Patent DE-102016116483-B4 (DE)
Title: Fehlerrobuste und energieeffiziente Energieversorgung für LEDs basierend auf der Erfassung der Spannungsabfälle über die LEDs und deren Stromquellen
Inventor: SCHMITZ CHRISTIAN
IPC: H05B37/02
Filed: 2016-09-02
Granted: 2018-08-02
Abstract: Eine Vorrichtung zur Versorgung einer Mehrzahl von m*n LED-Gruppen (L 1,1 , L ,1,2 ,...,L 1,j1 , ...L 1,n1 ; L 2,1 , L, 2,2 ,...,L 2,j2 , ...L 2,η2 ;......... L k,1 , L, k,2 ,...,L k,jk , ...L k,nk ;........ L m,1 , L, m,2 ,...,L m,jm , ...L m,nm ), die sich in m LED-Baugruppen (LB 1 ...LB m ) befinden, mit elektrischer Energie umfassend
 - mindestens einen Steuer-IC (IC k,Ik ) je LED-Baugruppe (LB k ) der m LED-Baugruppen (LB 1 ...LB m ), das ein Bus-Slave eines Bus-Masters ist;
 - eine Mehrzahl von Stromquellen (Iq 1,1 , Iq 1,2 ,.... Iq 1,j1 ,.... Iq 1,n1 ; Iq 2,1 , Iq 2,2 ,.... Iq 2,j2 ,.... Iq 2,n2 ; Iq k,1 , Iq k,2 ,.... Iq k,jk ,.... Iq k,nk ; Iq m,1 , Iq m,2 ,....Iq m,jm ,.... Iq m,nm ), die jeweils den besagten LED-Gruppen (L 1,1 , L, 1,2 ,...,L 1,j1 , ...L 1,n1 ; L 2,1 , L, 2,2 ,...,L 2,j2 , ...L 2,n2 ; .........  L k,1 , L, k,2 ,...,L k,jk , ...L k,nk ; L m,1 , L, m,2 ,...,L m,jm , ...L m,nm ) zugeordnet sind,
 • wobei jede der Stromquellen (Iq k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ), dafür eingerichtet und vorgesehen ist, im ordnungsgemäßen Betrieb jeweils einen elektrischen Strom (I k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ), durch die jeweils angeschlossene LED-Gruppe (L k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) der Mehrzahl der LED-Gruppen (L 1,1 , L, 1,2 ,...,L 1,j1 , ...L 1,n1 ; L 2,1 , L, 2,2 ,...,L 2,j2 , ...L 2,n2 ; L k,1 , L, k,2 ,...,L k,jk , ...L k,nk ; .........  L m,1 , L, m,2 ,...,L m,jm , ...L m,nm ) in Höhe eines jeweils zugeordneten festgelegten oder einstellbaren Stromquellenstroms (I k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) zu treiben und
 • wobei der mindestens eine Steuer-IC (IC k,Ik ) mindestens eine der Stromquellen (Iq k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) umfasst;
 - Erfassungsvorrichtungen (M Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; M Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; M Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; M Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ;) zur Erfassung der mindestens zwei Spannungswerte (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) mindestens zweier Spannungsabfälle über mindestens zwei LED-Gruppen (L k1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; L k2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) und/oder Stromquellen (Iq k1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; Iq k2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) der Mehrzahl von Stromquellen (Iq 1,1 , Iq 1,2 ,.... Iq 1,j1 ,.... Iq 1,n1 ; Iq 2,1 , Iq 2,2 ,.... Iq 2,j2 ,.... Iq 2,n2 ; Iq k,1 , Iq k,2 ,.... Iq k,jk, .... Iq k,nk ; Iq m,1 , Iq m,2 ,.... Iq m,jm ,.... Iq m,nm ) zur Bildung eines mindestens zweidimensionalen Spannungswertvektors (Vec) aus den mindestens zwei so erfassten Spannungswerten (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) mindestens einer der mindestens zwei LED-Gruppen (L k1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; L k2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) und/oder mindestens einer der mindestens zwei Stromquellen (Iq k1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; Iq k2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ,
 • wobei der mindestens eine Steuer-IC (IC k,Ik ) mindestens eine der Erfassungsvorrichtungen (M Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; M Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; M Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; M Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ;) umfasst;
 - eine Spannungsvektordimensionsverminderungseinheit (VDVM),
 • die mindestens zwei erfasste Spannungswerte (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jkl , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) des Spannungsvektors (Vec) durch Ermittlung je eines Bewertungswerts (B Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; B Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) des jeweiligen Spannungswerts (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ;) bewertet und
 • mindestens den Spannungswert des Spannungsvektors (Vec) verwirft, dessen Bewertungswert (B Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; B Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ;) einen Schwellwert (SW v ) über- oder unterschreitet, wobei ein reduzierter Spannungsvektor (VecR) durch die Spannungsvektordimensionsverminderungseinheit (VDVM) aus dem Spannungsvektor (Vec) erzeugt wird und 
 • wobei der Schwellwert (SW v ) auch ein anderer Spannungswert (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jkl , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) des Spannungsvektors (Vec) oder dessen Bewertungswert (B Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; B Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; B Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ;) sein kann;
 - einen regelbaren Spannungswandler (DCDC), insbesondere ein Schaltnetzteil, für die geregelte Energieversorgung der LED-Gruppen (L k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) und zur Einspeisung der elektrischen Ströme (I k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) in die LED-Gruppen (L k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m );
 - einen Controller (CTR) der dazu geeignet und vorgesehen ist, die Ausgangsspannung (V sup ) des Spannungswandlers (DCDC) mittels eines Regelsignals (R v ) mit einer Regelcharakteristik basierend auf den Spannungswerten des reduzierten Spannungsvektors (VecR) zu regeln, und der sich in einer Steuerbaugruppe (SB) befindet und der der Bus-Master ist;
 - mindestens einen Steuer-IC-Controller (ICCTR k1,jk1 , ICCTR k2,jk2 ),
 • der Teil des Steuer-ICs (IC k,Ik ) ist und
 • der pulsweiten modulierte Signale (CPWM) für die Ansteuerung von Schaltern oder Stromquellen (Iq k,jk , mit 1≤k≤m und 1≤j k ≤n k ) zum Modulieren der LED-Gruppen (L k,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) bereitstellt und
 • der dem Controller (CTR) und/oder der Spannungsvektordimensionsverminderungseinheit (VDVM) den mindestens einen erfassten Spannungswert (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jkl , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) des Spannungsvektors (Vec) übermittelt bzw. die mindestens zwei erfassten Spannungswerte (V Qk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Qk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ; V Lk1,jk1 , mit 1≤k 1 ≤m und 1≤j k1 ≤n k1 ; V Lk2,jk2 , mit 1≤k 2 ≤m und 1≤j k2 ≤n k2 ) des Spannungsvektors (Vec) übermittelt, wenn die Vorrichtung nur einen Steuer-IC (IC k,Ik ) umfasst gekennzeichnet dadurch,
 - dass die Steuer-IC (IC k,Ik ) der m LED-Baugruppen (LB 1 ...LB m ) jeweils dazu vorgesehen sind, an einem Autoadressierungsverfahren teilzunehmen, und
 - dass die Steuer-IC (IC k,Ik ) der m LED-Baugruppen (LB 1 ...LB m ) jeweils dazu vorgesehen sind, sich bei dem Controller (CTR) anzumelden und dort zu authentifizieren und
 - dass ein Spannungswert (V Qk,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤nm; V Lk,j , mit 1≤k≤m und 1≤j≤n m ) des Spannungsvektors (Vec) bei einer fehlenden Authentifizierung des Steuer-ICs (IC k,Ik ) durch die Spannungsvektordimensionsverminderungseinheit (VDVM) verworfen wird, um den reduzierten Spannungsvektor (VecR) zu bilden.