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EP 2 019 569 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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08.03.2017 Patentblatt 2017/10 |
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Anmeldetag: 02.07.2008 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Verfahren zum Dimmen des von LED-Leuchten abgestrahlten Lichts, insbesondere in der
Fluggastkabine eines Verkehrsflugzeuges
Method for dimming light emitted by LED lights, in particular in the cabin of a commercial
airplane
Procédé d'atténuation de la luminosité rayonnée par des lampes à DEL, en particulier
dans la cabine d'un avion commercial
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Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR |
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Priorität: |
23.07.2007 DE 102007034177
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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28.01.2009 Patentblatt 2009/05 |
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Patentinhaber: Diehl Aerospace GmbH |
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88662 Überlingen (DE) |
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Erfinder: |
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- Pöhler, Ulrich
91238 Offenhausen (DE)
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Vertreter: Diehl Patentabteilung |
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c/o Diehl Stiftung & Co. KG
Stephanstrasse 49 90478 Nürnberg 90478 Nürnberg (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
WO-A-2006/015476 WO-A1-2008/050282 DE-A1-102005 054 541 US-A1- 2006 245 174
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WO-A-2006/107199 DE-A1-102005 049 579 GB-A- 2 408 315 US-B1- 7 113 541
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
[0002] Aus der
DE 10 2005 016 729 B3 ist das Dimmen des von einer Weißlicht-Leuchtdiode (LED) abgestrahlten Lichts in
lückenlos aufeinanderfolgenden Arbeitsperioden untereinander gleicher Länge bekannt,
in denen jeweils ein hochfrequentes Choppen des während der Einschaltzeitspannen in
den aufeinanderfolgenden Arbeitsperioden über die Diode fließenden Stromes stattfindet.
Je kürzer die Einschaltzeitspanne in der Arbeitsperiode ist, desto weniger Konstantstrompulse
fließen über die LED, desto geringer ist demzufolge die Helligkeit des abgestrahlten
Lichts.
[0003] Zum Verändern des Farbeindruckes einer LED-Leuchte wird gewöhnlich die Lichtabstrahlung
von LED-Arrays in den Grundfarben Rot, Grün und Blau in unterschiedlicher Intensität
einander überlagert, wofür die einzelnen Arrays zur Dimmung unabhängig voneinander
eine Steuerung ihrer Arraystrom-Zeitspannen in den Arbeitsperioden erfahren.
[0004] Damit lässt sich allerdings nur ein Dimmverhältnis in der Größenordnung 1:1000 zwischen
dunkel und hell erzielen. Das reicht nicht mehr aus für z.B. farbkonstant variable
Dämmerungseindrücke (etwa als zeitlich gestreckter Übergang von Sternenhimmel zu Sonnenaufgang
bei der Beleuchtung in einer Fluggastkabine) mit Gamut-Farbkorrektur (Kompensation
der Verschiebung zu wärmerer Lichtfarbe bei Übergang auf geringere Helligkeit), wenn
die RGB-Leuchtdiodenarrays schon stark gedimmt arbeiten, also bei niedrigster damit
einstellbarer Helligkeit; dazu ist ein um wenigstens eine Größenordnung stärkeres
Dimmverhältnis für noch geringere Ansteuerung vor dem vollständigen Abschalten anzustreben.
[0005] Denn gerade die für hochwertige, farbkonstante Beleuchtungseffekte erforderliche
Gamut-Farbkorrektur bedingt sehr kurze Stromflusszeiten über Leuchtdioden. Damit kann
dann kompensiert werden, dass die Farborte von LEDs innerhalb eines Fertigungsloses
variieren. Um nämlich dennoch eine bestimmte Grundfarbe zu erreichen, werden schon
beim Fertigungsabgleich oder später im Betrieb (über Fotodioden ausgeregelt) die beiden
anderen Grundfarben mit geringen Intensitäten beigemischt, die sich für den jeweiligen
Farbort aus dem in die CIE-Normfarbtafel (in den auch sogenannten Farbschuh) einbeschriebenen
Farbdreieck für die LEDs ergeben. Beispielsweise wird ein garantierter Farbort "blau,
ungesättigt" Gamut-korrigiert dadurch erzeugt, dass zusätzlich zur Vollansteuerung
(100%) der blauen LED die grüne LED zu 5% und die rote LED zu 2% angesteuert werden.
Um diesen Farbort bei geringer Helligkeit, etwa gedimmt auf 1%, mit einem Ansteuer-Zyklus
von 3 ms darzustellen, ergibt sich für blau eine Einschaltzeit von 1% des vollen Zyklus,
also 30 µs, für grün 1% von 5% gleich 0,05% (1,5µs) und für rot 1% von 2% gleich 0,02%
(0,6µs Stromfluss über die rote LED).
[0006] LEDs mit derart kurzen Pulsen zu bestromen, beschwört zahlreiche Probleme herauf.
So weisen diese kurzen Pulse Grundfrequenzen von einigen hundert Kilohertz auf, was
zu störenden Interferenzen (EMI-Erscheinungen) mit Frequenzen führen kann, welche
bestimmten Funkdiensten zugeteilt sind (etwa dem Notruffunk auf 200 kHz); zu kurze
Abschaltzeiten behindern das Entladen der Eigenkapazitäten der LEDs; und mit preisgünstigen
Bauelementen können keine hinreichend schnell schaltenden Stromsenken realisiert werden.
Schaltungstechnisch wäre ein derart extremes LED-Dimmen nur noch mit sehr schnellen
und deshalb teuren Prozessoren hoher Kodierungstiefe für die feine Unterteilung der
Arbeitsperiode realisierbar, samt leistungsstarken Hochfrequenztransistoren für die
Stromsenken in den R-, G- und B-Diodenreihenschaltungen, also mit selten vertretbarem
schaltungstechnischem Aufwand.
[0007] Aus der
DE 10 2005 054 541 A1 ist ein Verfahren zum gepulsten Betreiben einer LED-Beleuchtungseinrichtung bekannt,
bei welchem zur Vermeidung von hohen Impulsbelastungen zugeordneter Stromquellen die
Arraystrom-Zeitspannen bzw. Stromfluss-Zeitspannen einzelner Farbkanäle zeitlich gegeneinander
versetzt sind.
[0008] In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung
zugrunde, ein Verfahren gattungsgemäßer Art dahingebend weiterzubilden, dass selbst
mit beschränkter Prozessorkapazität und in Zusammenwirken mit Stromsenken in preiswert
verfügbarer, da herkömmlicher bipolarer Schaltungstechnik extrem niedrige, d.h. lichtschwache
Dimmeinstellungen an LEDs reproduzierbar vorgegeben und dann auch noch feinfühlig
variiert werden können.
[0009] Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst.
Danach ist ein gewissermaßen einer überlagerten niederfrequenten Frequenzmodulation
unterworfener Ansteuer-Zyklus für die LEDs vorgesehen. Mit insbesondere Verlängerung
des Zyklus verringert sich, trotz nicht weiter verkürzter Stromfluss-Zeitspanne, das
Stromintegral über dem Zyklus, also ohne für die damit eintretende weitere Verringerung
der Abstrahlung der LEDs das Tastverhältnis der Arbeitsperiode weiter verringern zu
müssen.
[0010] Besonders vorteilhaft wird diese Lösung dadurch realisiert, dass der Zyklus unterteilt
wird in eine Arbeitsperiode mit zeitlich begrenztem Stromfluss und wenigstens eine
sich stromlos anschließende, hier sogenannte Leerperiode.
[0011] Die stromlose Leerperiode im (Gesamt-)Zyklus, also zwischen zwei durch eine Leerperiode
voneinander distanziert aufeinander folgenden Arbeitsperioden, kann zu noch feinstufigerer
Dimmung auch ihrerseits variiert werden, etwa durch Aufeinanderfolge einer unterschiedlichen
Anzahl von Leerperioden gleicher Länge und/oder durch Längenvariationen der Leerperioden.
[0012] Um bei einer Änderung der Anzahl oder der Länge der Leerperioden in einem Zyklus
einen Farbumschlag und einen Helligkeitssprung zu vermeiden, erfolgt dieses Umschalten
zweckmäßigerweise gerade am Ende eines Zyklus aus Arbeitsperiode und Leerperioden.
Außerdem kann die Pulsdauer in den einzelnen LED-Arrays auf vorübergehend konstantes
Zyklus-Stromintegral eingestellt werden, um in diesem Moment keinen Sprung im Stromintegral,
also keine Helligkeitsschwankung und keinen abrupten Farbumschlag auftreten zu lassen.
[0013] Schließlich kann auch die Länge der Arbeitsperioden, in denen die Strompulse konstanter
Länge auftreten, in den aufeinanderfolgenden Zyklen variiert werden, um das die Helligkeit
der Abstrahlung bedingende Stromintegral über dem Zyklus zu beeinflussen, ohne die
Stromfluss-Zeitspannen zum weiteren Herabdimmen noch weiter verkürzen zu müssen.
[0014] Entscheidend für die erfindungsgemäße Lösung ist somit, dass die kürzeste in Bipolartechnik
für die Stromsenken und mit einem Prozessor vertretbarer Kodierungstiefe noch problemlos
bewältigbare Stromfluss-Zeitspanne zu weiterem Abdimmen nicht noch weiter verkürzt
werden muss, sondern dann konstant bleiben kann, weil nun der Zyklus nach Art einer
überlagerten Frequenzmodulation verlängert wird. Jetzt wird der resultierende Stromfluss
über die Variation der Zyklus-Längen für die Diodenarrays geändert, insbesondere noch
weiter vermindert, ohne die Stromfluss-Zeitspanne selbst verändern und insbesondere
weiter reduzieren zu müssen. Das erübrigt eine Erhöhung der Kodierungstiefe des die
Stromsenken der Arrays ansteuernden Prozessors zu feinerer Stufung der Stromfluss-Zeitspannen
hin und führt damit auch zu keiner höherfrequenten Ansteuerung der Stromsenken selbst,
weshalb die eingeführte Hardwaretechnologie trotz wesentlich vergrößerten Dimmverhältnisses
weiter verwendbar bleibt.
[0015] Dadurch werden Lichtauflösung und Farbort-Gamut (die dargestellte Kompensation von
Farbort-Verlagerungen in einer LED durch minimale Stromflussveränderungen in den anderen
beiden LEDs) visuell spürbar verbessert. Das dafür erforderliche und erfindungsgemäß
erreichte Dimmverhältnis von wesentlich größer als 1:10.000, das in analoger Schaltungstechnik
nicht erreichbar wäre, ermöglicht so eine hohe Helligkeitsdynamik bei Gewährleistung
großer Farborttreue bis hin zu niedrigsten Helligkeiten der Lichtabstrahlung, bei
denen das, auf die momentan relativ hellste Farbe adaptierende, menschliche Auge besonders
farbempfindlich reagiert.
[0016] Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben
sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich deren Vorteilen, aus nachstehender
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zum Verwirklichen des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In der Zeichnung zeigt
- Fig.1
- ein vereinfachtes Schaltbild für individuelle Farbansteuerung einer Leuchte mit LED-Arrays
in den drei Grundfarben rot, grün und blau,
- Fig.2
- Zeitdiagramme einer Ansteuerung der Arrays nach Fig.1 mit Zyklen aus abwechselnden
Folgen von Arbeits- und Leerperioden untereinander gleicher Längen für stark herabgedimmten
Leuchtenbetrieb,
- Fig.3
- eine Variation der Ansteuerung nach Fig.2 durch variable Längen von Leerperioden,
insbesondere für farbkorrigierbaren gleitenden Helligkeitsübergang zwischen ganz abgeschaltetem
und nur minimal eingeschaltetem Leuchtenbetrieb, und
- Fig.4
- im Gegensatz zu Fig.2 und Fig.3 variable Längen der Arbeitsperioden zur Variation
der Stromintegrale, hier ohne Einschieben von Leerperioden .
[0017] Die in Fig.1 symbolisch skizzierte Leuchte 11 weist je ein individuell helligkeitssteuerbares
Array 12 (12r, 12g und 12b) von Serienschaltungen rot, grün und blau abstrahlender
Leuchtdioden 13 auf; nicht berücksichtigt ist in dieser Skizze, dass zur Farb-Feinkorrektur
bzw. zur Beeinflussung der Farbsättigung zusätzlich ein ebenfalls helligkeitssteuerbares
Weißlichtarray aus an sich blau strahlenden aber mit Phosphor kaschierten LEDs zweckmäßig
ist. Jedes Array 12 liegt an einer Versorgungsspannung 14 (von typisch 55 Volt) gegen
Gerätemasse 15, zu letzterer hin über eine Konstantstromsenke 16 in Form eines bipolaren
Transistors in Emitterschaltung mit seinem Emitterwidersand 17.
[0018] Ein handelsüblicher Mikro-Prozessor 18 mit einer Kodierungstiefe von typisch 2 exp
4 = 16 bit Zeitauflösung innerhalb einer Arbeitsperiode Ta schaltet jeweils über eine
Zeitspane tr, tg, tb hinweg die Transistoren der Konstantstromsenken 16 unabhängig
voneinander durch. Die Länge dieser individuellen Stromfluss-Zeitspannen t bestimmt
jeweils über das zyklische Stromzeitintegral die resultierende Arraystromstärke und
somit die Intensität (Helligkeit) der zugehörigen roten, grünen und blauen einander
überlagerten Farbabstrahlungen. Diese aktuelle Farbmischung aus den drei Arrays 12
ergibt die von der Leuchte 11 abgegebene Lichtfarbe. Die gerade erwünschte Farbmischung
und deren Intensität wird von einem übergeordneten, externen Steuersignal 19 für die
einzelnen Stromfluss-Zeitspannen t bestimmt.
[0019] Insoweit eine temperatur- bzw. stromabhängige Farbortdrift zu erwarten ist (wie insbesondere
bei rot und bei grün abstrahlenden Leuchtdioden 13r, 13g), ist in der Programmierung
des Prozessors 18 oder im externen Signal 19 eine angepasste Gamut-Farbortkorrektur
durch minimale Variation von Zeitspannen t vorgegeben.
[0020] Um das Stromintegral im jeweiligen Array 12 zu reduzieren, kann die Stromfluss-Zeitspanne
t innerhalb einer Arbeitsperiode Ta, die typischerweise entsprechend einer Wiederholfrequenz
von 333 Hertz 3 Millisekunden lang ist, schrittweise verkleinert werden. Für eine
große Auflösung, also für kleine Schrittweiten, muss die Arbeitsperiode Ta entsprechend
fein unterteilt sein, der Prozessor 18 also eine entsprechend hohe Kodierungstiefe
zur Vorgabe auch sehr kurzer Zeitspannen t aufweisen, was ihn stark verteuert. Eine
derart schmalpulsige Ansteuerung der Stromsenken 16 würde auch für den Betrieb von
Konstantstrom-Transistoren in der preiswerten Bipolartechnologie zu hochfrequent werden.
[0021] Deshalb wird spätestens dann auf eine Frequenzmodulation (etwa gemäß Fig.2) aller
momentan eingestellten Stromintegrale einer Arbeitsperiode Ta umgeschaltet, wenn in
wenigstens einem der Arrays der Stromfluss t - insbesondere mangels prozessorabhängig
feinerer Auflösung - nicht weiter verkürzt werden soll. Es werden nun die aktuell
anstehenden - aber im Rahmen der gegebenen Prozessor-Kodierungstiefe weiterhin individuell
veränderbaren - Array-Stromintegrale für ein zusätzliches, nämlich noch stärkeres
Dimmen weiter herabgesetzt, indem auf eine Arbeitsperiode Ta (wenigstens) eine stromlose
Leerperiode To, also zunächst noch keine erneute Ansteuerung von Stromsenken 16 folgt,
ehe mit Zeitablauf eines Ansteuer-Zyklus von nun Z = Ta+To wieder eine Arbeitsperiode
Ta mit Stromfluss-Zeitspanne t einsetzt. Da so das zeitliche Stromflussintegral, auch
bei während der Arbeitsperiode Ta nicht veränderter Stromflusszeitdauer t, über den
verlängerten Zyklus Z insgesamt absinkt, reduziert sich die abgestrahlte Helligkeit,
ohne etwa hierfür im Prozessor 18 die Kodierungstiefe vergrößern zu müssen. Gegenüber
dem bisher stärksten erreichbaren Dimmen von etwa 0,1% bedeutet das eine um wenigstens
den Faktor 10 gesteigerte Auflösung des Stromflusses über die Arrays 12 und deshalb
auch verbesserte Möglichkeiten der Lichtortbeeinflussung sogar noch bei extrem kleinen
Dimm-Werten.
[0022] Darüber hinaus können gemäß Fig.3, zu weiterer Variation von Zykluslängen Z' und
damit des resultierenden Stromintegrals ohne Beeinflussung der Zeitspannen t, die
Leerperioden To verändert (verkürzt und verlängert) werden. Das ergibt bei gleichbleibender
Kodierungstiefe eine weiter verfeinerte Rasterung des Stromflussintegrals und dadurch
eine Steigerung des Lichtfarbeindruckes gerade bei niedrigsten Helligkeiten.
[0023] Wenn die Leerperioden To zu Null geschrumpft sind, kann zur Variation der Stromintegrale
auch ohne Änderung der Zeitspannen t immer noch eine Beeinflussung der Längen der
nun unmittelbar aufeinander folgenden und dadurch bereits die Zyklus-Längen Z ausmachenden,
im Vergleich zu den Zeitspannen t sehr niederfrequenten Arbeitsperioden Ta aus dem
Prozessor 18 heraus erfolgen, wie in Fig.4 skizziert. Ein fließender Wechsel der Ansteuerung
nach Fig.3 auf diejenige nach Fig.4 ermöglicht wegen der zunehmend feiner resultierenden
Stromrasterung gewissermaßen einen dynamischen Übergang von niedriger auf niedrigste
Helligkeit unter Kompensation der sonst dabei auftretenden Farbortverschiebungen in
den Abstrahlungen der einzelnen Arrays 12, bis schließlich in den ganz abgeschalteten
Zustand der Lichtabstrahlung hinein - ohne dass dafür die Funktionsgrenzen des Prozessors
18 überbeanspruchende, da frequenzkritisch kurze, Stromfluss-Zeitspannen t erforderlich
wären.
[0024] Eine andererseits hellere Abstrahlung aus der Leuchte 11, also weniger starke Dimmung,
ist für den Betrieb des Prozessors 18 wegen der dann verlängerten Stromfluss-Zeitspannen
t unkritisch. Deshalb kann dann auf eine Variation der Zykluslängen Z zur Beeinflussung
des Stromintegrals durch die Arrays 12 ganz verzichtet werden, und es wird auf herkömmlichen
Betrieb mit variablen Zeitspannen t in der unmittelbaren Aufeinanderfolge eines starren
Periodenrasters Ta (also auch ohne zwischengeschaltete Leerperioden To) umgeschaltet.
Auch solch ein Umschalten von variablen auf starre Zyklen Z = Ta erfolgt zweckmäßigerweise
am Ende eines Zyklus Z, um Farbwechsel gleich zu vermeiden, die sonst sofort über
die einzelnen Zeitspannen t erst wieder ausgeregelt werden müssten.
[0025] In den Zeitdiagrammen der Fig.2 bis Fig.4 ist berücksichtigt, dass die innerhalb
der Arbeitsperioden Ta, T'a auftretenden, variablen Stromfluss-Zeitspannen tr, tg
und tb möglichst gegeneinander versetzt einsetzen sollen, nämlich ab Periodenbeginn,
um die Periodenmitte herum und vor Periodenende.
[0026] Solche Verschachtelung vermeidet visuell störende Stroboskopeffekte, wie sie auftreten
können, wenn Farben derart sequentiell angesteuert werden, dass stets nur gerade eine
der Grundfarben leuchtet; bzw. allgemein, wenn Licht mit sehr niedriger Frequenz (wesentlich
unter 100 Hz) erzeugt wird.
[0027] Aus einem hochfrequenten (typisch 400 Hz aufweisenden) Wechselspannungs-Bordnetz
20 wird ein Netzgerät 21 mit Spannungswandler 22 zum Bereitstellen der Versorgungsspannung
14 gespeist. Durch einen Puffer 23 hoher Kapazität (und eine in der Zeichnung nicht
berücksichtigte Spannungsregelung) werden Lastwechsel abgefangen. Insbesondere steht
die im Puffer 23 gespeicherte Energie zur Verfügung, wenn eine LED gerade während
des Spannungsnulldurchganges des Bordnetzes 20 eingeschaltet wird. Der Puffer 23 wird
dann bis zum nächsten Nulldurchgang des Bordnetzes 20 nachgeladen. Um dabei vom Wirkungsgrad
abhängige Brummerscheinungen zu vermeiden, muss der Puffer 23, typischerweise ein
Elektrolytkondensator, recht groß bemessen sein, was einen erheblichen Kostenfaktor
darstellt. Die Einschalt-Verschachtelung der Dioden reduziert aber die Beanspruchung
des Netzgerätes 21, so dass ein preisgünstigerer kleinerer Puffer 23 eingesetzt werden
kann.
[0028] Bei einer Arbeitsperiode Ta von im Mittel 3 ms Länge (entsprechend 333 Hz) entsteht
mit der Bordfrequenz von 400 Hz eine Schwebung um 67 Hz, die sich ohne schaltungstechnischen
Mehrsaufwand gut ausregeln lässt. Vor allem ist diese Wiederholrate so hoch, dass
ein Lichtflimmern aufgrund von Schwebungserscheinungen wegen Ansteuerung von Lichtquellen
in einander benachbarten Frequenzbändern nicht auftritt.
[0029] Zum Herabdimmen der Helligkeit des Mischfarben-Lichts aus einer LED-Leuchte 11 mit
LED-Arrays 12r, 12g, 12b unterschiedlicher Farbabstrahlungen, insbesondere in der
Fluggastkabine eines Verkehrsflugzeuges, werden also während zunächst herkömmlicherweise
konstanter Arbeitsperioden-Längen Ta die über die verschiedenen Arrays 12 unterschiedlich
einstellbaren Stromfluss-Zeitspannen tr, tg, tb - ausgehend vom Nennstrom (typisch
um 25 mA) für maximale Helligkeit - schrittweise verkürzt, bis in einem der Arrays
12 eine Aussteuerung (ein Dimmgrad) von typisch nur noch 1% der normalen Helligkeit
erreicht ist. Ehe dann in der Array-Ansteuerung Frequenzkomponenten auftreten, die
mit Licht der Frequenz des Bordnetzes 20 etwa zu Schwebungserscheinungen führen können,
oder wenn die Kodierungstiefe des stromsteuernden Prozessors 18 bzw. das Ansprechverhalten
der Konstantstromsenken 16 hinter den LED-Arrays 12 ein weiteres Abdimmen durch weitere
Verkürzung der Stromflussdauern t in jedenfalls einem der Arrays 12 nicht mehr zulassen,
erfolgt erfindungsgemäß zu weiterem und noch feinstufigerem Abdimmen eine Verlängerung
der Zyklen Z durch Verlängern der Arbeitsperioden Ta und / oder durch Einfügen konstanter
oder variierbarer Längen von stromlosen Leerperioden To zwischen aufeinanderfolgenden
Arbeitsperioden Ta, nämlich zu weiterer Verringerung der Stromintegrale in den Arrays
12 über dem aktuellen Zyklus Z auch ohne weiteres Verkürzen einer schon kritisch kurzen
Stromfluss-Zeitspanne t selbst, erforderlichenfalls unter Anpassen der Stromfluss-Zeitspannen
t an die gewünschte Abstrahl-Intensität und Farbe bei den anderen Arrays 12. Das ermöglicht
mit der eingeführten Schaltungstechnologie für die Konstantstromsenken 16 in den LED-Arrays
12 und ohne Steigerung der Kodierungstiefe im Prozessor 18 für die stufige Stromfluss-Zeitsteuerung
t eine feine Farbkorrektur für konstant bleibenden Mischfarbeneindruck auch noch bei
extrem kleinen Helligkeiten, bis hin zu einem gleitenden Übergang in die Licht-AUS-Situation;
bzw. umgekehrt beim Einschalten trotz sehr langsamen Aufdimmens ein farbkonstantes
Mischfarben-Licht aus der LED-Leuchte 11. Dabei ermöglicht diese mit herkömmlicher
Hardware im Ergebnis extrem feinstufig erreichte wirksame Stromvariation eine Gamut-Farbkorrektur
(also Kompensation der bei Stromverringerung zum Langwelligen hin auftretenden Farbortverschiebung
in der Normfarbtafel, durch geringfügige Beeinflussen der Helligkeiten der beigemischten
Grundfarben) auch schon bei geringster Helligkeit, sowie eine Kompensation alterungsbedingter,
farbabhängig unterschiedlicher Helligkeitsverluste in den verschiedenen LED-Arrays
12.
Bezugszeichenliste
[0030]
- 11
- Leuchte (mit 12)
- 12
- Array (aus 13)
- 13
- Leuchtdiode (LEDs)
- 14
- Versorgungsspannung (für 12)
- 15
- Gerätemasse (von 11)
- 16
- Konstantstromsenke (in Serie zu 12)
- 17
- Emitterwiderstand (bei 16)
- 18
- Prozessor
- 19
- Steuersignal (an 18 für t und gegebenenfalls für T)
- 20
- Bordnetz
- 21
- Netzgerät (an 20)
- 22
- Spannungswandler (in 21)
- 23
- Puffer (in 21 zwischen 22 und 11)
- t
- Zeitspannen (tr, tg, tb für 12r, 12g, 12b während Ta)
- T, T'
- Perioden (Ta = Arbeitsperiode; To = Leerperiode)
- Z, Z'
- Zyklen (Ta bzw. Ta+To)
1. Verfahren zum Dimmen des von LED-Leuchten (11) abgestrahlten Lichts, insbesondere
in der Fluggastkabine eines Verkehrsflugzeuges, durch Verändern von LED-Stromfluss-Zeitspannen
(t,tr,tg,tb) während zyklisch aufeinanderfolgender Arbeitsperioden (Ta), wobei ein
Ansteuer-Zyklus (Z,Z') für über mehrfarbige LED-Arrays (12) unabhängig voneinander
vorgebbare, durch die Zeitspannen (t,tr,tg,tb) des jeweiligen Stromflusses in den
LED-Arrays (12) gegebene Stromfluss-Zeitspannen (t,tr,tg,tb), einer Variation seiner
Zyklus-Länge unterworfen wird, wobei der Ansteuer-Zyklus (Z,Z') eine die Stromfluss-Zeitspannen
(t,tr,tg,tb) umfassende Arbeitsperiode (Ta) umfasst, wobei die Stromfluss-Zeitspannen
(t,tr,tg,tb) bezogen auf den Beginn einer Arbeitsperiode (Ta) zeitlich gegeneinander
versetzt einsetzen, wobei die Stromfluss-Zeitspanne (t,tr,tg,tb) eines der LED-Arrays
(12) zu Beginn einer jeden Arbeitsperiode (Ta) einsetzt, die Stromfluss-Zeitspanne
(t,tr,tg,tb) in einem andersfarbigen LED-Array (12) mit dem Ende der jeweiligen Arbeitsperiode
(Ta) endet, und wobei die Stromfluss-Zeitspanne (t,tr,tg,tb) in einem weiteren der
LED-Arrays (12) jeweils zeitsymmetrisch zur Mitte der Arbeitsperiode (Ta) liegt.
2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Zyklus-Länge variiert wird, wenn
wenigstens eines der LED-Arrays (12) über eine im Verhältnis zur jeweiligen Arbeitsperioden-Länge
nur kurze Zeitspanne bestromt wird.
3. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Variation der Zyklus-Länge einsetzt,
wenn in wenigstens einem der LED-Arrays (12) eine hardwaretechnisch kürzestmögliche
Stromfluss-Zeitspanne (t,tr,tg,tb) auftritt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Längen der Arbeitsperioden
(Ta), in denen die Stromfluss-Zeitspannen (t,tr,tg,tb) auftreten, variiert werden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Folge der Zyklen
(Z,Z') sich je aus der Aufeinanderfolge einer bestromten Arbeitsperiode (Ta) und wenigstens
einer stromlosen Leerperiode (To) zusammensetzt.
6. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei Längen der Leerperioden (To) variiert
werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Umschalten zwischen unterschiedlichen
Zyklus-Längen jeweils an einem Zyklusende erfolgt.
1. Method for dimming the light emitted from LED lights (11), in particular in the passenger
cabin of an airliner, by variation of LED current-flow time intervals (t, tr, tg,
tb) during cyclically successive working periods (Ta), wherein a drive cycle (Z, Z')
for current-flow time intervals (t, tr, tg, tb) which can be determined independently
of one another over multicolour LED arrays (12) and are given by the time intervals
(t, tr, tg, tb) of the respective current flow in the LED arrays (12) is subject to
variation of its cycle length, wherein the drive cycle (Z, Z') comprises a working
period (Ta) comprising the current-flow time intervals (t, tr, tg, tb), wherein the
current-flow time intervals (t, tr, tg, tb) with respect to the start of a working
period (Ta) start with a time offset between them, wherein the current-flow time interval
(t, tr, tg, tb) of one of the LED arrays (12) starts at the start of each working
period (Ta), and the current-flow time interval (t, tr, tg, tb) in an LED array (12)
of a different colour ends upon the end of the respective working period (Ta), and
wherein the current-flow time interval (t, tr, tg, tb) in a further one of the LED
arrays (12) is in each case symmetrical in time with respect to the centre of the
working period (Ta).
2. Method according to the preceding claim, wherein the cycle length is varied when current
flows through at least one of the LED arrays (12) over a time interval which is only
short in comparison to the respective working period length.
3. Method according to the preceding claim, wherein the variation of the cycle length
starts when a current-flow time interval (t, tr, tg, tb) which is as short as possible
from the hardware point of view occurs in at least one of the LED arrays (12).
4. Method according to one of the preceding claims, wherein the lengths of the working
periods (Ta) in which the current-flow time intervals (t, tr, tg, tb) occur are varied.
5. Method according to at least one of the preceding claims, wherein the sequence of
the cycles (Z, Z') is in each case composed of the sequence of a working period (Ta)
during which current flows and at least one no-load period (To) during which no current
flows.
6. Method according to the preceding claim, wherein lengths of the no-load periods (To)
are varied.
7. Method according to one of the preceding claims,
wherein switching between different cycle lengths in each case takes place at a cycle
end.
1. Procédé d'atténuation de la lumière rayonnée par des lampes à DEL (11), en particulier
dans la cabine d'un avion commercial, par modification des intervalles de temps de
passage de courant de DEL (t, tr, tg, tb) pendant des périodes de fonctionnement cycliques
consécutives (Ta), dans lequel un cycle d'attaque (Z, Z') correspondant à des intervalles
de temps de passage de courant (t, tr, tg, tb) pouvant être prédéterminés indépendamment
les uns des autres à travers des réseaux de DEL (12) multicolores et donnés par les
intervalles de temps (t, tr, tg, tb) du passage de courant respectif dans les réseaux
de DEL (12), est soumis à une variation de sa longueur de cycle, dans lequel le cycle
d'attaque (Z, Z') comprend une période de fonctionnement (Ta) comprenant les intervalles
de temps de passage de courant (t, tr, tg, tb), dans
lequel les intervalles de temps de passage de courant (t, tr, tg, tb) commencent de
manière décalée temporellement les uns par rapport aux autres par rapport au début
d'une période de fonctionnement (Ta), dans lequel l'intervalle de temps de passage
de courant (t, tr, tg, tb) de l'un des réseaux de DEL (12) commence au début d'une
période de fonctionnement (Ta) respective, l'intervalle de temps de passage de courant
(t, tr, tg, tb) dans un réseau de DEL (12) d'une autre couleur se termine à la fin
de la période de fonctionnement (Ta) respective, et dans lequel l'intervalle de temps
de passage de courant (t, tr, tg, tb) dans un autre des réseaux de DEL (12) est disposé
respectivement de manière symétrique dans le temps par rapport au milieu de la période
de fonctionnement (Ta).
2. Procédé selon la revendication précédente, dans
lequel la longueur de cycle est amenée à varier lorsqu'au moins l'un des réseaux de
DEL (12) n'est alimenté en courant que pendant un court intervalle de temps par rapport
à la longueur des périodes de fonctionnement respectives.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans
lequel la variation de la longueur de cycle commence lorsqu'un intervalle de temps
de passage de courant (t, tr, tg, tb) le plus court possible du point de vue du matériel
se produit dans au moins l'un des réseaux de DEL (12).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les longueurs
des périodes de fonctionnement (Ta) lors desquelles les intervalles de temps de passage
de courant (t, tr, tg, tb) se produisent, sont amenées à varier.
5. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
la séquence des cycles (Z, Z') se compose respectivement de la succession d'une période
de fonctionnement (Ta) avec passage de courant et d'au moins une période à vide (To)
sans passage de courant.
6. Procédé selon la revendication précédente, dans
lequel les longueurs des périodes à vide (To) sont amenées à varier.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un basculement
entre des longueurs de cycle différentes est respectivement effectué à la fin d'un
cycle.
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