可控制的改进型LED灯以及具有LED灯的照明系统

摘要

本发明涉及一种改进型LED灯（17），具有带有至少一个发光二极管（LED）（29）的载体（18），还具有用于为LED（29）供电的驱动电路（12）以及用于电和机械地连接在传统灯座上的灯头（20），其特征在于，改进型LED灯（17）具有与电触头（3、4）连接的载频装置或电力线通信（PLC）单元（16），该PLC单元设计成用于通过灯头（20）接收和/或发送数据。

说明书

技术领域

本发明一般性地涉及灯运行设备或系统以及方法，借助于其可以驱动照明 器件，例如发光二极管或照明二极管（LED）。特别地，本发明同时涉及改进型 LED灯，即在其机械和电连接方面设计成白炽灯或卤素灯的替代物的LED灯。

背景技术

“LED”完全也理解为“OLED”。

为实现更大的且令人舒适的照明系统，已知可以通过传输外部控制指令而 来控制灯运行设备。例如外部的规定使得可以控制由灯运行设备所驱动的光源 的亮度。

由公开文献DE 102 30 103 A1例如已知一种LED照明模块，该模块具有一 定数量的串联的LED的由交流电流供电的布置结构。所述LED作为所谓的LED 芯片以板载芯片（COB）技术被安置于印制电路板上。LED照明模块的导热的、 陶瓷的电路板具有直接的电网电源。此外，该模块的LED是明暗可调的，其中 为调节由其发出光线的亮度而建议，通过连接在总线上的微控制器进行控制。

特别是由于其节电特性LED越来越多地用在照明器件或所谓的改进型LED 灯中，其可以代替传统炽热灯丝灯泡。为了使这样的照明器件可以代替白炽灯， 必要的是，该照明器件的构造形式基本上继续保持为传统炽热灯丝灯泡中的构 造形式，且因此继续具有标准化的灯头。这种类型的灯头例如为具有标准化的 螺纹标号E27、E40或类似标号的所谓的螺口灯头（Edison-Sockel）。传统的灯 座为标准化的或符合标准的灯座。作为另外的例子可以举出E14、E17或E27 螺纹。备选地，也可设想设计用于低压接头的灯座，如G4、G5或G6灯座。也 可设想BA9或BA15卡口式灯座。

同样的情况也适用于设计成用于代替卤素照明器件的LED灯。

当然，在将LED用在具有白炽灯座的照明器件中时，不再存在通过公开文 献DE 102 30 103 A1已知的通过总线进行外部控制的可能性。实际上，白炽灯 座仅具有两个电触头。在此，一个为灯座的外触头，另一个为灯座的底触头， 以形成电触点接通。

图1示出具有在两个触头5、6之间提供的交流电压7或电网电压的电路布 置。第一串联线路从第一连接部5通至开关或明暗调节器1，且继续通至白炽灯 座2的第一电触头3，且还通至白炽灯8的第一电触头23。白炽灯8具有标准 化的灯头、炽热灯丝、通至白炽灯座2的第一电触头23以及第二电触头24，该 第二电子触头通过灯座2通至交流电压7的第二触头6。白炽灯座2和白炽灯8 总体以附图标记10表示。

图2示出具有标准化的白炽灯座和代替炽热灯丝的LED的改进型LED灯形 式的照明器件。以附图标记11表示安装在灯座2中的改进型LED灯9。如图所 示，照明器件11的控制单元不通过额外的总线接收数据或指令，因为灯头或灯 座未提供相应的连接可能性。

发明内容

现在存在这样的需求，即，提供一种改进的改进型LED灯，该改进的改进 型LED灯特别是可通过简单的方式控制。

根据本发明，通过独立权利要求的特征实现该目的。从属权利要求以特别 有利的方式扩展本发明的核心构思。

就是说，根据本发明，提供一种改进型LED灯，特别是LED-“白炽灯泡”， 它具有带有至少一个发光二极管（LED）的载体，此外具有用于为所述至少一 个LED供电的驱动电路以及用于电和机械地连接在传统灯座上的灯头。该改进 型LED灯具有载频装置或电力线通信（PLC）单元，其设计成用于通过灯头接 收和/或发送PLC调制的数据。

传统的灯座为标准化或符合标准的灯座。例如包括E14、E17或E27螺纹。 备选地，也可设想设计用于低压接头的灯座，如G4、G5或G6灯座。也可设想 BA9或BA15卡口式灯座。

PLC单元可设计成用于接收关于LED的亮度、颜色和/或色温的指令。

改进型LED灯具有用于根据所接收的指令而调节LED的亮度的控制单元。

改进型LED灯具有用于连接在电网电压上的交流电-直流电转换器，以及连 接在交流电-直流电转换器上的用于为驱动LED而提供电流的直流调节器。

控制单元可以根据所接收的指令而控制直流调节器。

根据本发明的另一个方面，提出一种开关，用于接通、断开和/或明暗调节 安装在传统灯座中的照明器件。该开关具有载频或电力线通信（PLC）单元，其 设计用于接收和/或发送PLC调制数据。

根据本发明的另一个方面，提出一种布置系统，用于接通、断开和/或明暗 调节安装在传统灯座中的照明器件。该布置系统与开关并联地具有载频或电力 线通信（PLC）单元，其设计为用于接收和/或发送PLC调制数据。

PLC单元可设计成用于发送关于安装在传统灯座中的照明器件的亮度的指 令。

根据本发明的另一方面，提出一种照明系统，它具有至少一个传统的灯座 和至少一个上面限定的开关。

该照明系统可具有至少一个上面限定的改进型LED灯，该改进型LED灯安 装在传统的灯座中。

根据本发明的另一方面，提出一种照明系统，它具有用于通过PLC发送单 元发送指令的中央控制装置、至少一个传统的灯座和至少一个上面限定的改进 型LED灯，该改进型LED灯安装在传统的灯座中。

附图说明

现在，根据附图中的图示以及对实施例的详细说明详细地说明本发明的其 他特征、优点和特性。附图中：

图1示出连接在交流电压上的白炽灯的示意图；

图2示出连接在交流电压上的LED发光器件的示意图；

图3示意性地示出用于传统的电网电压灯座的改进型LED灯的第一实施 例；

图4示出根据本发明的改进型LED灯的结构；

图5示出根据本发明的照明系统的示意图；以及

图6示出备选的根据本发明的照明系统的示意图。

具体实施方式

图3和图4示出发光二极管（LED）灯的根据本发明的实施方式，该发光二 极管灯具有载体或LED模块18。所述发光二极管灯是用于安装在传统灯座2中 的改进型LED灯17。对此，灯泡17具有传统的或标准化的灯头19，所述灯头 例如具有E14、E17或E27的螺纹。可替选地，也可以设想设计成用于低压接头 的灯头，如G4、G5或G6的销形灯头。也可设想BA9或BA15的卡口式灯头。

因为通过相应的灯座为改进型LED灯17提供电网电压7或者低电压，所以 以为了使LED模块18的正确运行需要进行电流匹配。对此，LED灯17具有驱 动电路12。该驱动电路可具有任何可设想用于该应用的由现有技术中已知的控 制回路。因此，例如可设想采用AC-DC转换器或交流-直流转换器13，用于对 电网电压进行整流。

有利地，可在AC-DC转换器之后设置DC-DC转换器或直流调节器14，其 例如借助于PWM或通过电流幅值而调节通过LED的（在时间上取平均的）电 流。在此可使用开关（未示出），该开关借助于脉冲宽度调制（PWM）通断。也 可设想后置的电流限制电路，例如借助于晶体管电路（未示出）实现。

由驱动电路12的控制单元15控制DC-DC转换器14，其中，控制单元15 例如可以检测AC-DC转换器13、DC-DC转换器14的或驱动电路12的其他部 件的参数，以用于控制目的。

载体18可具有一个或者多个LED 29和/或有机发光二极管（OLED）。这里 特别是可使用颜料转换的LED，例如蓝色LED，或者RGB-LED模块。颜料转 换的LED特别是至少一个蓝色LED，其中，通过颜料转换剂如磷将射出的蓝色 光的部分转换成黄色光。

还优选额外使用一个或者多个单色例如红色LED，其例如导致更高的显色 值并用于实现更暖的光。可与颜料转换的蓝色LED分开地布置红色LED，或者 红色LED位于颜料转换的蓝色LED旁边，使得其所射出的红色光的一部分同样 被颜料转换。

在此，优选可独立于所述至少一个单色LED而控制一个或者多个白色LED， 即通过PLC总线控制，如下面详细说明的那样。因此，对于白色LED，可以预 先确定由多个LED产生的总光谱的亮度、颜色、显色性（CRI值）和/或色温。

现在，根据本发明，改进型LED灯17的驱动电路12具有载频或电力线通 信（PLC）单元16。一方面，该PLC单元与改进型LED灯17的供电线路电连 接。优选地，PLC单元16连接在灯头19的第一电触头或底触头23上或者灯头 19的第二电触头或外触头24上。也可设想下述可能性，即在第一和/或第二电 触头23、24与PLC单元16之间安装开关。由此，所述PLC单元16可脱离供 电网络。

对LED灯的PLC总线控制可以是单向的，即，例如控制数据仅从总线中心 或者从手动控制单元发送至LED灯17。通过PLC进行发送的参与者 （Teilnehmer）也可以是传感器（运动传感器、亮度传感器等）或简单的操作单 元（旋转调节器或者触摸屏）。然而，由此PLC控制单元可具有总线接口且由此 连接在用于照明控制的总线上。

备选地或额外地，LED灯17可通过PLC总线发送出例如状态（温度、数 据老化等）或故障信息。可由LED灯中的控制装置自动和/或基于外部命令而检 测、储存和/或输出所述状态或故障信息。

可以通过LED灯中的运行数量或运行持续时间计数器确定老化信息。备选 地或额外地，LED灯的老化可根据至少一项内部测量而实现，特别是根据对表 示老化的电或光学参数的内部测量确定。

解调器20是PLC单元16的一部分，使得可以对通过电网和改进型LED灯 17的供电触头进行的可能的数据进行传输解调。所述解调器是根据现有技术已 知的解调器，所述解调器根据调制的类型而使用本领域技术人员已知的相应的 解调方法。调制可以基于模拟方法，例如调频（FM）中的方法，或者基于数字 方法，例如调幅ASK（振幅键控）或者正交相移键控QPSK（正交相移键控） 中的方法。解调器优选也匹配于会出现信号的频率范围。

可在PLC单元16中附加地设置分配器21。该变型方案的优点为，改进型 LED灯17可接收多个通过电网并行发送的有效信号。对应于所使用的复合技术， 即时间复合、频率复合或者码复合，这些有效信号由分配器21重新获得。

由PLC单元16获取的信号输送给控制单元15，其中，这些信号特别可以 是用于LED灯17的接通、断开或者明暗调节的指令。所述指令优选为通过改 进型LED灯17的LED 29的电流的额定值。可构造成微控制器或特定用途集成 电路（AISC）的控制单元15根据所述指令来控制或调节由改进型LED灯17所 产生的亮度。

亮度控制或优选亮度调节的可能性例如在于，在直流调节器14中开关调节 器25根据由控制单元15输送给它的控制信号而调节通过改进型LED灯的电流。 总所周知地，通过开关调节器25的接通和断开的比例确定通过改进型LED灯 17的LED 29的电流以及由此确定亮度。

为了调节亮度，控制单元15检测改进型LED灯17内部的电路的一个或多 个参数。为了实现该目的，例如可以与LED 29串联地布置欧姆电阻形式的测量 电阻器30。此时为了调节通过LED的电流，检测测量电阻器30上的电压降， 且作为测量信号将其输送给控制单元15。在控制单元15中，由该测量信号确定 的通过LED 29的电流与由PLC单元16接收的通过LED 29的电流的额定值比 较，使得可以相应地调节通过LED的实际电流。

在图5中示出根据本发明的照明系统35的示意图。该照明系统35包括在 图3和图4中所示的改进型LED灯17。此外，该系统35还包括开关或者明暗 调节器1’，用于对改进型LED灯17进行接通和断开或者明暗调节，该系统还 包括传统的或标准化的灯座2，在其中可以装入改进型LED灯17。

在该实施方式中，开关或者明暗调节器1’包括PLC发送单元32，它设计成 用于调制且传输通过电网的有效数据。对此，在PLC发送单元32中设置调制器 33，其中，调制器33和改进型LED灯17的解调器20相互匹配。因此，解调 器20可以至少处理也由解调器20使用的调制方法和频率范围。

PLC发送单元32优选也具有复合器34，用于通过电网同时传输多个有效信 号。在改进型LED灯17中设置分配器21，该分配器可以根据所使用的复合方 法再次分解由复合器34产生的信号。在通过分配器21分解之后，解调器20可 以解调该信号。

基本上，照明系统35可包括多个灯座2和LED灯17组成的对。在这种情 况下，开关或明暗调节器1’用于同时对所有LED灯17进行接通和断开以及明 暗调节。PLC发送单元32相应地通过电网仅发送一个指令。该指令由不同LED 灯17的不同PLC单元16接收，并以类似的亮度额定值控制系统35的所有LED。

备选于该实施方式，照明系统35还具有更多个开关或明暗调节器1”，其分 别通过一个PLC发送单元33发出用于单个或者一组的LED灯17的指令。

对此备选地，也可以通过电力线路法由多个开关或明暗调节器1’控制单一 的改进型LED灯17。这种改进型LED灯17的PLC单元16可以接收来自不同 的PLC发送单元32的不同的有效信号并将其输送给控制单元15。在这种情况 下，控制单元15可以使用不同的优先机制。因此，该控制单元例如可以依次地 考虑不同的PLC发送单元32的指令。但为了防止可能的快速亮度变化，也可以 在第一个指令进入后在确定的时间期间忽略由其他PLC发送单元32发出的指 令。

在图5的实施方式中提出，根据本发明的开关或明暗调节器1’代替用于控 制白炽灯8的传统的开关或明暗调节器1。由此例如可以替代能基于相角控制 （Phasenanschnittsteuerung）对白炽灯8进行明暗调节的开关或明暗调节器1。

在这种情况下，图6示出备选的根据本发明的照明系统39的示意图，其中 不代替例如用于白炽灯8的传统的开关或者明暗调节器1，补充以PLC发送单 元（PLC调制器）36补充。工作原理类似于图5中所示的PLC发送单元32。

根据该方面，单一的手动的或作为信号而预先规定的默认明暗值通过“多 用途明暗调节器（Kombi-Dimmer）”转变成至少两个不同的协议，其作为物理 载体共同具有用于所连接的照明器件的电源。连接在该多用途明暗调节器上的 用于照明器件的驱动设备可以设计成评估两个或仅一个协议。在此，协议理解 为模拟或数字的信号传输。在相角控制协议或者幅度调制协议的情况下，该信 号传输直接即在没有信号技术评估的情况下针对照明器件功率。

如图6中所示，PLC发送单元36优选与开关、按键或明暗调节器1并联， 然而可替选地也可与其串联设置。并连接通优点在于，开关或明暗调节器1断 开时也可以发送指令。由此，LED灯7和必要时其他用于照明器件的、具有PLC 调制器的驱动设备可以基于传统的明暗调节器（例如相角控制明暗调节器）通 过PLC协议进行明暗调节。必要时可以通过其他协议、特别是通过相角控制对 其他运行设备、例如白炽灯进行明暗调节。

因此，通过明暗调节器单元既可以控制传统的灯（白炽灯）又可以控制LED 或者其他改进型灯（例如具有控制电子设备的气体放电节能灯或者卤素灯）。因 此，例如明暗调节器信号（作为相角控制）可以控制白炽灯，且调制器单元通 过调制过的信号控制具有控制电子设备的改进型灯。

PLC单元为调制器单元，即其至少针对电网电压的半波的部分区域将高频 信号调制到电网电压上（优选以小于电网电压的幅度）。也可使用相位调制（例 如相移键控）（特别地是已经提及的相移键控的形式）。

改进型灯可附加于用于为灯供电的控制电路还具有用于与明暗调节器相关 的正确的功能的可断开的基本载荷，特别是当其如所描述地具有相角控制功能 时。

也可以通过明暗调节器自身实现调制，例如对于包括可控开关的电子明暗 调节器。该明暗调节器既可以实现相角控制或者相角切截（Phaenabschnitt），又 可以同时产生调制过的信号。然而，在明暗调节器壳体中作为两个并联（也可 以是串联）存在的系统的明暗调节器和调制器的组合可能更容易实现。

PLC发送单元36可以不与开关或明暗调节器1无关地发送指令，或者设计 成用于检测对开关或明暗调节器1的操作或切换，且发送相应的指令。

在上述实施例中，改进型LED灯17的PLC单元16设计成，用于接收来自 PLC发送器的指令且将其传送给控制单元15。附加于此或也替选于此，PLC单 元16自身可以通过电网发送数据。为确保该功能，PLC单元包括调制器（未示 出）且优选还包括复合器（未示出）。因此，改进型LED灯17可以发送数据， 如LED的运行参数或类似的数据，其中所述数据可以例如由中心控制装置（未 示出）通过PLC接收器汇集，用于监控照明系统的目的。

如果系统的LED灯17具有发送和接收功能，则其可以相互间传输数据，如 指令或运行参数。

在上述实施例中，改进型LED灯17的PLC单元16设计成，用于接收来自 开关或明暗调节器1、1’区域中的PLC发射器的指令。也可设想备选的实施方式， 其中，中心控制装置（未示出）输出指令且通过电网发送。因此，连接在电网 上的各单个LED灯17可以接收中心的指令，并将其用于控制或调节LED 29。

通过电力线方法发送和处理的指令也可以包括地址信息。因此，可以控制 确定组的LED灯17。

如果PLC单元16由于例如电网上的干扰不能解调所接收的信号且不能恢复 有效信号，则有利的是，该PLC单元16发送相应的报告，以要求另外发送指令。

备选或额外的，还设定，集成在开关或明暗调节器1’中的或者与开关或明 暗调节器1并联或串联的PLC发送单元32、36具有PLC接收单元（未示出）。 由此，PLC发送单元可以接收改进型LED灯17的可能的反馈。在上述情况下， 改进型LED灯17例如由于干扰而要求重新发送指令，因此PLC发送单元32、 36也可以接收LED灯17的消息且通过电力线方法重新发送所述指令。

本发明是有利的，因为由此可以代替或补充用于控制白炽灯8的传统的开 关或明暗调节器1，以控制根据本发明的安装在传统或标准化的灯座中的改进型 LED灯17。

本发明通过开关与改进型LED灯17之间的电力线通信代替或补充白炽灯8 的传统的相角控制。

尽管常规的开关或明暗调节器不能通过相角控制来控制LED，本发明使得 可以通过集成PLC模块对在传统的或标准化的白炽灯座或卤素灯座中的LED灯 17进行明暗调节。

参考标记列表：

1  开关或明暗调节器

2  白炽灯座

3  白炽灯座的触头

4  白炽灯座的触头

5  交流电压的第一触头

6  交流电压的第二触头

7  交流电压

8  白炽灯

9  改进型LED灯

12 驱动电路

13 交流电-直流电转换器、AC-DC转换器

14 直流调节器、DC-DC转换器

15 控制单元

16 载频装置或电力线通信（PLC）单元

17 改进型LED灯

18 载体

19 灯头

20 解调器

21 分配器

23 灯头的第一电触头或底触头

24 灯头的第二电触头或底触头

25 开关调节器

29 发光二极管（LED）

30 测量电阻器

32 PLC发送单元（PLC调制器）

33 调制器

34 复合器

35 照明系统

36 PLC发送单元

37 调制器

38 复合器

39 照明系统