具有用于对电压曲线图建模的建模装置的led发光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的LED发光装置。
【背景技术】
[0002]与具有诸如白炽灯泡或卤素灯之类的常规发光部件的系统相比，LED灯具有把非常高比例的所消耗功率转换成可见光的优点，因而以非常高效的方式起作用。因此，LED灯产生非常少的废热，从而使得它们有可能具有非常紧凑的设计。另一方面，与白炽灯泡相比，LED灯关于电源明显更苛刻。在这里，必须确保操作电压得以维持，因为，如果操作电压太低，则LED灯不工作，而如果操作电压太高，则会被损坏。鉴于此，常见的是利用具有恒定输出电压的电压源控制LED灯。因而，在AC电压作为供电电压存在的情况下，LED灯需要把AC电压转换成恒定操作电压的电源。
[0003]另一种方法在申请DE 10 2012 006 315 AU DE 10 2012 006 316 AU DE 102012 006 341 Al和DE 10 2012 006 343 Al中实现。这些公开物描述了 LED结构，每种结构都包括多个LED，其中有可能以灵活的方式彼此连接LED，使得LED作为整体可以实现不同的正向电压。经整流的AC电压作为供电电压馈送到这些LED结构，确保LED结构的控制装置假设具有对应于供电电压瞬时电压值的正向电压的电路状态。以这种方式，有可能利用位于AC电源的整流器电路操作LED结构，而无需切换电源。
【发明内容】
[0004]本发明的目标是提供用于AC电源的LED发光装置，该LED发光装置发射特别均匀的光，尤其是对于人类观众。
[0005]这个目标是通过具有权利要求1的特征的LED发光装置实现的。本发明的优选或有利的具体实施例是从子权利要求、以下描述以及附图产生的。
[0006]在本发明的范围内，提供了被设计为由AC电源供电的LED发光装置，其中该LED发光装置利用AC电源的电源电压供电。因而，电源电压被实现为AC电压。例如，AC电源可以是具有230伏有效电源电压和50赫兹电源频率的公共电网。AC电源特别优选地具有100伏和150伏之间(尤其是115伏)的有效电压，以及100赫兹和800赫兹之间(尤其是在150赫兹和400赫兹之间)的电源频率。该AC电源特别优选地在飞机中提供。包括所述AC电源和发光装置的飞机可选地构成本发明的附加主题。
[0007]LED发光装置包括整流器装置，在特定的整流中，整流器装置从电源电压产生经整流的AC电压，作为具有供电电流的供电电压。整流器装置可以是，例如，桥式电路。电源电压特别优选地被设计为正弦电压；在备选的具体实施例中，它还可以是变形的正弦电压或者作为电源电压的另一交流AC电压。经整流的AC电压特别优选地具有有规律地重复的、优选正弦的半波。
[0008]LED发光装置包括至少一个LED灯单元；但是，可以提供多个LED灯单元。该、一些或全部LED灯单元中的每个都包括多个LED并且(可选地共同地或每个单独地)包括电路结构。LED被设计为发光二极管并且可以被设计为统一的白色或者可以发射不同的颜色(特别是红色、绿色和蓝色)作为灯的颜色。总体上，LED灯单元可以发射白光或彩色光，特别是混合颜色光。
[0009]电路结构被设计为以不同电路状态互连LED灯单元的LED，其中LED灯单元在不同的电路状态下具有不同的正向电压。电路状态的不同正向电压是通过按照电路状态把LED灯单元的LED彼此串联或并联连接以改变正向电压来实现的。特别优选地，LED灯单元可以假定具有不等于O伏的至少两个电路状态。例如，如果每个都具有3.4伏正向电压的两个LED串联连接，则集合正向电压是6.4伏。如果它们并联连接，则正向电压只有3.4伏。根据这种系统，LED可以并联和串联连接，也可以按子组并联和串联，以便实现不同的正向电压。此外，可选地还有可能电路状态被设计为生成LED灯单元的某些混合颜色。
[0010]特别优选地，LED灯单元具有至少两个，优选地至少三个，尤其是至少四个，不同的电路状态，每种状态具有LED灯单元的不同正向电压。特别地，LED灯单元被设计为具有如在本申请人的申请公开 DE 10 2012 006 315 AU DE 10 2012 006 316 Al、DE 10 2012006 341 Al和DE 10 2012 006 343 Al中所描述的电路结构。
[0011 ] LED发光装置包括被设计为控制LED灯单元，尤其是用于控制LED灯单元的电路结构的控制装置。该控制装置被设计为以这样一种方式控制LED灯单元，尤其是电路结构，使得LED灯单元的正向电压适应电压曲线图，尤其是适应经整流的AC电压的瞬时值。控制尤其是以这样一种方式执行的，使得LED在其操作窗口内操作。这尤其是通过将LED灯单元，特别是电路结构，每个半波控制至少两次，优选地是四次，以改变电路状态并因此改变正向电压来实现的，。
[0012]在本发明的范围内，提供了包括用于给建模的电压曲线图建模的建模装置的LED发光装置。建模的电压曲线图构成使控制装置控制电路状态的基础。因而，建模的电压曲线图构成用于经控制装置控制电路结构的参考变量。
[0013]模型化电压曲线图是基于用于描述真实电压曲线图的实测变量来建模的。因而，实测变量在LED发光装置被抽取(tapped)，其直接或者间接地描述电源电压的真实电压曲线图。
[0014]模型化电压曲线图是基于这些实测变量建模的，具体地讲，电压曲线图的模型被调整，使得建模的电压曲线图对应于真实电压曲线图或者至少与电源电压的真实电压曲线图一致。例如，有可能电源电压被建模；作为替代或者附加地，有可能经整流的电源电压被建模。
[0015]在这里，本发明的一个考虑是电源电压的频率、相位或幅度会波动或者会被扰动，尤其是当在飞机中使用AC电源时。例如，这种偏差会由于发电机的旋转速度的波动、负载的突然激活或停用等等而产生。如果电源电压或经整流的电源电压现在被用作在控制装置中用于控制电路状态的参考值，则首先，控制器必须被设计成非常快速，并且其次，这种扰动会造成LED闪烁。
[0016]相反，本发明提供了利用建模的电压曲线图，其中关于电压曲线图的先验知识可以在建模的电压曲线图中使用。因而，可以利用已知电源电压作为正弦电压形成的事实，在这种情况下，建模的电压曲线图也必须基于正弦曲线图。因而，只有幅度、相位和频率必须作为在建模的电压曲线图中的确定参数被对准。但是，通过抽取用于描述真实电压曲线图的实测变量，建模的电压曲线图的这些确定参数可以以简单的方式被调整。利用对建模的电压曲线图的获知，额外的优点从有可能“计划到未来”的事实产生，因为对半波开始时的相位、频率和幅度的获知使得有可能高度可靠地推断半波的结束。因而，建模的电压曲线图的产生和使用使得有可能改进LED灯单元的控制，尤其是电路结构的控制，因此，即使在AC电源不稳定的情况下，控制也可以高度计划可靠性执行，并且因此，从时间的角度看，LED发光装置的光发射可以更均匀地发生。
[0017]在原理上，有可能建模装置和/或控制装置被设计为模拟电路。但是，优选地是LED发光装置包括数字数据处理装置，例如微控制器，其中建模装置被设计为程序，尤其是作为程序部分。建模的电压曲线图的建模尤其是基于实测变量的数字信号处理来执行的。数字数据处理装置的使用使得有可能灵活地编程建模装置，因此所有现代信号处理和建模技术都可以使用。可选地，控制装置也被实现为数字数据处理装置中的程序，尤其是程序模块。
[0018]在本发明的一种优选实施例中，建模装置包括计算模块，其中该计算模块被设计为用于计算电源电压的真实电压曲线图的实际相角。例如，相角被设计为每个周期360度，其中确定O和360度之间的相角。特别地，提供计算出的实际相角关于真实电压曲线图具有小于I毫秒的延迟。
[0019]在本发明的一种优选实施例中，计算模块被设计为空间向量模块，其中实际相角被描绘为空间向量。在本发明的一种优选精选例中，空间向量模块被设计为用于确定空间向量，因为空间向量由电源电压的真实电压曲线图的信号曲线图形成为第一信号曲线图和关于其相移的第二信号曲线图，其中相移的第二信号曲线图是从第一信号曲线图导出的或者对应于其，具有相移。
[0020]特别优选地，第二信号曲线图作为具有相移的第一信号曲线图而被形成。特别优选地，相移是90°，因此空间向量可以以简单的方式从第一和第二信号曲线图计算。第二信号曲线图尤其可以通过对第一信号曲线图应用积分器来产生。通过共同评估关于彼此偏移一相移的两个信号曲线图，有可能明确地推断真实电压曲线图的实际相角，尤其是在从0°到360°的范围内。与微分器的使用相比，积分器的使用是优选的，因为它同时衰减或积分第一信号曲线图中的扰动。
[0021]在本发明的一种可能的实施例中，除了实际相角，电源电压的真实电压曲线图的幅度也在计算模块中被计算并构成空间向量的长度。
[0022]在本发明的一种优选实施例中，LED发光装置，尤其是数字数据处理装置，具体而言是微控制器，具有两个模拟-数字接口，其中所述模拟-数字接口每个都连接到电源电压的导体，并且抽