DE10100877B4 - LED-Leuchtmittel - Google Patents

Abstract

Leuchtmittel mit einem wenigstens teilweise lichtdurchlässigem Rohr (1), wobei im Inneren des Rohres (1) eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen elliptischen Querschnitt aufweist und im Bereich eines Scheitelpunktes abgeplattet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einem wenigstens teilweise lichtdurchlässigen Rohr, wobei im Inneren des Rohres eine Mehrzahl von Leuchtdioden angeordnet ist, wie beispielsweise aus der DE 298 17 609 U1 bekannt.
• 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 aufgebracht, welche durch die bei der Gasentladung entstehende UV-Strahlung zu Lichtemission im sichtbaren Bereich angeregt wird. Bei derartigen Leuchtstoffröhren ist die Lichtausbeute etwa 50 % größer als bei Glühbirnen vergleichbarer Leistung. Unter anderem auch aus diesem Grund werden Leuchtstoffröhren bevorzugt für Leuchtreklamen eingesetzt. Mit den über die ganze Länge leuchtenden Röhren läßt sich eine gleichmäßige, flächige Ausleuchtung von Reklametafeln realisieren.
• Leuchtstoffröhren haben jedoch auch eine Reihe von Nachteilen: Die Lebensdauer von Leuchtstoffröhren liegt zwar deutlich oberhalb der Lebensdauer von Glühbirnen, sie ist dennoch auf maximal etwa 10.000 Stunden begrenzt. Insbesondere im Bereich der Leuchtreklamen wird durch die kontinuierlich zu ersetzenden, defekten Röhren ein erheblicher Wartungsaufwand mit den entsprechenden 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 Glaskolbens besteht. Schon geringste Beschädigungen des Glaskörpers zerstören dabei die Röhre irreversibel.
• Beispielsweise aus der DE 199 21 684 A1 ist eine gegenüber den üblichen Leuchtstoffröhren verbesserte rohrförmige Leuchte mit einer in ihrem Inneren eingesetzten und mit Leuchtdioden bestückten Leiterplatte bekannt. Eine ähnliche Leuchte ist auch aus der DE 298 17 609 U1 bekannt. Das rohrförmige Gehäuse der aus dieser Druckschrift vorbekannten Leuchte ist zumindest teilweise lichtdurchlässig und kann aus Glas bestehen, das wahlweise mattiert oder klar ausgeführt ist. Außerdem ist aus der US 5 343 375 ein Leuchtmittel bekannt, bei welchem im Inneren eines weitgehend rohrförmigen Gehäuses eine Mehrzahl von Leuchtdioden angeordnet ist und bei welchem das Gehäuse aus einem Wandbefestigungsteil und einem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Abdeckteil besteht. Im Inneren des Gehäuses sind bei diesem vorbekannten Leuchtmittel Halterungen für die Leuchtdioden angeordnet, die wiederum an dem Wandbefestigungsteil befestigt sind.
• Bei den aus dem Stand der Technik vorbekannten rohrförmigen LED-Leuchtmitteln ist nachteilig, daß diese entweder aufwendig konstruiert sind oder daß die Ausleuchtung der Rohroberfläche durch die Leuchtdioden nicht ausreichend gleichmäßig ist.
• Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein rohrförmiges LED-Leuchtmittel bereitzustellen, das einfach herstellbar, montierbar und damit wartungsfreundlich ist und das gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Leuchteigenschaften hat.
• Diese Aufgabe wird bei einem Leuchtmittel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Rohr einen elliptischen Querschnitt aufweist und im Bereich eines Scheitelpunktes abgeplattet ist.
• Die elliptische Formgebung des erfindungsgemäßen Leuchtmittels hat den Vorteil, daß die Leuchtdioden im Inneren des Rohres am Rand des Rohrquerschnitts nahe der Oberfläche im Bereich des Scheitelpunktes des elliptischen Querschnittprofils angebracht werden können, was konstruktiv besonders einfach ist. Dabei ist gleichzeitig eine nahezu vollständige Ausleuchtung der Rohroberfläche gewährleistet. Es ist ferner vorteilhaft, das elliptisch geformte Rohr gemäß der Erfindung im Bereich eines Scheitelpunktes abzuplatten, da dies für die Anbringung von Halterungen für die Leuchtdioden vorteilhaft 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 Lichtausbeute arbeitenden Halbleiterdioden ergibt sich ein gegenüber den üblichen Leuchtstoffröhren erheblich reduzierter Stromverbrauch bei vergleichbarer Helligkeit des Leuchtmittels.
• Leuchtdioden zeigen kaum Verschleißerscheinungen. Mit dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel läßt sich somit ohne weiteres eine Lebensdauer von ca. 100.000 Betriebsstunden (das entspricht etwa 30 Jahren) ohne jede Helligkeitseinbuße erzielen.
• Im Gegensatz zu Glühbirnen und Leuchtstoffröhren ist das erfindungsgemäße Leuchtmittel aufgrund der Verwendung von Leuchtdioden weitgehend stoßunempfindlich. Es besteht somit kaum Bruchgefahr und durch unvorsichtige Handhabung bei der Montage wird die Funktionsfähigkeit in keiner Weise beeinträchtigt.
• Das zum Betrieb einer Leuchtstoffröhre benötigte Vorschaltgerät entfällt bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel vollständig. Die mit wenigen Volt Betriebsspannung arbeitenden Leuchtdioden machen ein kleines Netzgerät erforderlich, welches sehr kompakt aufgebaut sein kann. Durch den Wegfall der sehr massiven Drosselspulen ergibt sich somit als weiterer Vorteil eine erhebliche Gewichtsersparnis.
• Aufgrund der niedrigen Betriebsspannungen unterliegt der Betrieb des erfindungsgemäßen Leuchtmittels keinerlei Auflagen (z. B. Explosionsschutz). Dies ist ein erheblicher Vorteil, da sich somit bei der Beleuchtung in explosionsgefährdeten 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 lichtdurchlässigen Oberflächenbereiche des Rohres aus satiniertem Material bestehen. 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 homogenen lichtemittierenden Fläche. Die einzelnen Lichtquellen sind nicht mehr getrennt voneinander wahrnehmbar.
• Zweckmäßigerweise besteht bei dem Leuchtmittel gemäß der vorliegenden Erfindung das Rohr aus einem zweiteiligen Profil, wobei wenigstens eines der beiden Profilteile lichtdurchlässig ist und wobei die beiden Profilteile derart gestaltet 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, Leuchtdioden nach Bedarf auszutauschen, um die Leuchtfarbe den jeweiligen Erfordernissen 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 Herstellung und Montage des erfindungsgemäßen Leuchtmittels wird erheblich vereinfacht, 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 Platinenhalterungen 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 vorteilhaft, wenn es an einem mit elektrischen Kontakten versehenden Rohrhalter befestigbar ist, wobei die Kontakte des Rohrhalters mit den elektrischen Kontakten des Leuchtmittels in Verbindung treten und dessen Stromversorgung gewährleisten. Eine derartige Halterung ist mit den bei Leuchtstoffröhren üblichen Fassungen, die gleichzeitig zur Halterung und zur Kontaktierung dienen, vergleichbar.
• Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel 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 Verbindungselemente der Rohrhalterung in am Außenumfang des Rohres angebrachte Ausnehmungen formschlüssig eingreifen. Es ist damit ein besonders einfach zu handhabendes Montagesystem für das erfindungsgemäße Leuchtmittel realisierbar, das aus einem zu geringen Kosten herstellbaren Profilteil besteht. Dieses Profilteil weist eine Anlagefläche für die oben beschriebene Abplattung des Rohres auf, so daß zusammenwirkend mit den Verbindungselementen, die das Rohr an der Anlagefläche fixieren, eine sichere und stabile Halterung gebildet wird. Die Rohrhalterung kann mit einfachen Befestigungsmitteln, 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.
• 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 beispielsweise benötigt, um die für den Betrieb der Leuchtdioden benötigte Niederspannung 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 bereitzustellen.
• Besonders zweckmäßig ist es, für das Rohr des erfindungsgemäßen Leuchtmittels beidseitig satiniertes Acryl zu verwenden. Gemeint sind damit Polyacrylate, wie beispielsweise Plexiglas, welche glasklar sind und sehr gute optische Eigenschaften haben, was für das erfindungsgemäße Leuchtmittel vorteilhaft 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 Beständigkeit 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:
• 1 schematische Darstellung eines rohrörmigen LED-Leuchtmittels im Querschnitt;
• 2 rohrförmiges LED-Leuchtmittel im Längsschnitt;
• 3 Querschnitt durch ein rohrförmiges LED-Leuchtmittel mit zweiteiligem Rohrprofil;
• 4 erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit elliptischem Rohrquerschnitt;
• 5 Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel mit zweiteiligem elliptischen Rohrprofil.
• Die 1, 2 und 3 zeigen Leuchtmittel der aus dem Stand der Technik vorbekannten Art.
• In der 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 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 3 dargestellten Leuchtmittel 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 gleichmäßig leuchtend erscheint, ohne daß die Dioden als einzelne Leuchtpunkte erkennbar werden. Das Profilteil 7 weist Haltenasen 8 auf, welche von den Schenkelenden des oberen Profilteils 6 hinterfaßt werden. Auf diese Weise entsteht eine feste aber lösbare Verbindung. Das obere Profilteil 6 kann von dem unteren Profilteil 7 getrennt werden, indem das obere Profilteil 6, welches elastisch verformbar ist, entsprechend aufgeweitet wird. An dem Profilteil 7 ist eine Platinenhalterung 9 angebracht, auf welche mit Leuchtdioden bestückte Platinen 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 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 gewährleistet. Der elliptische Rohrquerschnitt ist im Bereich der Halterung 9 abgeplattet, wobei das einteilige Rohrprofil so gestaltet ist, daß die Halterung 9 in diesem Bereich des Rohrinneren gut fixierbar ist.
• Die 4 zeigt des weiteren eine Rohrhalterung 14, mit einer Anlagefläche 15, an der die Abplattung 16 des Rohres 1 zur Anlage kommt. Parallel zur Längserstreckung des Rohres 1 sind seitlich der Anlagefläche 15 elastisch federnde Verbindungsarme 17 angebracht, die an ihren Enden eine Verdickung 18 aufweisen, 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 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 4 hat den Vorteil, daß es absolut wasserdicht verschließbar ist. Demgegenüber zeigt die 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 3 dargestellten zweiteiligen Profil. Das in der 5 dargestellte Ausführungsbeispiel findet bevorzugt Anwendung im Innenraumbereich mit den oben beschriebenen Vorteilen bezüglich der verbesserten Reparatur- und Montagemöglichkeiten.

Claims (13)

1. Leuchtmittel mit einem wenigstens teilweise lichtdurchlässigem Rohr (1), wobei im Inneren des Rohres (1) eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen elliptischen Querschnitt aufweist und im Bereich eines Scheitelpunktes abgeplattet 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 bestückte Platinen (10) befestigbar sind.
6. Leuchtmittel nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, 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 Leuchtdioden (2) kontaktiert werden.
8. Leuchtmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an einem mit elektrischen Kontakten versehenen Rohrhalter befestigbar ist, wobei die Kontakte des Rohrhalters mit den elektrischen Kontakten (5) des Leuchtmittels in Verbindung treten und dessen Stromversorgung gewährleisten.
9. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Rohres (1) im Bereich der Abplattung (16) Halterungen (9) angeordnet 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.
10. Leuchtmittel nach Anspruch 9, 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.
11. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Rohrinneren im Bereich der Leuchtdioden (2) angeordneten Reflektor (20).
12. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in das Rohr (1) integrierten Spannungswandler.
13. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) wenigstens teilweise aus beidseitig satiniertem Acrylglas besteht.