DE102010014972A1

DE102010014972A1 - Leuchte mit konstantstrombetriebenen LED-Leuchtmitteln

Info

Publication number: DE102010014972A1
Application number: DE102010014972A
Authority: DE
Inventors: Gregor Sentočnik; Marko Areh
Original assignee: Grah Automotive doo
Current assignee: Grah Automotive doo
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte (100), wie insbesondre eine Straßenleuchte, mit einer Vielzahl von LED-Leuchtmitteln (D1–Dx; D'1–D'x) und einem LED-Konverter (110), an dem die LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) elektrisch angeschlossen sind. Es ist vorgesehen, dass die LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) zu wenigstens einer unmittelbar an den LED-Konverter (110) angeschlossenen elektrischen Schleife (S1; S2) zusammengefasst und innerhalb dieser elektrischen Schleife (S1; S2) in einer Reihenschaltung angeordnet sind und dass der LED-Konverter (110) dazu ausgebildet ist, diese elektrische Schleife (S1; S2) mit einem Konstantstrom (I1; I2) zu versorgen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Leuchte (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit LED-Leuchtmitteln gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Straßenleuchte mit LED-Leuchtmitteln. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Leuchte bzw. Straßenleuchte.
Unter einer Leuchte wird im Rahmen dieser Erfindung eine Leuchteinrichtung verstanden, die der elektrischen Beleuchtung (Lichtabgabe) dient. Bei einer Leuchte der betreffenden Art wird das zur Beleuchtung benötigte Licht durch eine Vielzahl von LED-Leuchtmitteln erzeugt, die typischerweise in einem Leuchtenkörper angeordnet sind. Derartige Leuchten sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchte der betreffenden Art anzugeben, die eine verbesserte Leuchtcharakteristik aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst von einer Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erstreckt sich gemäß dem nebengeordneten Anspruch auch auf ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Leuchte. Die jeweils abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen.
Die erfindungsgemäße Leuchte weist eine Vielzahl von LED-Leuchtmitteln auf und wenigstens einen LED-Konverter, an dem die LED-Leuchtmittel elektrisch angeschlossen sind. Es ist vorgesehen, dass die LED-Leuchtmittel zu wenigstens einer unmittelbar an den LED-Konverter angeschlossenen elektrischen Schleife zusammengefasst und innerhalb dieser elektrischen Schleife in einer Reihenschaltung angeordnet sind und dass der LED-Konverter dazu ausgebildet ist, diese elektrische Schleife mit einem Konstantstrom zu versorgen.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchte handelt es sich insbesondre um eine Straßenleuchte. Eine Straßenleuchte dient der künstlichen Beleuchtung von Straßen, Plätzen oder sonstigen Freiflächen.
Ein LED-Leuchtmittel ist insbesondere eine Leuchtdiode. Bevorzugt handelt es sich um eine Weißlicht emittierende Leuchtdiode. Ein LED-Konverter ist eine Einrichtung die aus mehreren miteinander verschalteten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen besteht. Dieser LED-Konverter ermöglicht und steuert den Betrieb der LED-Leuchtmittel. Ferner kann der Konverter auch zur Anpassung an ein Stromversorgungsnetz dienen, das insbesondere eine höhere als zum Betrieb der LED-Leuchtmittel erforderliche Spannung aufweist. Eine elektrische Schleife weist zwei Kontaktenden auf, die mit unterschiedlicher Polarität insbesondere direkt an die dafür vorgesehenen elektrischen Anschlüsse (Anschlüsse-Paar) des LED-Konverters angeschlossen werden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Leuchte ist, das hierin eine hohe Anzahl von LED-Leuchtmitteln mit weitgehend gleichbleibender Helligkeit betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Leuchte weist somit eine hohe und konstante Leuchtstärke auf, was zu einer guten Leuchtcharakteristik führt. Da die LED-Leuchtmittel aufgrund der im Wesentlichen konstanten Betriebsbedingungen geschont werden, ergibt sich ferner in vorteilhafter Weise eine hohe Lebensdauer der LED-Leuchtmittel.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mehrere elektrische Schleifen und bevorzugt bis zu fünf elektrische Schleifen vorgesehen sind, die jeweils unmittelbar an den LED-Konverter angeschlossen sind, wobei innerhalb jeder elektrischen Schleife die LED-Leuchtmittel in Reihenschaltung angeordnet sind. Bevorzugt sind am LED-Konverter für jede elektrische Schleife separate elektrische Anschlüsse (Anschlüsse-Paare) vorgesehen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind für jede elektrische Schleife bis zu 30 oder exakt 30 LED-Leuchtmittel, bevorzugt bis zu 50 oder exakt 50 LED-Leuchtmittel, besonders bevorzugt bis zu 100 oder exakt 100 LED-Leuchtmittel und insbesondere bis zu 150 oder exakt 150 LED-Leuchtmittel vorgesehen sind. Bei mehreren elektrischen Schleifen können diese auch eine unterschiedliche Anzahl von LED-Leuchtmitteln aufweisen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sämtliche LED-Leuchtmittel der erfindungsgemäßen Leuchte in einem Tableau (Trägerrahmen) angeordnet sind. Ein solches Tableau stellt eine Baueinheit dar, die z. B. als Ganzes montiert und insbesondere auch ausgewechselt werden kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der LED-Konverter dazu ausgebildet ist, für jede elektrische Schleife eine Konstantstromstärke im Bereich von 100 mA bis 1500 mA zur Verfügung zu stellen. Die jeweils erforderliche Konstantstromstärke richtet sich nach der Anzahl der LED-Leuchtmittel in der elektrischen Schleife und nach der gewünschten Leuchtstärke der in dieser elektrischen Schleife angeordneten LED-Leuchtmittel.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Leuchte wenigstens ein lichtsensitives Messelement (z. B. eine Fotozelle) aufweist, um die Umgebungslichtverhältnisse zu erfassen und dass der LED-Konverter dazu ausgebildet ist, ein von dem lichtsensitiven Messelement erfasstes Umgebungslichtverhältnis bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (zumindest einer elektrischen Schleife und bevorzugt aller elektrischen Schleifen) zu berücksichtigen. Bevorzugt erfolgt die diesbezügliche Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke in einem Regelkreis.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Leuchte wenigstens ein Messelement zur Erfassung der Gesamthelligkeit der LED-Leuchtmittel aufweist und dass der LED-Konverter dazu ausgebildet ist, eine von diesem Messelement erfasste Gesamthelligkeit bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (zumindest einer elektrischen Schleife und bevorzugt aller elektrischen Schleifen) zu berücksichtigen. Bevorzugt erfolgt die diesbezügliche Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke in einem Regelkreis.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Leuchte wenigstens ein Messelement zur Erfassung der Temperatur der LED-Leuchtmittel aufweist und dass der LED-Konverter dazu ausgebildet ist, eine von diesem Messelement erfasste Temperatur bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (zumindest einer elektrischen Schleife und bevorzugt aller elektrischen Schleifen) zu berücksichtigen. Bevorzugt erfolgt die diesbezügliche Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke in einem Regelkreis.
Die Lösung der Aufgabe erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Leuchte, wobei vorgesehen ist, dass wenigstens eine elektrische Schleife aus zusammengefassten und in Reihenschaltung angeordneten LED-Leuchtmitteln von dem LED-Konverter mit einem Konstantstrom betrieben wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung dieses Verfahrens sieht vor, dass der LED-Konverter den Konstantstrom zum Betrieb der wenigstens einen elektrischen Schleife in einem Regelkreis situationserforderlich anpasst. Hierbei können z. B. die Umgebungslichtverhältnisse, die Gesamthelligkeit der LED-Leuchtmittel im Betrieb und/oder die Temperatur der LED-Leuchtmittel im Betrieb bei der Regelung berücksichtigt werden.
Weitere Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorausgehenden Erläuterungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leuchte.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
1 einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Leuchte.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Leuchte insgesamt mit 100 bezeichnet, wobei es sich beispielhaft um eine Straßenleuchte handelt. Die strichpunktierte Umrisslinie repräsentiert z. B. einen Leuchtenkorper der Leuchte 100. Die Leuchte 100 umfasst ein Tableau 120 mit einer Vielzahl von LED-Leuchtmitteln D1 bis Dx und D'1 bis D'x, sowie einen LED-Konverter 110, der mit seinen beiden Anschlüssen 111 und 112 elektrisch an ein externes Versorgungsnetz mit der Versorgungsspannung u angeschlossen ist. Bei der Versorgungsspannung u kann es sich um eine Gleichspannung (bspw. im Bereich von 12 bis 48 V) oder um eine Wechselspannung (bspw. im Bereich von 110 bis 265 V) handeln.
Ferner weist der LED-Konverter 110 mehrere Anschlüsse L1+, L1–, L2+ und L2– auf, an denen die LED-Leuchtmittel D1 bis Dx, sowie D'1 bis D'x elektrisch angeschlossen sind. Der LED-Konverter 110 steuert den Betrieb dieser LED-Leuchtmittel. Ferner dient der LED-Konverter 110 auch zur Anpassung an das externe Versorgungsnetz und fungiert diesbezüglich insbesondre als Spannungswandler und gegebenenfalls auch als Spannungsgleichrichter.
Die LED-Leuchtmittel D1 bis Dx und D'1 bis D'x sind erfindungsgemäß in mehreren elektrischen Schleifen S1 und S2 und innerhalb einer elektrischen Schleife in Reihenschaltung angeordnet. Die elektrischen Schleifen S1 und S2 weisen jeweils zwei Kontaktenden auf, die mit unterschiedlicher Polarität unmittelbar an die dafür vorgesehenen elektrischen Anschlüsse L1+ und L1–, sowie L2+ und L2– des LED-Konverters 110 angeschlossen sind. Idealerweise sind für jede elektrische Schleife S1 und S2 gesonderte elektrische Anschlüsse (Anschlüsse-Paare) am LED-Konverter 110 vorgesehen. Alternativ könnten die elektrischen Schleifen S1 und S2 auch parallel an ein Anschlüsse-Paar des LED-Konverters 110 angeschlossen werden. Die in der 1 gezeigte Leuchte 100 weist beispielhaft zwei elektrische Schleifen S1 und S2 auf. Eine erfindungsgemäße Leuchte kann jedoch auch nur eine elektrische Schleife oder mehr als zwei und bevorzugt bis zu fünf solcher elektrischen Schleifen aufweisen.
Der LED-Konverter 110 versorgt jede elektrische Schleife S1 und S2 mit einem Konstantstrom I1 bzw. I2. Die bereitzustellenden Konstantstromstärken I1 und I2 richten sich nach der gewünschten Leuchthelligkeit bzw. Leuchtstärke und nach der Anzahl der in einer Schleife S1 bzw. S2 zusammengefassten LED-Leuchtmittel D1 bis Dx bzw. D'1 bis D'x. Jede elektrische Schleife weist eine Anzahl von bis zu 150 LED-Leuchtmitteln auf, die innerhalb der betreffenden elektrischen Schleife in einer elektrischen Reihenschaltung angeordnet sind. Die vom LED-Konverter 110 bereitgestellten Konstantstromstärken liegen im Bereich von 100 mA bis 1500 mA.
Mit 130 ist ein Messelement zur Erfassung der im Betrieb erzeugten Gesamthelligkeit der LED-Leuchtmittel D1 bis Dx und D'1 bis D'x bezeichnet. Mit 140 ist ein Messelement zur Erfassung der Betriebs-Temperatur der LED-Leuchtmittel D1 bis Dx und D'1 bis D'x bezeichnet. Mit 150 ist ein lichtsensitives Messelement bezeichnet, das typischerweise außerhalb oder an der Außenseite des Leuchtenkörpers angeordnet ist und dass dazu dient, die Umgebungslichtverhältnisse zu erfassen.
Die von diesen Messelementen 130, 140 und 150 erfassten Messwerte werden als Feedback-Signale dem LED-Konverter 110 zugeführt und dienen der situationserforderlichen Regelung der vom LED-Konverter 110 bereitgestellten Konstantströme I1 und I2 für die einzelnen elektrischen Schleifen S1 und S2. Idealerweise ist vorgesehen, dass jede elektrische Schleife S1 und S2 separat geregelt werden kann. Der Betrieb der LED-Leuchtmittel D1 bis Dx und D'1 bis D'x erfolgt in diesem Fall durch Regelung der Konstantstromstärken I1 und I2. Durch diese Regelung kann eine optimale Leuchtstärke bei gleichzeitigem Temperaturschutz der LED-Leuchtmittel bewerkstelligt werden.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Leuchte 100 wenigstens eine elektrische Schleife mit 30 LED-Leuchtmitteln auf. Die vom LED-Konverter bereitgestellte Konstantstromstärke für diese elektrische Schleife beträgt in diesem Fall ca. 350 mA. Die Versorgungswechselspannung soll im Bereich von 110 bis 265 V liegen.

Claims

Leuchte (100), insbesondre Straßenleuchte, mit einer Vielzahl von LED-Leuchtmitteln (D1–Dx; D'1–D'x) und einem LED-Konverter (110), an dem die LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) elektrisch angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) zu wenigstens einer unmittelbar an den LED-Konverter (110) angeschlossenen elektrischen Schleife (S1; S2) zusammengefasst und innerhalb dieser elektrischen Schleife (S1; S2) in einer Reihenschaltung angeordnet sind und dass der LED-Konverter (110) dazu ausgebildet ist, diese elektrische Schleife (S1; S2) mit einem Konstantstrom (I1; I2) zu versorgen.
Leuchte (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrische Schleifen (S1, S2) und bevorzugt bis zu fünf elektrische Schleifen vorgesehen sind, die jeweils unmittelbar an den LED-Konverter (110) angeschlossen sind, wobei innerhalb jeder elektrischen Schleife (S1, S2) die LED-Leuchtmittel (D1–Dx, D'1–D'x) in Reihenschaltung angeordnet sind.
Leuchte (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je elektrische Schleife (S1; S2) bis zu 30 LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x), bevorzugt bis zu 50 LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x), besonders bevorzugt bis zu 100 LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) und insbesondere bis zu 150 LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) vorgesehen sind.
Leuchte (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) in einem Tableau (120) angeordnet sind.
Leuchte (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Konverter (110) dazu ausgebildet ist, je elektrische Schleife (S1; S2) eine Konstantstromstärke (I1; I2) im Bereich von 100 mA bis 1500 mA zur Verfügung zu stellen.
Leuchte (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein lichtsensitives Messelement (150) aufweist, um die Umgebungslichtverhältnisse zu erfassen und dass der LED-Konverter (110) ausgebildet ist, ein von dem lichtsensitiven Messelement (150) erfasstes Umgebungslichtverhältnis bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke (I1; I2) zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) zu berücksichtigen.
Leuchte (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein Messelement (130) zur Erfassung der Gesamthelligkeit der LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) aufweist und dass der LED-Konverter (110) ausgebildet ist, eine von diesem Messelement (130) erfasste Gesamthelligkeit bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke (I1; I2) zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) zu berücksichtigen.
Leuchte (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein Messelement (140) zur Erfassung der Temperatur der LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) aufweist und dass der LED-Konverter (110) ausgebildet ist, eine von diesem Messelement (140) erfasste Temperatur bei der Bestimmung einer geeigneten Konstantstromstärke (I1; I2) zum Betrieb der LED-Leuchtmittel (D1–Dx; D'1–D'x) zu berücksichtigen.
Verfahren zum Betrieb einer Leuchte (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische Schleife (S1; S2) aus zusammengefassten und in Reihenschaltung angeordneten LED-Leuchtmitteln (D1–Dx; D'1–D'x) von dem LED-Konverter (110) mit einem Konstantstrom (I1; I2) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Konverter (110) den Konstantstrom (I1; I2) zum Betrieb der wenigstens einen elektrischen Schleife (S1; S2) in einem Regelkreis situationserforderlich anpasst.