Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Mischlicht vorbestimmter Farbe durch Mischen des von mindestens einer ersten LED emittierten längerwelligen Lichtes mit dem von mindestens einer zweiten LED emittierten kürzerwelligen Lichtes. Die Grenze zwischen dem längerwelligen und dem kürzerwelligen Licht kann bspw. bei 500nm (bzgl. des Peaks des Spektrums) liegen. Es ist bekannt, Mischlicht einer vorbestimmten Farbe durch Mischen des von mindestens zwei LEDs emittierten Lichtes zu erzeugen, wobei das von der einen LED und das von der anderen LED emittierte Licht unterschiedliche Wellenlängen haben. Beispielweise kann Weißlicht durch Mischen des von einer Rotlicht-LED emittierten Lichtes und des von einer farbkonvertierten Blaulicht-LED oder UV-Licht-LED (es handelt sich dabei bspw. um einen blaues Licht oder UV-Licht erzeugenden LED-Chip, der mit einer Phosphorschicht bedeckt ist, die das blaue Licht bzw. das UV-Licht in ein längerwelliges Licht mit einer entsprechend anderen Farbe umwandelt) erzeugt werden.

Alternativ kann Weisslicht auch durch RGB (rot, grün, blau) Mischung erzeugt werden.

Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass sich der Farbort des Mischlichtes im CIE-Diagramm mit der Temperatur ändert. Eine Temperaturänderung kann ihre Ursache darin haben, dass die Umgebungstemperatur schwankt oder aber auch darin, dass sich das LED-Modul durch den Betriebsstrom mit der Zeit erwärmt. Im letztgenannten Fall wird erst nach einer gewissen Aufwarmzeit ein stabiler Zustand erreicht. Diese beträgt in der Regel mindestens 10 Minuten, kann aber auch erheblich länger dauern.

Temperaturänderungen haben aus folgendem Grund

Farbortänderungen des Mischlichtes zur Folge: Je höher die Temperatur in einem LED-Modul ansteigt, desto geringer ist die Intensität des von den LEDs emittierten Lichtes (bei gleichbleibendem Strom durch die LED) . Der Verlauf der Intensität in Abhängigkeit von der Temperatur ist abfallend oder - mit anderen Worten - der Gradient ist negativ. Das wäre an sich in Bezug auf die Farbe des Mischlichtes noch kein Problem, wenn der negative Gradient des längerwelligen LED-Lichtes und der des kürzerwelligen LED-Lichtes in etwa gleich wären. Tatsächlich ist jedoch der negative Gradient von längerwelligem LED-Licht größer ist als der negative Gradient von kürzerwelligem LED-Licht, mit der Folge, dass sich das Spektrum des Mischlichtes verändert.

Somit kann es bei einer typischen Erwärmung eines LED-Moduls bspw. von Raumtemperatur auf 60°C bis 80°C zu einer Farbortverschiebung kommen, die für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der geschilderten nachteiligen Erscheinung entgegenzuwirken. Die Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen

Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter . Die Erfindung schlägt in einem ersten Aspekt vor ein Verfahren zum Betreiben einer vorzugsweise mit Konstant ström gespeisten LED-Strecke, das vorzugsweise weisses Mischlicht mit wenigstens zwei LED-Typen unterschiedlichen Spektrums erzeugt. Dabei wird die Farbortwanderung des Mischlichts, die durch die unterschiedlichen negativen Gradienten der Temperaturabhängigkeiten der Intensität der wenigstes zwei unterschiedlichen LED-Typen verursacht wird, schaltungstechnisch ohne Verwendung von Messungen und Rückführgrössen reduziert wird.

Eine Kompensation der unterschiedlichen negativen Gradienten der Temperaturabhängigkeiten der Intensität kann dabei durch einen vorzugsweise passiven und parallel zu wenigstens einem Teil der LED-Strecke geschalteten Schaltungszweig erfolgen, dessen Stromverlauf im Wesentlichen einen inversen Temperaturgradienten bzgl. der zu kompensierenden Intensitätsänderung zeigt. Der Schaltungszweig kann wenigstens ein passives temperaturabhängiges Bauteil, insbesondere einen PTC- und/oder einen NTC-Widerstand aufweisen.

Der PTC- iderstand oder der NTC-Widerstand kann Teil eines Netzwerkes (Rl, R2 , PTC) zur Steuerung eines Transistors (T) sein, dessen Basis-Emitter-Strecke (oder Drain-Source- Strecke) im Schaltungszweig liegt.

Der Schaltungszweig kann zu einem Teil der LED-Strecke parallel geschaltet sein, der nur einen Typ an LEDs enthält, oder der mehre unterschiedliche LED-Typen enthält.

Die LEDs des ersten LED-Typs (LED(r)) und des zweiten LED- Typs (LED(b)) können in Serie oder parallel geschaltet sein. Der erste LED-Typ (LED(r)) kann eine optional farbkonvertierte rote, amberfarbene , orange, oder infraorange LED ist.

Der zweite LED-Typ (LED (b) ) kann eine optional farbkonvertierte Blaulicht-LED oder UV-Licht LED ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Betriebsschaltung für eine vorzugsweise mit Konstantstrom gespeiste LED-Strecke, die zur Erzeugung von vorzugsweise weissem Mischlicht wenigstens zwei LED-Typen unterschiedlichen Spektrums aufweist,

aufweisend eine Kompensationsschaltung zur Verringerung der Farbortwanderung des Mischlichts, die durch die unterschiedlichen negativen Gradienten der

Temperaturabhängigkeiten der Intensität der wenigstes zwei unterschiedlichen LED-Typen verursacht wird,

wobei die Kompensationsschaltung einen vorzugsweise passiven und parallel zu wenigstens einem Teil der LED-Strecke geschalteten Schaltungszweig aufweist, dessen Stromverlauf im Wesentlichen einen inversen Temperaturgradienten bzgl . der zu kompensierenden Intensitätsänderung zeigt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein LED-Modul aufweisend eine derartige Betriebsschaltung mit einer

KonstantStromquelle , und eine von dieser versorgte LED- Strecke .

Schliesslich betrifft die Erfindung auch eine LED-Lampe, insbesondere für Weisslicht, aufweisend wenigstens ein derartiges LED-Modul. Die LED-Lampe kann eine Retrofit LED- Lampe sein, die zum Ersatz bspw. von Glühlampen, Kompakt- Gasentladungslampen oder Halogenlampen ausgebildet ist und entsprechende mechanische und elektrische Anschlüsse aufweist .

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 die Temperaturabhängigkeit der Intensität des von einer Rotlicht-Diode emittierten Lichtes und des von einer farbkonvertierten Blaulicht-LED emittierten Lichtes,

Figur 2 eine prinzipielle Schaltungsanordnung mit einem

PTC-Widerstand zum Erzeugen von weißem Mischlicht durch Mischen des von roten LEDs und des von farbkonvertierten blauen LEDs emittierten Lichtes, und mit einem PTC- Widerstand zur Kompensation der unterschiedlichen Temperaturabhängikeit der Effizienz der beiden genannten LED-Typen.

Figur 3 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von Figur

2, bei der anstelle des PTC-Widerstands ein MTC- Widerstand eingesetzt ist.

Figur 4 eine prinzipielle Schaltungsanordnung wie in Fig.

3 mit dem Unterschied, dass eine rote LED der

LED-Kette LED6-10 mit einer blauen LED aus der LED Kette LED1-5 vertauscht ist.

Figur 5 CIE-Koordinaten für unterschiedliche Lichtströme

der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 in Abhängigkeit der am temperaturempfindlichen TC- Widerstand vorliegenden Temperatur

Nachfolgend sollen LEDs, die rotes Licht emittieren (auch als „rote LEDs" bezeichnet), stellvertretend für längerwellige LEDs stehen, während blaues Licht emittierende LEDs (auch als „blaue oder farbkonvertierte blaue LEDs" bezeichnet) stellvertretend für kürzerwellige LEDs stehen.

Die Grenze bzgl. des Peaks des Spektrums zwischen dem längerwelligen und dem kürzerwelligen Licht kann bspw. bei 500nm liegen. In Figur 1 ist der natürliche oder unkompensierte Verlauf der Intensität des von roten LEDs emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der Temperatur (des Halbleiterübergangs) als punktierte Kurve dargestellt (jeweils bei konstantem Strom) . Der natürliche Verlauf der Intensität der Intensität des von blauen LEDs emittierten Lichtes ist als durchgehend gezeichnete Kurve dargestellt. Man erkennt, dass beide Kurven mit höherer Temperatur abfallen, wobei jedoch der negative Gradient des Intensitätsverlaufes der roten LEDs größer ist als derjenige des Intensitätsverlaufes der blauen LEDs.

Um aus dem Licht der roten und der blauen (ggf- farbstoffkonvertierten) LED ein weißes Mischlicht erzeugen zu können, dessen Farbort im CIE-Diagramm von der Temperatur weitgehend unabhängig ist, sollten die negativen Gradienten der beiden Intensitätsverläufe weitgehend angeglichen sein. Andernfalls haben Schwankungen der Raum- oder Umgebungstemperatur oder - nach dem Einschalten - Erwärmen des LED-Moduls auf die Betriebstemperatur eine unerwünschte Farbverschiebung des Mischlichtes zur Folge. Die Lösung dieses Problems besteht gemäß der Erfindung in einer schaltungstechnischen Kompensationssteuerung (im Gegensatz zu einer Regelung) des Intensitätsverlaufes des von den roten LEDs emittierten Lichtes derart, dass der negative Gradient des von den roten LEDs emittierten Lichtes abgesenkt wird, so dass er zumindest bis zum Erreichen der Betriebstemperatur etwa parallel zu der Intensitätskurve des von den blauen LEDs emittierten Lichtes verläuft. Der kompensierte Intensitätsverlauf des von den roten LEDs emittierten Lichtes ist als gestrichelte Kurve dargestellt.

„Schaltungstechnische Steuerung" schließt insbesondere eine Farberfassung mittels Sensor und Rückführsignal aus. Die Erfindung sieht also eine schaltungstechnische Steuerung ohne Regelung mit Rückführsignal vor.

In Figur 2 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, mit der eine solche Kompensation erreichbar ist. Diese Schaltung kann durch einen vorzugsweise geregelten Konstantstrom gespeist sein, dessen Amplitude der Dimmung der LED-Strecke einstellbar sein kann, bspw. durch Vorgabe eines Sollwerts. Die Schaltung kann bspw. in einem Gehäuse einer Retrofit LED- Lampe aufgenommen sein.

Die Schaltungsanordnung enthält mehrere in Serie geschaltete blaue LEDs, mit LEDS(b) bezeichnet, und mehre ebenfalls in Serie geschaltete rote LEDs, mit LEDs(r) bezeichnet. Zu den LEDs (r) ist ein Bypass-Schaltungszweig parallel geschaltet, der von einem Transistor T und einem Widerstand Rl besteht. Parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Transistors T liegt ein Widerstand R2. Dieser bildet mit einem temperatursensitiven Widerstand PTC einen Spannungsteiler, der den Emitter des Transistors mit einer Steuerspannung versorgt. Der temperatursensitive Widerstand PTC hat ein positives Temperatur-Verhalten, d. h. sein Widerstandswert erhöht sich mit der Temperatur und umgekehrt. Der temperatursensitive Widerstand PTC ist in wärmeleitendem Kontakt mit dem Chip bzw. Modul, auf dem mindestens die LEDs(r) angeordnet sind. Auch die LEDs (b) können auf diesem Chip oder Modul angeordnet sein.

Wenn sich bei der Schaltungsanordnung nach Figur 1 die Temperatur auf den Chip oder Modul infolge einer Steigerung der Umgebungstemperatur oder - nach dem Einschalten - durch die Betriebswärme der LEDs erhöht, so erhöht sich auch der Widerstandswert des temperatursensitiven Widerstandes PTC, mit der Folge, dass die Emitter-Basis-Spannung des Transistors erniedrigt wird. Das Ergebnis ist, dass der Transistor zunehmend sperrt, wodurch der über den Bypass fließende Teilstrom des Gesamtstromes reduziert wird. Das bedeutet, dass der durch die LEDs(r) fließende Strom erhöht wird, was dann zu der angestrebten Reduzierung des negativen Gradienten des Intensitätsverlaufs des von den LEDs (r) emittierten Lichtes führt.

Es versteht sich, dass das Netzwerk zur Erzeugung einer Steuerspannung für den Transistor T auch anders gestaltet werden und beispielsweise mit einem temperatursensitiven Bauelement realisiert werden kann, das ein negatives Temperatur-Verhalten hat.

Eine weitere Möglichkeit zur Kompensation des Intensitätsverlaufes des von den LEDs(r) emittierten Lichts besteht darin, dass man die Vorwärtsspannung mindestens einer „roten" LED und/oder mindestens einer „blauen" LED, optional aller LEDs der Kette, bei vorübergehend stabilisiertem Betriebsstrom zur Temperaturmessung heranzieht („Rot" und „blau" steht nur als Beispiel für den ersten bzw. zweiten Typen) . Durch Auswertung der gemessenen Vorwärtsspannung kann man dann einen Steuerparameter zur Erhöhung des Betriebsstroms gewinnen.

Figur 3 zeigt ebenfalls eine Schaltungsanordnung, mit der die oben beschriebene Kompensation erreichbar ist. Die Schaltungsanordnung enthält mehrere in Serie geschaltete blaue LEDs, mit LEDs (b) bezeichnet, und mehrere ebenfalls in Serie geschaltete rote LEDs, mit LEDs (r) bezeichnet. Zu den LEDs(r) ist ein Bypass-Schaltungszweig parallel geschaltet, der aber in dieser Ausführungsform statt eines PTC einen NTC mit einem negativen Temperatur-Verhalten aufweist, d.h. sein Widerstandswert senkt sich mit der Temperatur und umgekehrt. Auch in dieser Ausführungsform befindet sich der temperatursensitive Widerstand NTC in wärmeleitendem Kontakt mit dem Chip bzw. Modul, auf dem mindestens die LEDs(r) angeordnet sind. Auch die LEDs (b) können auf diesem Chip oder Modul angeordnet sein.

Die drei Bauteile der Funktionseinheit R1-NTC-R2 versorgen die Basis des Transistors Tl mit temperaturabhängigem Strom und temperaturabhängiger Spannung, wobei der Widerstand Rl mit dem parallel geschalten Widerstand R2 und dem temperatursensitiven Widerstand NTC einen Spannungsteiler zur Versorgung der Basis bildet.

Der Widerstand R2 dient dazu, den Strom im tieferen Temperaturbereich zu begrenzen und deformiert so die Stromkennlinie des Seitenstrangs. Mit Rl wird in Abhängigkeit der vorhandenen Spannung ein Seitenstrom zur Versorgung der Transistorbasis und das Spannungslevel eingestellt. Der NTC bewirkt bei hohen Temperaturen das Abschalten des Stroms im Seitenstrang. Bei niederen Temperaturen wirkt die Stromverstärkung des Transistors bei entsprechend geringen Strömen durch den Seitenstrang strombegrenzend.

Die Funktionseinheit T1-R3-R4 stellt die Stromregeleinheit dar. Der Transistor soll große Ströme schalten. Aus diesem Grund stellt der lineare Stromverstärkungsfaktor eine wesentliche Größe dar.

Die beiden Widerstände R5 und R6 verursachen bei Temperaturen von 40° bis 20-30° die Strombegrenzung und verbrauchen die meiste Leistung. Aus diesem Grund kann ein Transistor mit geringer Leistung (0,5 W) eingesetzt werden.

Die Widerstände haben aber den Nachteil, dass die Dimensionierung ggf. eine große Fläche benötigt. Alternativ kann ein Transistor mit höherer Leistung eingesetzt werden und der Widerstand entweder komplett weggelassen werden oder die Auslegung derart durchgeführt werden, dass keine Strombegrenzung stattfindet und nur ein Teil der Leistung abgetragen wird.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel angelehnt an Figur 3, wobei jedoch in der LED-Kette eine rote LED in die Kette der blauen LEDs durch Vertauschen geschaltet ist.

Somit ändert sich das Kompensationsverhältnis der Kompensationsschaltung, da der Kompensationsstrom somit nicht mehr nur noch die roten LEDs betrifft, sondern auch eine blaue LED.

Es kann somit die Kompensationsschaltung dadurch auf das gewünschte Temperaturverhalten eingestellt werden, dass neben der Widerstandbeschaltung, den Eigenschaften des NTC/PTC und der Transistorverstärkung auch die Anordnung der unterschiedlich farbigen LEDs in dem LED-Strang verändert wird. Dabei kommt es insbesondere darauf an, welche LEDs folgend auf den Abzweigungspunkt für die

Kompensationsschaltung vorliegen. Der genannten Weiterbildung folgen also auf den Abzweigungspunkt nicht nur LEDs gleicher Farbe, sondern in dem Reststrang liegt wenigstens eine LED der jeweils anderen Farbe vor.

Ein besonderes Anwendungsgebiet für eine derartige temperaturkompensierte Schaltung sind wiederum Retrofit-LED- Lampen .

Figur 5 zeigt CIE-Farbkoordinaten für unterschiedliche Kompensationsströme in Abhängigkeit der Temperatur TC am temperaturabhängigen Widerstand NTC in 5-Grad-Schritten . Bei einem typischen Temperaturverlauf von 25 Grad bis 85 Grad zeigt sich, dass der Earbort im CIE-Diagramm im Zuge der Erwärmung innerhalb einer vorgegebenen McAdam-Ellipse einer definierten Farbtemperatur (beispielsweise 2700 Kelvin) bleibt.

Die McAdam-Ellipse zeigt den Toleranzbereich des menschlichen Auges für einen vorgegebenen Punkt im CIE-Diagramm. Weil also durch die Kompensationsschaltung der Farbort innerhalb einer McAdam-Ellipse gehalten werden kann, nimmt das menschliche Auge keine Farbänderung wahr.

Um diesen Effekt zu erzielen, ist es notwendig, den Kompensationsstrom durch Dimensionierung der Widerstände und/oder Stromverstärkerleistung des Transistors Tl im Kompensationszweig einzustellen und andererseits die LED- Anordnung (Verteilung der roten bzw. der blauen LEDs) wie in Fig. 4 gezeigt entsprechend einzustellen. Die Temperaturkompensation funktioniert offensichtlich auch für unterschiedliche Kompensationsströme, wobei jedoch wegen des unterschiedlichen Seitenstroms in Relation zum Gesamtstrom eine Verschiebung Richtung rot bei höheren Strömen stattfindet.

Die Kompensation ist bei niederen Temperaturen bis 60° sogar besser als in der Konstellation nach Fig. 3 mit unvertauschten LEDs, aber danach tritt ein sehr starker Shift auf und die Kompensation ist nicht mehr ausreichend. Um hier entgegenzuwirken müsste ein steilerer Abfall bis 75° auf annähernd 0mA Seitenstrom erreicht werden.