Untersuchung von unterschiedlichen Möglichkeiten der Helligkeitsvariation für LED-Beleuchtungsmittel

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Zusammenfassung

LED-Beleuchtungsmittel sind aufgrund ihrer Effizienz und Leistungsfähigkeit bereits am Markt etabliert und stellen am Beleuchtungssektor enormes Potential für Energieeinsparung und zusätzlicher vorteilhafter Merkmale für den Konsumenten dar. Aufgrund der hohen Lichtintensität der LED-Module ist die Helligkeitsanpassung (Dimming) ein wichtiger Teil der Steuerungs- und Regelungstechnologie.

Ausgehend von den am Markt bereits für die Glühlampen entwickelten Phasenan- und -abschnittsdimmern, deren prinzipieller Aufbau, die Vor- und Nachteile sowie deren alternative, speziell für die LED-Ansteuerung geeigneten Konzepte der Helligkeitsvariation, werden auch die mit der neuen LED Technologie verbundenen Charakteristika dargestellt. Der Einfluss von Vorwärtsstrom durch die LED sowie der Umgebungstemperatur auf das LED-Modul, deren dadurch bedingte Farbverschiebung und Lichtstromschwankungen werden aufgezeigt und anhand von durchgeführten Messungen an repräsentativen LED-Modulen anschaulich dargestellt. Die spektrale Verteilung phosphorkonvertierter weißer LED in diesem Umfeld gewährt Einblick in Möglichkeiten und Herausforderungen im Umgang mit der LED-Technologie.

Die Kombination von kontinuierlicher Stromvariation (Amplitudendimmung) und Pulsweitenmodulation sowie die Bitmustervariation bieten die besten Voraussetzungen, um ein der Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepasstes und komfortables Licht, basierend auf der LED-Technologie, anbieten zu können.

Abstract

LED Illumination is already established in the lighting market because of its efficacy and efficiency and depicts a tremendous potential for consumers in energy saving as well as additional beneficial features. Due to high luminance of LED Modules the adjustment of light intensity is an important part of control and light management technology.

Based on leading and trailing edge dimmers already developed for in the lighting market existing incandescent light bulbs, the principle construction and the pros and cons, as well as their alternative, especially for LED controls appropriate concepts for light dimming, the characteristics adjunctive to the new LED technology are depicted. The influence of forward current through the LED, as well as the effect of the ambient temperature on LED modules, thus resulting in color shift and deviation of luminous flux, are identified and depicted graphically by means of measurements on representative LED modules. The spectral distribution of color converted white LEDs in this environment grants insight to possibilities and challenges in association with LED technology.

The combination of continuous variation of forward current (amplitude modulation) and pulse width modulation, as well as bit pattern variation present the best supposition for a convenient LED technology based light source aligned to the sensitivity of human eye.