor intensity nor color shade are changed; after that, the microcontroller is no longer needed to cycle through the LED sequence. Rather, upon detection of the falling edge of the previous excitation pulse, the next color can be switched to active, i.e. the LEDs of the next color are supplied with power, and at the same time a counter is started from 0, which counts clock pulses upwards until the count value corresponds to the one for the currently excited color corresponds to the stored counter value. In order to switch the respective LED active, a corresponding signal can be sent to the
Danach kann für die nächste zu erregende LED die abfallende Flanke detektiert und der Prozess für die nächste zu erregende LED-Farbe wiederholt werden.Thereafter, the falling edge can be detected for the next LED to be excited and the process repeated for the next LED color to be excited.
Aus dem vorhergehenden ist ersichtlich, dass bei einer solchen Vorgehensweise immer wieder ohne Eingreifen des Mikrocontrollers 4 durch die Farbabfolge zykliert werden kann und dass dabei auch eine Farbtönung und eine Farbtemperatur gewählt werden kann.It can be seen from the above that with such a procedure it is possible to cycle through the color sequence again and again without the intervention of the
Es ist aber in der beschriebenen Anordnung noch nicht möglich, die zur Verringerung der maximal noch möglichen Lichtintensität erforderlichen Pausenzeiten zwischenzuschalten, während derer gar keine LEDs erregt werden. Dies ist aber ohne weiteres zu ändern, indem zusätzlich ein Register vorgesehen wird, in welchem die Dauer einer zwischen zwei aufeinder folgenden Erregungen zur Verringerung der Intensität vorzusehenden Erregungspause hinterlegt ist. Es kann dann auf Detektion einer abfallenden Flanke hin zunächst eine Erregungspause dadurch vorgesehen werden, dass ohne Erregung irgendeiner LED Taktimpulse gezählt werden, bis der Zählwert dem im jeweiligen Register hinterlegten Wert entspricht und erst danach mit der Erregung der nachfolgenden LED begonnen wird. Es ist dabei sogar ausreichend, ein einziges Pausenregister vorzusehen, wenn, wie in
Das Zyklieren zwischen den einzelnen Farben kann auch dann ohne großen Aufwand, insbesondere ohne großen Aufwand bezüglich des Mikrocontrollers nach erfolgter Einstellung, sehr schnell von statten gehen.The cycling between the individual colors can also then take place very quickly without great effort, in particular without great effort with regard to the microcontroller after the adjustment has been made.
Erwähnt sei, dass die beschriebene Vorgehensweise auch eine sehr schnelle, dynamische Änderung von Intensität und/oder Farbe des mit einer LED-Gesamtanordnung erzeugten Lichtes bzw. des mit jeweils verschiedenen Gruppen gruppenweise unterschiedlichen erzeugten Lichtes ermöglicht; dabei ist in der bevorzugten Ausführungsformen mit Flankendetektion besonders vorteilhaft, dass der Mikrocontroller bis zu einer Änderung der Betriebsparameter im wesentlichen nur zur Einspeisung von An-/Aus-Zählwerten in entsprechende (lokale) Register benötigt wird, und keine bandbreitenintensiven Steuersignale erforderlich sind.It should be mentioned that the procedure described also enables a very rapid, dynamic change in the intensity and/or color of the light generated with an overall LED arrangement or the light generated in different groups in each case with different groups; In the preferred embodiment with edge detection, it is particularly advantageous that the microcontroller is essentially only required to feed on/off counter values into corresponding (local) registers until the operating parameters change, and no bandwidth-intensive control signals are required.
Die dynamische Lichtänderung erfordert somit bevorzugt nur eine Änderung der jeweils lokal abgelegten Registerwerte, was zudem schnell von statten geht. Insbesondere braucht dabei keine Unterbrechung der Beleuchtung eintreten, wenn die abgelegten Registerwerte dank Flankendetektion bis zu ihrer Änderung gültig bleiben können, wobei insbesondere ein sukzessiver Wechsel der in den einzelnen Registern hinterlegten Zählwerte erfolgen kann. Diese Möglichkeit schneller Änderungen macht die Erfindung - insbesondere bei vorheriger Festlegung beispielsweise von heller zu beleuchtenden Bereichen - besonders geeignet dafür, dynamisch auf geänderte Anforderungen zu reagieren, etwa um auf Sensorsignale wie Bewegungsmelder, Taster, Türkontakte, Temperaturmessfühler usw. zu reagieren.The dynamic change in light thus preferably only requires a change in the respective locally stored register values, which also takes place quickly. In particular, there is no need for an interruption in the lighting if the stored register values can remain valid until they change thanks to edge detection, in which case, in particular, the count values stored in the individual registers can be changed successively. This possibility of rapid changes makes the invention particularly suitable for reacting dynamically to changed requirements, for example to respond to sensor signals such as motion detectors, buttons, door contacts, temperature sensors, etc. to react.
Weiter sei darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls - statt wie beschrieben gruppenweise explizit auf Überlastung zu testen - die Impedanz oder eine dafür charakteristische Größe der angeschlossenen LEDs Farb-und /oder gruppenweise bestimmt werden kann und dann z.B. rechnerisch ermittelt werden kann, welche LED-(Gruppen) simultan betrieben werden können. Es ist einsichtig, dass Kanalgruppen für einen alternierenden Betrieb insbesondere bei bekannter Last präziser vorausgewählt und Leistungen entsprechend verteilt werden können; es kann dann z.B. besser gewährleistet werden, dass Änderungen von Intensität und/oder Farbe nur soweit zugelassen werden, wie keine Überlast auftritt.It should also be pointed out that, if necessary - instead of explicitly testing groups for overload as described - the impedance or a characteristic value of the connected LEDs can be determined by color and/or group by color and then it can be determined, for example, by calculation which LED (groups ) can be operated simultaneously. It is clear that channel groups can be preselected more precisely for alternating operation, in particular when the load is known, and power can be distributed accordingly; it can then be better guaranteed, for example, that changes in intensity and/or color are only permitted to the extent that no overload occurs.
Um eine präzise Messung und damit eine genaue Berechnung der zulässigen Einstellungen von Intensität und Farbsättigung zuzulassen, kann der durch die LEDs fließende Strom gegebenenfalls auch digitalisiert und die digitalisierten Strom-Werte für die Bestimmung zulässiger Betriebsparameter herangezogen werden, statt nur eine einfache Analogmessung mittels Komparatorvergleich vorzunehmen. In
Es kann im Übrigen gegebenenfalls auch mit einer oder mehreren geringen Meßspannungen, die an die jeweils zu testenden LED oder LED-Gruppen gespeist werden, die Impedanz ermittelt werden, indem dabei festgestellt wird, ob jeweils ein bestimmter Strom überschritten wird oder nicht.If necessary, the impedance can also be determined with one or more low measuring voltages, which are fed to the respective LED or LED groups to be tested, by determining whether a specific current is exceeded in each case or not.
Da es möglich ist, zentral einen Gesamtstrom zu erfassen, kann eine solche Prüfung auf übermäßige Ströme wenig aufwendig durchgeführt werden, weil bei sequentieller Testung aller LEDs nacheinander oder bestimmter LED-Gruppen nacheinander die dafür erforderliche Schaltung nur einmal benötigt wird.Since it is possible to record a total current centrally, such a check for excessive currents can be carried out with little effort, because the circuit required for this is only required once for sequential testing of all LEDs one after the other or certain LED groups one after the other.
Indem mit einem oder dem Komparator die über den Shunt Widerstand bei Meßspannungs-Beaufschlagung auftretenden Ströme erfasst werden bzw. erfasst wird, ob dabei eine bestimmte Schwelle nicht überschritten wird. Da die Messspannung nur mit sehr geringen Leistungen bereitgestellt werden muss, ist dies schaltungstechnisch einfach.By using one or the comparator, the currents occurring across the shunt resistor when the measuring voltage is applied are detected or it is detected whether a specific threshold is not exceeded. Since the measuring voltage only has to be provided with very low power, this is simple in terms of circuitry.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102008029816 A1 [0007]DE 102008029816 A1 [0007]
- DE 202020101445 U1 [0008]DE 202020101445 U1 [0008]
- EP 2592903 A2 [0009]EP 2592903 A2 [0009]
- US 8736183 B2 [0010]US 8736183 B2 [0010]
- US 10009974 B2 [0011]US10009974B2 [0011]
- US 10159131 B1 [0012]US10159131B1 [0012]
- US 20150145431 A1 [0013]US20150145431A1 [0013]
- US 201900290931 A1 [0014]US 201900290931 A1 [0014]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP22020456.4A EP4156864A1 (en) | 2021-09-24 | 2022-09-23 | Led power supply |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021004829.6 | 2021-09-24 | ||
DE102021004829 | 2021-09-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021005158A1 true DE102021005158A1 (en) | 2023-03-30 |
Family
ID=85477400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021005158.0A Pending DE102021005158A1 (en) | 2021-09-24 | 2021-10-15 | LED power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021005158A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008029816A1 (en) | 2008-06-24 | 2009-12-31 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Circuit for dimming a lamp and associated method |
EP2592903A2 (en) | 2011-11-08 | 2013-05-15 | Panasonic Corporation | Lighting system and luminaire |
US8736183B2 (en) | 2012-04-10 | 2014-05-27 | Wen-Shin Chao | LED driver capable of controlling color/color temperature with a power carrier |
US20150145431A1 (en) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Lumenetix, Inc. | Voltage-controlled dimming of led-based light modules coupled in parallel to a power supply |
US10009974B2 (en) | 2016-04-09 | 2018-06-26 | Tempo Industries, Llc | Dim to warm LED lighting system |
US10159131B1 (en) | 2018-03-26 | 2018-12-18 | Adam Chaimberg | Dimmable LED light fixture maintaining brightness during color temperature change |
US20190290931A1 (en) | 2016-06-14 | 2019-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Robust broad beam optimization for proton therapy |
DE202020101445U1 (en) | 2020-03-16 | 2020-05-19 | Cvitec Gmbh | System for intelligent adjustment of the color temperature of an LED lighting |
-
2021
- 2021-10-15 DE DE102021005158.0A patent/DE102021005158A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008029816A1 (en) | 2008-06-24 | 2009-12-31 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Circuit for dimming a lamp and associated method |
EP2592903A2 (en) | 2011-11-08 | 2013-05-15 | Panasonic Corporation | Lighting system and luminaire |
US8736183B2 (en) | 2012-04-10 | 2014-05-27 | Wen-Shin Chao | LED driver capable of controlling color/color temperature with a power carrier |
US20150145431A1 (en) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Lumenetix, Inc. | Voltage-controlled dimming of led-based light modules coupled in parallel to a power supply |
US10009974B2 (en) | 2016-04-09 | 2018-06-26 | Tempo Industries, Llc | Dim to warm LED lighting system |
US20190290931A1 (en) | 2016-06-14 | 2019-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Robust broad beam optimization for proton therapy |
US10159131B1 (en) | 2018-03-26 | 2018-12-18 | Adam Chaimberg | Dimmable LED light fixture maintaining brightness during color temperature change |
DE202020101445U1 (en) | 2020-03-16 | 2020-05-19 | Cvitec Gmbh | System for intelligent adjustment of the color temperature of an LED lighting |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1938667B1 (en) | Light source emitting multi-coloured light and method for controlling the colour location of such a light source | |
EP2177078B1 (en) | Device and method for controlling light emission | |
EP1858301A1 (en) | LED lighting system and method for producing a predetermined colour sequence | |
EP2522199B1 (en) | Combined method for operating an electric illuminant and operating circuit | |
DE102007034177A1 (en) | Method for dimming the light emitted by LED lights, in particular in the passenger cabin of a commercial aircraft | |
WO2015051963A1 (en) | Method and control device for operating at least one light source | |
DE102013207245B4 (en) | Control of semiconductor light elements and lamp, luminaire or lighting system with such control | |
DE102010039827B4 (en) | Method for operating at least one light emitting diode and lighting device for carrying out the method | |
EP2280585B1 (en) | Method for adjusting the operation of multiple lights | |
EP2772120B1 (en) | Pwm dimming of light-emitting means | |
DE102021005158A1 (en) | LED power supply | |
EP4156864A1 (en) | Led power supply | |
EP2365734A2 (en) | Method for operating an LED assembly | |
DE102009018868A1 (en) | Lighting device with a time-varying lighting function | |
EP2584870B1 (en) | LED-Lamp with variable intensity | |
AT17813U1 (en) | Arrangement with a light, in particular an emergency light, with color temperature change in a battery-supported operating mode | |
DE102015003001B4 (en) | Remote control of a two-pole lighting device | |
DE102021116684B3 (en) | LED control, LED driving system and method | |
WO2014067893A1 (en) | Method for operating a light source with a plurality of leds or led groups | |
DE102014005584B4 (en) | LED lighting device with an energy storage module and method for operating the LED lighting device | |
DE102014208305A1 (en) | Capacitance-free LED driver | |
EP3905853A1 (en) | Led light with continuously adjustable light color | |
EP4451803A1 (en) | Control device and method for adjusting a plurality of different operating voltages | |
DE102013206309A1 (en) | Operating circuit for operating LEDs of gas discharge lamp, has LED driver circuits and/or regulating components providing temperature-independent output current and temperature-dependent output current constantly regulated in time unit | |
EP3905854A1 (en) | Led light with continuously adjustable colour temperature |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05B0045240000 Ipc: H05B0045520000 |