LED-Beleuchtung RGB-Module bringen Licht ins Dunkel

Redakteur: Andreas Mühlbauer

Während der letzten zehn Jahre haben sich LEDs als Beleuchtung immer weiter durchgesetzt. Hellere und langlebigere LEDs, die im Verhältnis zur Leistung günstiger sind, werden sich im Bereich der Beleuchtung etablieren. Avago bietet ein kompaktes RGD-LED-System mit integrierter Farbeinstellung.

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RGB-LED-Beleuchtungen arbeiten häufig mit einer Anzahl getrennter Hochleistungs-LEDs. Dies erfordert eine sehr genaue Selektion der einzelnen LEDs nach Farbe, Helligkeit und Durchlassspannung. Das macht sie sehr teuer.

Avago bietet eine integrierte 24-W-RGB-LED-Lichtquelle in einem kompakten Metallgehäuse mit Kühlkörper (Bild 1).

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Eine effiziente Wärmeübertragung sorgt dafür, dass die Sperrschichttemperatur der LED innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt. Die nach oben strahlenden LED-Module ADJD-MJ50 und die seitlich abstrahlenden ADJD-MJ60 sind kompakt und lassen sich horizontal beziehungsweise vertikal aneinanderreihen, um die benötigte Lichtleistung zu erhalten. Die Dauer-Lichtausgangsleistung von 480 lm erlaubt einen Betrieb der LEDs mit hohen Treiberströmen bis insgesamt 750 mA bei niedrigen Sperrschichttemperaturen. Sie eignen für die Beleuchtung von Innenräumen und im Freien, bei der Ausleuchtung von Wandnischen, als Stimmungs- oder Flutlicht sowie zur Beleuchtung von Außenfassaden.

Mit integriertem Sensor die Farben steuern

Oft variiert die Farbe farbveränderlicher Lichtquellen von Lichtquelle zu Lichtquelle. Da das menschliche Auge sehr empfindlich auf Farbunterschiede reagiert, ist entweder eine ständige Kalibrierung der Lichtquellen oder ein Steuersystem erforderlich.

RGB-LEDs ändern ihre Helligkeit und Farbe je nach Temperatur und Alter. Der Vorschlag von Avago bietet ein System, das die Farb- und Helligkeitsänderungen der RGB-Lichtquelle mit einem in die Lichtquelle integrierten Farbsensor erfasst. Die Farbsensoren der neusten Generation arbeiten mit einem integrierten Steueralgorithmus, der ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) zur direkten Übergabe an die LED-Treiber erzeugt. Ein standardisiertes Farbsignal (CIE x-y oder u-v) steuert die RGB-Anteile und die Helligkeit.

Controller für Systeme mit geschlossener Regelschleife

Der ADJD-J823 ist ein Mixed-Signal-CMOS-IC mit integrierten RGB-Fotosensoren für den Einsatz als optisches Rückkopplungsglied in der geschlossenen Regelschleife eines Beleuchtungsmoduls mit RGB-LED (Bild 2). Er hat einen großen Regelbereich für die Verstärkung und wählt automatisch die optimale Verstärkung. Ein typisches Beleuchtungssystem besteht aus einem Array aus roten, grünen und blauen LEDs, LED-Treibern und dem ADJD-J823. Das Bauteil misst das Licht des RGB-LED-Arrays und regelt die LEDs so nach, dass die vorgegebene Farbe erreicht wird. Hierzu enthält es ein RGB-Fotosensor-Array, einen A/D-Wandler, einen Prozessor für die Farbdaten und einen Generator, der ein 12-Bit-PWM-Signal erzeugt. Ein Rückkopplungssystems und der ADJD-J823 halten den Farbton des Lichts konstant.

Bei einem System aus mehreren muss das Farb- und Helligkeitssignal zu jeder Lichtquelle gelangen. Dies lässt sich über einen Kommunikationsbus bewerkstelligen, der von der Spannungsversorgung getrennt ist (Bild 3). Der Controller wird über eine serielle Schnittstelle gesteuert und enthält den Farbwert sowie ein Helligkeits-Steuerregister zum Dimmen der Lichtquelle.

Die richtige Position für den Sensor finden

Wo ist der günstigste Einbauort für den Sensor ist, lässt sich nicht allgemein sagen, da jede Anwendung andere Voraussetzungen hat. Der Sensor selbst muss so angeordnet werden, dass er das gemischte Licht empfängt. Normalerweise werden Reflektoren und Diffusoren dazu eingesetzt, das Licht zu mischen und gerichtet abzustrahlen. In diesen Fällen lässt sich eine günstige Position für den Sensor gewöhnlich leicht finden. Schwieriger ist es, wenn wenige Lichtquellen mit hoher Leistung eingesetzt werden und das Licht erst in einigen Metern Abstand zur Lichtquelle gemischt wird. Unter diesen Umständen ist eine optische Vorrichtung erforderlich, die einen geringen Anteil des Lichtes von jeder Lichtquelle zum Sensor leitet.

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