DE10100877A1 - LED-Leuchtmittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einem aus satiniertem Acrylglas bestehenden Rohr (1), wobei im Inneren des Rohres (1) eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) angeordnet ist. Durch die Satinierung der Rohroberfläche wird erreicht, daß die einzelnen Leuchtdioden (2) nicht als getrennte Leuchtpunkte erkennbar sind, die Rohroberfläche erscheint vielmehr als gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche, so daß das Leuchtmittel gemäß der Erfindung als Ersatz für herkömmliche Leuchtstoffröhren einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einem wenigstens teilweise licht­ durchlässigen Rohr.

Weitverbreitet ist der Einsatz von Niederdruckentladungslampen, sogenannten Leuchtstoff- oder Neonröhren. Auf die Innenwand der üblicherweise aus Glas hergestellten Röhren ist eine Schicht aus fluoreszierendem Material aufge­ bracht, welche durch die bei der Gasentladung entstehende UV-Strahlung zu Lichtemission im sichtbaren Bereich angeregt wird. Bei derartigen Leuchtstoff­ röhren ist die Lichtausbeute etwa 50% größer als bei Glühbirnen vergleichbarer Leistung. Unter anderem auch aus diesem Grund werden Leuchtstoffröhren be­ vorzugt für Leuchtreklamen eingesetzt. Mit den über die ganze Länge leuchten­ den Röhren läßt sich eine gleichmäßige, flächige Ausleuchtung von Reklame­ tafeln realisieren.

Leuchtstoffröhren haben jedoch auch eine Reihe von Nachteilen: Die Lebens­ dauer von Leuchtstoffröhren liegt zwar deutlich oberhalb der Lebensdauer von Glühbirnen, sie ist dennoch auf maximal etwa 10 000 Stunden begrenzt. Insbe­ sondere im Bereich der Leuchtreklamen wird durch die kontinuierlich zu er­ setzenden, defekten Röhren ein erheblicher Wartungsaufwand mit den ent­ sprechenden Kosten verursacht. Für den Betrieb von Leuchtstoffröhren wird stets ein Vorschaltgerät benötigt, das im wesentlichen aus einer Drosselspule besteht. Zum Starten der Gasentladung ist des weiteren ein Glimmzünder, ein sogenannter Starter, erforderlich. Bei Leuchtstoffröhren ist des weiteren nach­ teilig, daß bei der Montage eine nicht unerhebliche Bruchgefahr des Glas­ kolbens besteht. Schon geringste Beschädigungen des Glaskörpers zerstören dabei die Röhre irreversibel.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch robustes Leuchtmittel mit möglichst langer Lebensdauer und mit möglichst geringem Stromverbrauch bereitzustellen. Das Leuchtmittel soll ein­ fach herstellbar, montierbar und damit wartungsfreundlich sein. Insbesondere für den Einsatz im Bereich der Leuchtreklamen wird gewünscht, daß das Leuchtmittel in verschiedenen Farben zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird bei einem Leuchtmittel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Inneren des Rohres eine Mehrzahl von Leuchtdioden angeordnet ist.

Durch die Anordnung einer Mehrzahl von Leuchtdioden in dem Rohr des Leuchtmittels wird eine flächige Ausleuchtung bei gleichzeitig hoher Lichtstärke ermöglicht. Durch die Verwendung der bekanntermaßen mit hoher Lichtaus­ beute arbeitenden Halbleiterdioden ergibt sich ein gegenüber den üblichen Leuchtstoffröhren erheblich reduzierter Stromverbrauch bei vergleichbarer Helligkeit des Leuchtmittels.

Leuchtdioden zeigen kaum Verschleißerscheinungen. Mit dem erfindungs­ gemäßen Leuchtmittel läßt sich somit ohne weiteres eine Lebensdauer von ca. 100 000 Betriebsstunden (das entspricht etwa 30 Jahren) ohne jede Helligkeits­ einbuße erzielen.

Im Gegensatz zu Glühbirnen und Leuchtstoffröhren ist das erfindungsgemäße Leuchtmittel aufgrund der Verwendung von Leuchtdioden weitgehend stoß­ unempfindlich. Es besteht somit kaum Bruchgefahr und durch unvorsichtige Handhabung bei der Montage wird die Funktionsfähigkeit in keiner Weise be­ einträchtigt.

Das zum Betrieb einer Leuchtstoffröhre benötigte Vorschaltgerät entfällt bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel vollständig. Die mit wenigen Volt Betriebs­ spannung arbeitenden Leuchtdioden machen ein kleines Netzgerät erforderlich, welches sehr kompakt aufgebaut sein kann. Durch den Wegfall der sehr massi­ ven Drosselspulen ergibt sich somit als weiterer Vorteil eine erhebliche Ge­ wichtsersparnis.

Aufgrund der niedrigen Betriebsspannungen unterliegt der Betrieb des erfin­ dungsgemäßen Leuchtmittels keinerlei Auflagen (z. B. Explosionsschutz). Dies ist ein erheblicher Vorteil, da sich somit bei der Beleuchtung in explosionsge­ fährdeten Bereichen erhebliche Kosten einsparen lassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel können konventionelle, im Handel verfügbare Leuchtdioden zum Einsatz kommen. Diese sind in den Farben rot, weiß, gelb, grün und blau verfügbar, so daß alle denkbaren Farben durch eine geeignete Kombination bereitgestellt werden können.

Vorteilhafterweise sollten bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel die licht­ durchlässigen Oberflächenbereiche des Rohres aus satiniertem Material be­ stehen. Durch die Satinierung sind die einzelnen Leuchtdioden nicht mehr als Leuchtpunkte zu sehen, sondern es ergibt sich eine gleichmäßig ausgeleuchtete Oberfläche. Dies wird besonders wirksam dadurch erreicht, daß das Rohr eine innen- und außenseitige Satinierung aufweist. Durch die mehrfache Streuung des von den Leuchtdioden emittierten Lichtes an der inneren und der äußeren Oberfläche des satinierten Rohres entsteht der Eindruck einer absolut homo­ genen lichtemittierenden Fläche. Die einzelnen Lichtquellen sind nicht mehr ge­ trennt voneinander wahrnehmbar.

Zweckmäßigerweise besteht bei dem Leuchtmittel gemäß der vorliegenden Er­ findung das Rohr aus einem zweiteiligen Profil, wobei wenigstens eines der beiden Profilteile lichtdurchlässig ist und wobei die beiden Profilteile derart ge­ staltet sind, daß sie lösbar miteinander zu verbinden sind. Ein derartiges Profil gestattet es, das Rohr zu zerlegen und so Zugang zu den im Inneren des Rohres angeordneten Leuchtdioden zu erhalten. Dadurch werden Wartungs- und Montagearbeiten erheblich vereinfacht. Es ist so z. B. möglich, Leucht­ dioden nach Bedarf auszutauschen, um die Leuchtfarbe den jeweiligen Er­ fordernissen anzupassen. Das zweiteilige Rohrprofil eignet sich besonders für Anwendungen im Innenraumbereich, wo keine Gefahr besteht, daß Feuchtigkeit, wie z. B. Regenwasser, in das Rohr des Leuchtmittels eindringt.

Zweckmäßigerweise werden im Inneren des Rohres Halterungen angeordnet, an welchen mit Leuchtdioden bestückte Platinen befestigbar sind. Die Herstel­ lung und Montage des erfindungsgemäßen Leuchtmittels wird erheblich verein­ facht, wenn die Leuchtdioden im Inneren des Rohres nicht einzeln angebracht sind, sondern jeweils auf Platinen gruppiert vorliegen. Vorteilhafterweise sind geeignete Platinen bestückt mit Leuchtdioden in beliebigen Farbkombinationen als vorgefertigte Teile im Handel erhältlich. Da je nach Anwendungsfall pro Leuchtmittel eine erhebliche Zahl von Leuchtdioden erforderlich sein kann, wäre die Anordnung von einzelnen Dioden im Inneren des Rohres aufwendig und unwirtschaftlich.

Wenn das Rohr des erfindungsgemäßen Leuchtmittels als zweiteiliges Profil ausgeführt ist, ist es zweckmäßig, die Platinenhalterungen an einem der beiden Profilteile anzubringen. Bei der Wartung des derart gestalteten Leuchtmittels wird ein Teil des Profils, etwa der lichtdurchlässige Teil, entfernt, um Zugang zu den Leuchtdioden zu erhalten. Die mit den Leuchtdioden bestückten Platinen befinden sich auf dem verbleibenden Profilteil, an welchem die Platinen­ halterungen angebracht sind.

Zweckmäßigerweise werden die Leuchtdioden über elektrische Kontakte an der Außenseite des Rohres kontaktiert. Über eine geeignete Verdrahtung stehen die im Inneren des Rohres angeordneten Leuchtdioden mit den Außenkontakten in Verbindung.

Für eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Leuchtmittels ist es vorteil­ haft, wenn es an einem mit elektrischen Kontakten versehenden Rohrhalter be­ festigbar ist, wobei die Kontakte des Rohrhalters mit den elektrischen Kontakten des Leuchtmittels in Verbindung treten und dessen Stromversorgung gewähr­ leisten. Eine derartige Halterung ist mit den bei Leuchtstoffröhren üblichen Fassungen, die gleichzeitig zur Halterung und zur Kontaktierung dienen, ver­ gleichbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leuchtmittels ergibt sich, wenn das Rohr einen elliptischen Querschnitt aufweist und im Bereich eines Scheitelpunktes abgeplattet ist. Die elliptische Formgebung hat den Vor­ teil, daß die Leuchtdioden im Inneren des Rohres am Rand des Rohrquer­ schnitts nahe der Oberfläche im Bereich des Scheitelpunktes des elliptischen Querschnittprofils angebracht werden können, wobei eine nahezu vollständige Ausleuchtung der Rohroberfläche gewährleistet ist. Es ist sinnvoll, das elliptisch geformte Rohr im Bereich eines Scheitelpunktes abzuplatten, da dies für die Anbringung von Halterungen für die Leuchtdioden vorteilhaft ist. Dabei ist es zweckmäßig, im Bereich der Abplattung Halterungen vorzusehen, an welchen mit Leuchtdioden bestückte Platinen befestigbar sind. Wenn des weiteren die Materialstärke des Rohrquerschnitts im Bereich der Abplattung vergrößert ist, ergibt sich eine erhöhte Formstabilität des Rohres, die für die Befestigung des Leuchtmittels an Decke oder Wand vorteilhaft ist. Ein derartig ausgebildetes Rohr ist nämlich in eine Rohrhalterung einsetzbar, wobei die Abplattung an einer Anlagefläche der Rohrhalterung zur Anlage kommt und wobei ferner Verbin­ dungselemente der Rohrhalterung in am Außenumfang des Rohres ange­ brachte Ausnehmungen formschlüssig eingreifen. Es ist damit ein besonders einfach zu handhabendes Montagesystem für das erfindungsgemäße Leucht­ mittel realisierbar, das aus einem zu geringen Kosten herstellbaren Profilteil be­ steht. Dieses Profilteil weist eine Anlagefläche für die oben beschriebene Ab­ plattung des Rohres auf, so daß zusammenwirkend mit den Verbindungs­ elementen, die das Rohr an der Anlagefläche fixieren, eine sichere und stabile Halterung gebildet wird. Die Rohrhalterung kann mit einfachen Befestigungs­ mitteln, wie z. B. Schrauben oder Nägeln, oder durch Kleben an Decken oder Wänden oder auf einem sonstigen geeigneten Untergrund befestigt werden. Die Stromversorgung des Leuchtmittels erfolgt entweder durch Kabelverbindungen oder durch Kontaktelemente zwischen Rohr und Rohrhalterung.

Zweckmäßigerweise kann das Rohr des erfindungsgemäßen Leuchtmittels einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Das Leuchtmittel gemäß der Erfindung ist so ohne weiteres dafür geeignet, die üblichen Leuchtstoffröhren zu ersetzen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich bei dem Leuchtmittel gemäß der Erfindung, wenn im Rohrinneren im Bereich der Leuchtdioden ein Reflektor angeordnet wird. Dadurch wird die Lichtabstrahlung nach vorne gebündelt, wobei das gesamte von den Leuchtdioden in alle Richtungen abgestrahlte Licht genutzt werden kann. Als Reflekor eignen sich Reflektorelemente mit verspiegelten Oberflächen. Alternativ kann auch an der Rohrinnenseite im Bereich der Leuchtdioden eine besonders dichte Satinierung angebracht werden, welche ein geringeres Transmissionsvermögen hat und statt dessen einen großen Teil des Lichtes nach vorne reflektiert.

Es ist weiter vorteilhaft, in das Rohr des erfindungsgemäßen Leuchtmittels einen Spannungswandler zu integrieren. Dieser Spannungswandler wird beispiels­ weise benötigt, um die für den Betrieb der Leuchtdioden benötigte Nieder­ spannung aus einer üblichen Netzspannung zu erzeugen. Da ein geeigneter Spannungswandler extrem kompakt aufgebaut sein kann, ist es ohne weiteres praktikabel, diesen im Inneren des Rohres unterzubringen. Auf diese Weise ist es möglich, ein ohne weitere Zusatzteile betriebsbereites Leuchtmittel bereitzu­ stellen.

Besonders zweckmäßig ist es, für das Rohr des erfindungsgemäßen Leucht­ mittels beidseitig satiniertes Acryl zu verwenden. Gemeint sind damit Poly­ acrylate, wie beispielsweise Plexiglas, welche glasklar sind und sehr gute opti­ sche Eigenschaften haben, was für das erfindungsgemäße Leuchtmittel vorteil­ haft ist. Die Verwendung von Acrylglas führt zu einer hohen Robustheit des er­ findungsgemäßen Leuchtmittels, da das Material sehr hart ist und eine hohe Festigkeit hat. Die ebenfalls gute Witterungsbeständigkeit sowie die Beständig­ keit gegen Lösungsmittel und Säuren ist vorteilhaft, da dadurch das Leuchtmittel gemäß der Erfindung in den unterschiedlichsten Umgebungen einsetzbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Leuchtmittels im Quer­ schnitt;

Fig. 2 erfindungsgemäßes Leuchtmittel im Längsschnitt;

Fig. 3 Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit zweiteiligem Rohrprofil;

Fig. 4 erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit ellip­ tischem Rohrquerschnitt;

Fig. 5 Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit zweiteiligem elliptischen Rohrprofil.

In der Fig. 1 ist der kreisförmige Querschnitt eines Rohres 1 zu sehen, in welchem eine Leuchtdiode 2 angeordnet ist. Die Leuchtdiode 2 ist auf einer Halterung 3 befestigt, welche zur Fixierung der Leuchtdiode 2 in der Nähe des Zentrums des Rohres 1 dient. Durch die Halterung 3 sind Kontaktdrähte 4 nach außen geführt, die mit den elektrischen Kontakten 5 in Verbindung stehen.

In dem in Fig. 2 dargestellten Längsschnitt ist zu erkennen, daß in dem Rohr 1 eine Mehrzahl von Dioden 2 nebeneinander auf dem Halterungselement 3 an­ geordnet sind. Die einzelnen Leuchtdioden sind über die Verbindungsdrähte 4 in Reihe geschaltet.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Rohr aus einem oberen Profilteil 6 und einem unteren Profilteil 7. Das obere Profilteil 6 ist aus satiniertem Acrylglas hergestellt, so daß die Oberfläche des Rohres gleich­ mäßig leuchtend erscheint, ohne daß die Dioden als einzelne Leuchtpunkte er­ kennbar werden. Das Profilteil 7 weist Haltenasen 8 auf, welche von den Schenkelenden des oberen Profilteils 6 hinterfaßt werden. Auf diese Weise ent­ steht eine feste aber lösbare Verbindung. Das obere Profilteil 6 kann von dem unteren Profilteil 7 getrennt werden, indem das obere Profilteil 6, welches ela­ stisch verformbar ist, entsprechend aufgeweitet wird. An dem Profilteil 7 ist eine Platinenhalterung 9 angebracht, auf welche mit Leuchtdioden bestückte Plati­ nen 10 aufgesteckt werden können. Zur Befestigung der Platine 10 auf der Halterung 9 dienen federnde Klemmelemente 11. Das Profilteil 7 weist einen Hohlraum 12 auf, in welchem elektrische Leitungen 13 zur Stromversorgung der Leuchtdioden geführt werden.

Die Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel, bei dem das Rohr 1 einen elliptischen Querschnitt aufweist. Bei dieser Formgebung kann die Leuchtdiode 2 weiter außen in der Nähe der Rohrwandung angeordnet sein.

Dabei ist eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Rohroberfläche ge­ währleistet. Der elliptische Rohrquerschnitt ist im Bereich der Halterung 9 abge­ plattet, wobei das einteilige Rohrprofil so gestaltet ist, daß die Halterung 9 in diesem Bereich des Rohrinneren gut fixierbar ist.

Die Fig. 4 zeigt des weiteren eine Rohrhalterung 14, mit einer Anlagefläche 15, an der die Abplattung 16 des Rohres 1 zur Anlage kommt. Parallel zur Längser­ streckung des Rohres 1 sind seitlich der Anlagefläche 15 elastisch federnde Verbindungsarme 17 angebracht, die an ihren Enden eine Verdickung 18 auf­ weisen, welche in entsprechende Ausnehmungen in der Außenwandung des Rohres 1 formschlüssig eingreifen. Die dargestellte Rohrhalterung 14 macht eine äußerst einfache Montage des erfindungsgemäßen Leuchtmittels möglich, indem zunächst das Halterungsprofil 14 mittels einer Schraube 19 an einer Decke oder an einer Wand befestigt wird und indem dann das Rohr 1 in die Rohrhalterung 14 eingeschnappt wird.

Das in der Fig. 4 dargestellte Rohr weist an der Innenseite im Bereich der Leuchtdioden 2 eine besonders dichte Satinierung 20 auf, die, wie oben beschrieben, als Reflektor funktioniert und den Großteil des von den Leuchtdioden 2 abgestrahlten Lichtes nach vorne bündelt.

Das einteilige Rohrprofil der Fig. 4 hat den Vorteil, daß es absolut wasserdicht verschließbar ist. Demgegenüber zeigt die Fig. 5 eine Variante mit elliptischem Querschnitt, bei der das Rohrprofil zweiteilig ausgebildet ist. Die Verbindung der beiden Profilteile 6 und 7 erfolgt ähnlich wie bei dem in der Fig. 3 dargestellten zweiteiligen Profil. Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel findet bevorzugt Anwendung im Innenraumbereich mit den oben beschriebenen Vorteilen bezüglich der verbesserten Reparatur- und Montagemöglichkeiten.

Claims (15)

1. Leuchtmittel mit einem wenigstens teilweise lichtdurchlässigem Rohr (1), dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rohres (1) eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) angeordnet ist.

2. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Oberflächenbereiche des Rohres (1) aus satiniertem Material bestehen.

3. Leuchtmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) eine innen- und außenseitige Satinierung aufweist.

4. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus einem zweiteiligen Profil besteht, wobei wenigstens eines der beiden Profilteile (6) lichtdurchlässig ist und wobei die beiden Profilteile (6, 7) derart gestaltet sind, daß sie lösbar miteinander zu verbinden sind.

5. Leuchtmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Inneren des Rohres (1) angeordnete Halterungen (9), an welchen mit Leuchtdioden be­ stückte Platinen (10) befestigbar sind.

6. Leuchtmittel nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halterungen (9) an einem der beiden Profilteile (7) angebracht sind.

7. Leuchtmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elektrische Kontakte (5) an der Außenseite des Rohres (1), über welche die Leucht­ dioden (2) kontaktiert werden.

8. Leuchtmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an einem mit elektrischen Kontakten versehenen Rohrhalter befestig­ bar ist, wobei die Kontakte des Rohrhalters mit den elektrischen Kontakten (5) des Leuchtmittels in Verbindung treten und dessen Stromversorgung gewähr­ leisten.

9. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen elliptischen Querschnitt aufweist und im Bereich eines Scheitel­ punktes abgeplattet ist.

10. Leuchtmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rohres (1) im Bereich der Abplattung (16) Halterungen (9) ange­ ordnet sind, in welchen mit Leuchtdioden (2) bestückte Platinen (10) befestigbar sind, wobei die Materialstärke des Rohrquerschnitts im Bereich der Abplattung (16) gegenüber den von der Abplattung (16) abgewandten Bereichen des Rohres (1) vergrößert ist.

11. Leuchtmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) in eine Rohrhalterung (14) einsetzbar ist, wobei die Abplattung (16) an einer Anlagefläche (15) der Rohrhalterung (14) zur Anlage kommt und wobei Verbindungselemente (17) der Rohrhalterung (14) in am Außenumfang des Rohres (1) angebrachte Ausnehmungen formschlüssig eingreifen.

12. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

13. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Rohrinneren im Bereich der Leuchtdioden (2) angeordneten Reflektor (20).

14. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen in das Rohr (1) integrierten Spannungswandler.

15. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) wenigstens teilweise aus beidseitig satinier­ tem Acrylglas besteht.