CH702973A2 - Verfahren zur Erzeugung von glühlampenähnlichem Licht durch farbtemperaturvariable Dimmung einer LED-Leuchte. - Google Patents

Abstract

Die dimmbare LED-Leuchte nach Fig. 1 besitzt unabhängig voneinander ansteuerbare LED’s (4) und (5). Die LED (4) emittiert warmweisses und die LED (5) emittiert kaltweisses Licht. Die Steuerung (7) regelt während des Dimmvorgangs den Betriebsstrom für die LEDs (4) und (5) in der Weise, dass bei niedriger Strahlungsleistung der relative Anteil warmweissen LED (4) bei hoher Strahlungsleistung aber der relative Anteil von der LED (5) überwiegt. Damit wird die Farbtemperaturveränderung nachempfunden, welche bei der Dimmung einer Glühlampe zu beobachten ist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von glühlampenähnlichem Licht durch farbvariable Dimmung einer LED-Leuchte.

[0002] Bei bestehenden dimmbaren LED-Leuchten ändert sich die Farbtemperatur nicht, wenn diese gedimmt betrieben werden. Vorteil dieser Leuchten ist der deutlich geringe Stromverbrauch gegenüber Glühlampen bei gleicher Strahlung stärke. Heutige Verfahren wie die Intensitätsregelung via PWM (von Colorkinetics/Philips patentiert) oder die Intensitätsregelung über eine modifizierte PWM mit einem stochastischen Counter (von EZ-Semiconductor patentiert) zum stabilen Betrieb von LEDs arbeiten mit gleichbleibendem Farbpunkt.

[0003] Bei Glühlampen, wie zum Beispiel Halogenspots, erfolgt durch die Abnahme der Glühfadentemperatur im gedimmten Zustand eine deutliche relative Zunahme von langwelligeren Anteilen (Rot, Amber und Gelb) im emittierten Licht. Diese Eigenschaft wird von vielen Benutzern als angenehm empfunden. Bei bestehenden LED-Leuchten tritt diese Farbtemperaturverschiebung bei Dimmung jedoch nicht auf, das Licht wird im gedimmten Zustand oft als unangenehm kalt empfunden.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Farbtemperaturverschiebung, so wie sie während der Dimmung einer Glühlampe auftritt, nachzuempfinden und gleichzeitig den Vorteil des geringeren Stromverbrauchs durch die Verwendung von LED’s zu nutzen.

[0005] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei signifikanter Energieeinsparung aufgrund der Verwendung von LED’s dennoch die als angenehm empfundene Farbtemperaturverschiebung bei Dimmung erreicht wird.

[0007] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in Fig. 1 dargestellt ist, näher erläutert.

[0008] Fig. 1 zeigt die Funktionsblöcke der LED Leuchte mit farbtemperaturvariabler Dimmung.

[0009] 1 ist die Stromversorgung der Schaltung zur Erzeugung einer geeigneten Gleichspannung zum Betrieb der LED Stromquellen 2 und 3. Die Stromversorgung besteht beispielsweise aus einem getakteten Netzteil, welches die Netzspannung auf eine Kleinspannung (z.B. 24V) transformiert.

[0010] 2 und 3 sind regelbare Stromquellen für die Stromversorgung der LEDs 4 und 5 welche ihre Energie aus der Stromversorgung 1 beziehen. Die regelbaren Stromquellen bestehen typischerweise aus DC/DC Wandlern (zum Beispiel Back-Convertern) welcher aufgrund anzulegender Regelspannungen einstellbare Konstantströme zum Betrieb der LED’s 4 und 5 generiert.

[0011] 4 und 5 sind zwei LED’s welche für die Lichtabgabe der Leuchte verantwortlich sind. Das abgegebene Licht von 4 und 5 mischt sich additiv. 4 ist dabei für die Emission von Licht niedriger Farbtemperatur und 5 ist für die Emission von Licht hoher Farbtemperatur dimmensioniert.

[0012] Mit dem Eingabegerät 6 wird die Strahlungsleistung der LED-Leuchte eingestellt. Als Eingabegerät kommt typischerweise ein durch den Anwender einstellbarer Drehregler in Frage. Auch andere in der Beleuchtungstechnik übliche Eingänge wie etwa die analoge 1-10 V Schnittstelle oder Busknoten für DALI, LON, KNX oder Ähnliche sind möglich. Die extern gewählte Strahlungsleistung wird in geeignet elektrisch kodierter Form (z.B. als Analogspannung oder als digitales serielles Datentelegramm) an die Steuereinheit 7 weitergeleitet.

[0013] Die Steuereinheit 7, zur Erzeugung der LED Aussteuerwerte, besteht typischerweise aus einem Microcontroller, welcher die durch 6 kodierte Strahlungsleistung der LED-Leuchte auf die erforderlichen Strahlungsleistungen der LED’s 4 und 5 übersetzt. Die Übersetzung erfolgt derart, dass bei niedriger Strahlungsleistung der relative Anteil des LED-Betriebsstroms für LED 4, mit warmweissem Licht, höher ist als für LED 5 mit kaltweissem Licht. Mit steigender Strahlungsleistung erhöht sich das Verhältnis der Betriebströme von LED 5 zu LED 4. Folglich erhöht sich die Farbtemperatur des gemischten Lichts von 4 und 5. Dadurch wird die Erhöhung der Farbtemperatur einer Glühlampe bei Erhöhung des Stromes durch die Glühwendel nachgebildet. Die Übersetzung kann durch eine im Microcontroller abgelegte Tabelle (Look-Up-Table) oder mittels einer durch den Microcontroller ausgeführten Formelberechnung erfolgen. Die dabei ermittelten Vorgabewerte für den LED-Betriebsstrom werden in geeigneter elektrischer Form, typischerweise als Regelspannungen für DC/DC Konverter, an die regelbaren Stromquellen 2 und 3 weitergeleitet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Emittierung von glühlampenähnlichem Licht durch farbtemperaturvariable Dimmung einer LED-Leuchte, dadurch gekennzeichnet, dass zwei LED’s mit unterschiedlichen Farbtemperaturen so angesteuert werden, dass während der Dimmung der LED-Leuchte im additiv gemischten Licht der LED’s die Farbtemperatur einer Glühlampe nachempfunden wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt von zwei LED’s mit unterschiedlichen Farbtemperaturen, mehrere unabhängig voneinander ansteuerbare LED’s unterschiedlicher Farbtemperaturen oder Farben verwendet werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt von einzelnen LED’s, Gruppen von in Serie geschalteten LED’s verwendet werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede, oder einzelne der oben erwähnten LED-Gruppen aus LED’s unterschiedlicher Farbtemperatur oder Farbe zusammensetzt.