DE102010039012A1 - LED-Lampe - Google Patents
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Abstract
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung geht aus von einer LED-Lampe. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine mit einer solchen LED-Lampe ausgestattete Leuchte.
- Stand der Technik
- Dokument
GB 2 465 966 A - Darstellung der Erfindung
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Lampe zu schaffen, die sich durch guten Beruhrschutz und hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
- Weiterhin wird mit der Erfindung eine LED-Leuchte geschaffen, die eine LED-Lampe mit einer solchen Ausgestaltung aufweist.
- Die erfindungsgemäße LED-Lampe ist als Leuchtstofflampen-Retrofit-LED-Modul einsetzbar und zeichnet sich durch hohen Wirkungsgrad und geringe thermische Belastung aus. Weiterhin bietet sie guten Berührschutz gegenüber spannungsführenden Teilen.
- Der Wirkungsgrad des Systems, in Lumen/W, ist hoch und insbesondere besser als derjenige der zu ersetzenden Leuchtstofflampe, wobei zugleich auch eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist. Es werden keine speziellen Wandler, z. B. Spannungs-Wandler mit sehr niedrigen Ausgangsspannungen von weniger als 50 V (SELV, Safe Extra Low Voltage) benötigt, deren Wirkungsgrad haufig unzureichend ist.
- Indem der Wandler in einem den Wandler vollstandig umschließenden Gehäuse aus elektrisch nicht leitendem Material angeordnet ist, wird eine besonders sichere Anordnung erzielt, da ein berühren von spannungsführenden Teilen des Wandlers sicher ausgeschlossen wird.
- Es ist vorteilhaft, wenn das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehäuseteile miteinander verrastet sind. Dadurch kann der Wandler einfach in das Gehause eingefuhrt und dieses verschlossen werden. Die Verrastung ist nicht ohne weiteres, insbesondere nicht ohne spezielles Werkzeug, besonderen Krafteinsatz und/oder Zerstorung des Gehauses lösbar, wodurch der Zugang zu spannungsführenden Teilen weiter erschwert wird.
- Zweckmäßigerweise ist das Gehause zur Aufnahme einer aus dem Gehäuse vorstehenden LED-Platine ausgelegt und weist einen Vorsprung auf, der einen spannungsführenden, mit dem Wandler verbundenen Federkontakt elastisch an die LED-Platine andrückt. Dadurch wird eine einfache Kontaktierung der LED-Platine ermöglicht, die gleichzeitig eine gute Abschirmung spannungsfuhrender Teile der LED-Platine und des Treibers ermoglicht.
- Indem das Gehause mit einer optional in Form eines Rasthakens ausgebildeten Verrastung zur Verrastung mit einem Kühlkorper ausgebildet ist, wird eine einfache Montage der Lampe ermoglicht sowie eine sichere mechanische Verbindung zwischen Gehause und Kuhlkorper. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da üblicherweise die LED-Platine auf dem Kuhlkorper angeordnet ist und durch eine sichere mechanische Verbindung zwischen Kühlkörper und Gehäuse sichergestellt wird, dass nicht unbeabsichtigt spannungsführende Teile der LED-Platine berührbar sind.
- Es ist weiterhin zweckmaßig, wenn mindestens zwei LED-Platinen vorgesehen sind, die elektrisch vorzugsweise mittels einer Steckverbindung miteinander verbindbar sind. Dadurch können auch größere LED-Lampen einfach hergestellt werden, für die Einzelplatinen in hinreichender Größe oder Form nicht oder nur mit großem Aufwand herstellbar sind. Eine Steckverbindung bietet, beispielsweise im Vergleich zu angeloteten Drahtverbindungen, zudem besonders guten Schutz vor Berührung spannungsfuhrender Teile.
- Eine besonders vorteilhafte Ausfurhungsform stellt eine LED-Lampe dar, die mindestens eines der nachfolgenden Merkmale aufweist:
der Wandler weist einen Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller auf,
die LED-Lampe ist als Retrofit-Modul als Ersatz einer Leuchtstofflampe ausgebildet,
es ist eine Sicherung zur Verbindung zweier Anschlüsse der LED-Lampe miteinander, vorzugsweise als Ersatz fur einen Starter einer Leuchtstofflampe, vorgesehen,
zwei Anschlusse (14 ,15 ) der LED-Lampe sind durch eine Kurzschlussleitung (13 ) miteinander verbunden. - Ein derartiger Wandler ist besonders effektiv. LED-Lampen die als Retrofit-Module zum Ersatz einer Leuchtstofflampe ausgebildet sind, sind besonders einfach einsetzbar, da dadurch vorhanden Leuchten für Leuchtstofflampen weitergenutzt werden können. Lampen für diese Leuchten müssen besondere Anforderungen an die Sicherheit erfüllen, so dass die Erfindung bei diesen Lampen besonders vorteilhaft zum Einsatz kommt. Die Sicherung dient zur Vermeidung gefährlich hoher Ströme, die die LED-Lampe beschädigen oder den Benutzer gefährden konnten. Ersetzt sie einen Starter, wird ein besonders einfacher Aufbau erreicht und bei einer Beschädigung der Sicherung kann diese einfach ausgetauscht werden.
- Indem der Kühlkörper einen flachen Abschnitt und optional einen im Querschnitt halbrunden Außenabschnitt zur effektiven Wärmeabfuhr aufweist, wobei die LED-Platine an den flachen Abschnitt des Kühlkörpers elastisch angedrückt ist, wird eine besonders einfache Befestigung der LED-Platine auf dem Kühlkorper mit einem gleichzeitig besonders guten Warmeubergang erzielt. Durch die elastische Anpressung wird außerdem eine Beschädigung der Platine vermieden, was auch aus Sicherheitsaspekten, beispielsweise aufgrund des Kontakts spanungsführender Bauteile mit einem elektrisch leitenden Kuhlkorper, wünschenswert ist. Der halbrunde Außenabschnitt ermoglicht eine einer herkömmlichen Leuchtstofflampe ahnliche Formgebung.
- Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem flachen Abschnitt und der LED Platine eine Isolierfolie angeordnet ist. Damit sind die LED-Platine und der Kuhlkorper elektrisch voneinander isoliert, was insbesondere dadurch die Sicherheit erhoht, als zuverlassig vermieden wird, dass eine elektrische Spannung an dem Kuhlkörper anliegt, die zu einer Gefahrdung bei einer Beruhrung durch den Benutzer fuhren könnte.
- Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die LED-Platine auf den flachen Abschnitt durch eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Spange elastisch angedrückt ist. Dies ermoglicht eine sichere Halterung der LED-Platine mit einfachen Mitteln, wobei durch die Isolationseigenschaft der Spange die Sicherheit weiter verbessert wird, da die von der Spange abgedeckten Bereiche der Platine somit vor Berührung geschutzt sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Spange große Teile der LED-Platine abdeckt, insbesondere annähernd die ganze Oberfläche, beispielsweise, indem nur die Strahlungsaustrittsflachen der LEDs freigelassen sind oder – bei Verwendung einer durchsichtigen Spange – die auch die LEDs überdeckt sein können.
- Ein besonders einfacher Aufbau wird erzielt, wenn die LED-Platine in eine Nut des Kuhlkörpers eingesetzt ist und die Spange in einer Aussparung des Kühlkörpers gehalten ist. Dies ermoglicht insbesondere einen Berührschutz der Kante der Platine und einen sicheren Halt der Spange und somit einen besonders sicheren Aufbau der LED-Lampe. Ein besonders einfacher Aufbau mit hohem Beruhrschutz wird erzielt, indem die Nut des Kuhlkorpers zur Halterung der LED-Platine gleichzeitig als Aussparung zur Halterung der Spange ausgebildet ist.
- Indem die elektrischen und elektronischen Bauteile auf einer Platine derart angeordnet sind, dass sie zum Rand der Platine einen Abstand von mehr als 6 mm aufweisen, wird ebenfalls eine erhohte Sicherheit erzielt, da hierdurch die benotigten Kriech- und Luftstrecken sichergestellt werden können.
- Zweckmaßigerweise sind die Leuchtdioden in Reihe geschaltet sind und zu jeder Leuchtdiode eine Zenerdiode antiparallel geschaltet. Durch die Reihenschaltung können die LED mit einer hohen Versorgungsspannung betrieben werden, was den Wirkungsgrad erhoht. Die Zenerdioden verhindern, dass bei Ausfall einer LED die gesamte Lampe ausfällt, wodurch kein Austausch notig wird, der eine erhöhte Sicherheitsgefahr darstellt, da dabei die Gefahr, spannungsfuhrende Teile zu berühren, besonders hoch ist.
- Die Aufgabe wird ebenfalls gelost durch eine LED-Leuchte, mit einer erfindungsgemäßen LED-Lampe und optional einer mit dem Wandler in Reihe geschalteten Drossel und/oder einer einen Starter ersetzenden Sicherung. Eine LED-Leuchte mit einer erfindungsgemäßen LED-Lampe ist gemäß den für die LED-Lampe benannten Vorteilen besonders sicher und wirtschaftlich betreibbar. Die Positionierung der Sicherung in der Leuchte erleichtert deren Einbau und Austausch. Die Positionierung der Drossel und/oder der Sicherung spart Platz in der LED-Lampe, wodurch diese beispielsweise mehr Leuchtdioden aufnehmen kann. Auch aus Sicherheitsaspekten ist diese Anordnung vorteilhaft, da damit der Strom, der in die Leuchte fließt, begrenzt werden kann.
- Vorteilhaft ist ein Verfahren zum Erfassen der Alterung einer LED-Lampe, insbesondere entsprechend der Erindung, bei dem die an der Anordnung von Leuchtdioden abfallende Spannung gemessen wird, und aus dem Messergebnis auf den Alterungszustand der LED-Lampe geschlossen wird. Dadurch wird ein unnotiger und mit Sicherheitsrisiken verbundener verfruhter Austausch der Lampe ebenso vermieden, wie ein zu langer Betrieb mit reduzierter Leuchtstarke, was ebenfalls Sicherheitsgefahren im zu beleuchtenden Bereich bedeuten kann.
- Zweckmaßigerweise wird die gemessene Spannung mit einem Referenzwert verglichen wird und aus dem Vergleichsergebnis ermittelt, ob die LED-Lampe ihr Lebensdauerende erreicht hat. Dies ist ein besonders einfaches Verfahren.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung, insbesondere bei der Anordnung einer elektrisch isolierenden Spange auf der Oberseite der LED-Platine und der Anordnung einer Isolierfolie zwischen LED-Platine und Kuhlkörper ist eine Konstruktion vorgeschlagen, die eine doppelte und/oder verstarkte Isolation gegenüber spannungsführenden Teilen einfach ermöglicht und zugleich die thermische Kopplung und damit die Kühlung der LED-Lampe und ihrer Leuchtdioden verbessert. Die Konstruktion ist einfach ausfuhrbar, so dass nahezu alle aufwendigen Verdrahtungen und/oder Verkabelungen entfallen konnen. Die konstruktive Ausgestaltung kann mit einer Vielzahl möglicher Wandlertopologien ausgestaltet werden und beispielsweise bis zu einer Betriebsspannung auf der Seite des LED-Anschlusses von 500 V oder mehr betrieben werden.
- Der jeweilige Wandlertyp kann je nach zu ersetzendem Leuchtstofflampentyp im Hinblick auf die Erzielung bester Systemperformance ausgewahlt werden, wobei z. B. für lange Module, die eine Leuchtstofflampe L58W ersetzen sollen, Hochsetzsteller (Boost Converter) gewahlt werden konnen, während beispielsweise für kurze Lampen wie etwa L18W-Module, ein Tiefsetzsteller-Wandler (Buck Converter) verwendet werden kann.
- Generell zeichnet sich die Erfindung durch einen hohen Wirkungsgrad des Systems aus und erlaubt eine sichere Trennung von spannungsführenden Teilen zu beruhrbaren Teilen. Eine sehr einfache kostensparende Montage ist möglich, wobei die Erfindung unabhangig von der jeweiligen Wandlertopologie (Buck Converter, Boost Converter, Passiver Wandler, SELV) eingesetzt werden kann. Ausfuhrungsbeispiele erlauben eine hohe thermische Wärmeabfuhrung, die besser als diejenige von LED-Modulen in Glaskolben ist, wobei zugleich erhöhte Lebensdauer der LED-Lampe erzielt wird. Ferner ergibt sich erhöhte Sicherheit z. B. im Vergleich zu LED-Modulen in Glaskolben mit der Gefahr eines Glas- oder Rohrenbruchs und nachfolgender Beruhrbarkeit von spannungsfuhrenden Teilen.
- Eine erfindungsgemäße LED-Lampe kann beispielsweise als Leuchtstofflampen-Retrofit-LED-Modul für die Sicherheitsklasse SKII eingesetzt werden.
- Gemaß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen der Alterung einer LED-Lampe bereitgestellt. Hierbei wird die an der Anordnung von Leuchtdioden abfallende Spannung gemessen, und aus dem Messergebnis auf den Alterungszustand der LED-Lampe geschlossen. Der gemessene, altersabhangige Spannungsabfall ist ein guter Indikator für die Alterung und damit fur die zu erwartende Restlebensdauer der LED-Lampe oder fur das Erreichen des Lebensdauerendes. Hierbei kann die gemessene Spannung mit einem Referenzwert verglichen werden, und aus dem Vergleichsergebnis ermittelt werden, ob die LED-Lampe ihr Lebensdauerende erreicht hat oder zu erreichen droht. Die Messung des Spannungsabfalls, der Vergleich und die Auswertung können automatisch erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die von der LED-Lampe bei normaler Spannungsspeisung generierte Lichtstarke gemessen und mit einem Vergleichswert verglichen werden. Aus dem Spannungsabfall und/oder dem Absinken der Lichtstärke unter den Vergleichswert kann das (baldige) Erreichen des Lebensdauerendes erkannt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED-Lampe, -
2 eine schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Konstruktion einer LED-Lampe, -
3 ein Ausfuhrungsbeispiel mit mehreren LED-Platinen, -
4 einen Querschnitt eines Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen LED-Lampe im Bereich der Lampenfassungen, -
5 eine Ausführungsform einer bei Ausfuhrungsbeispielen der erfindungsgemaßen LED-Lampe einsetzbaren Platine, und -
6 ein Ausführungsbeispiel einer bei der erfindungsgemaßen LED-Lampe einsetzbaren Verschaltung. - Bevorzugte Ausführung der Erfindung
- In
1 ist ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Lampe (Leuchtdiodenlampe)1 gezeigt, die als Ersatz fur eine herkömmliche Leuchtstofflampe ohne Umbaumaßen geeignet und in eine eigentlich zur Aufnahme einer Leuchtstofflampe, z. B. einer L36W-Leuchtstofflampe, ausgelegte herkommliche Kontaktanordnung oder Fassung bzw. Leuchte einsetzbar ist. Die LED-Lampe1 stellt bei diesem Ausführungsbeispiel also eine Retrofit-LED-Lampe, z. B. eine L36W-Retrofit-LED-Lampe, dar. - Zwischen zwei an das offentliche Stromnetz anschließbaren Spannungsnetzanschlussen
2 ,16 ist eine Reihenschaltung aus einer gegebenenfalls auch uberbruckbaren oder entfernbaren Drossel3 und der LED-Lampe1 geschaltet. Die LED-Lampe1 weist Kontakte oder Fassungen4 ,5 ,14 ,15 auf, die der üblichen Anordnung und Ausgestaltung der Kontakte oder Fassungen der zu ersetzenden Leuchtstofflampe entsprechen. Der Kontakt4 ist mit der Drossel3 verbunden, während der Kontakt14 an den Netzanschluss16 angeschlossen ist. Die Kontakte4 ,5 sind mit einem Wandler6 verbunden, der bei diesem Ausführungsbeispiel einen Hochsetzsteller mit Leistungsfaktorkorrektur (PFC, Power Factor Correction) aufweist und eine Ausgangsspannung von z. B. 400 bis 500 V generieren kann. Der Wandler6 ist mechanisch mit einem z. B. als Kühlkorper7 oder in sonstiger Form ausgebildeten Trager in losbarer Weise fest verbunden. Der Kuhlkörper7 stutzt eine vorzugsweise als LED-Trager ausgebildete Platine9 mechanisch ab, auf der Leuchtdioden (LEDs)49 angeordnet sind. Die Platine9 liegt auf dem Kühlkörper7 auf und wird durch eine Klammer46 (siehe4 ) gehalten. Der Wandler6 ist mit der Platine9 zur Stromspeisung der Leuchtdioden49 elektrisch kontaktiert. Oberhalb des Platine9 ist eine lichtdurchlassige Abdeckung8 angeordnet, die als Scheibe, als Halbzylinder oder, wie in2 gezeigt ist, als im Querschnitt runde oder halbrunde Kappe (siehe Abdeckung40 ) ausgebildet sein kann und vorzugsweise an beiden Langsseiten mit dem Kuhlkorper7 verbunden ist. Am anderen, von dem Wandler6 abgewandten Ende der Platine9 und/oder des Kühlkörpers7 ist ein Gehause12 angeordnet, das eine Brücke oder einen Teil des Gehäuses der LED-Lampe1 bildet und einen Kurzschlusspfad13 enthält, der die Kontakte14 ,15 kurzschließt. - Die Kontakte
5 ,15 sind uber eine Leitung10 miteinander verbunden, in die eine Sicherung11 eingefügt ist. Die Sicherung11 ersetzt einen bei einer Leuchtstofflampe jeweils vorgesehenen Starter und ist so ausgestaltet, dass sie in die Starterfassung einsetzbar sein kann. Alternativ kann die Sicherung11 auch an anderer Stelle der Platine oder der LED-Lampe1 angeordnet werden. - Das Ausfuhrungsbeispiel gemaß
1 kann z. B. 100 bis 250, im konkreten Fall 143 Leuchtdioden aufweisen, die in Reihe geschaltet sind. Das Ausfuhrungsbeispiel stellt damit ein LED-Retrofit-Modul mit Leistungsfaktorkorrektur als Ersatz fur eine L36W-Leuchtstofflampe dar, das sich durch verbesserten Wirkungsgrad und lange Lebensdauer auszeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist keine Verdrahtung erforderlich und es genugt ein einfacher Treiber als Wandler6 . Anschlussmöglichkeiten konnen auf einer Seite der Platine9 z. B. in Form eines Stecksystems vorgesehen sein. Die Leuchtdioden49 konnen mittels der Platine9 einfach an einen Kuhlkörper, z. B. an den Kuhlkorper7 , angebunden werden, so dass keine heißen Stellen (Hot Spots) auftreten. - In
2 ist ein Ausführungsbeispiel des in1 dargestellten Wandlers6 gezeigt. Die Konstruktion gemäß2 zeichnet sich dadurch aus, dass die Baugruppen steckbar und/oder einrastend sind, was einfachste Montage und hohe konstruktive und elektrische Sicherheit gewahrleistet. Der Wandler6 ist gemäß2 von einem zweiteiligen Kunststoff-Gehause20 umschlossen, das aus zwei ineinander einrastenden Gehäuseteilen20a ,20b besteht, die ineinander einschiebbar sind. Die aus Kunststoff oder sonstigem elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Gehäuseteile20a ,20b bilden gegenüber den spannungsführenden Teilen Luft- oder Kriechstrecken aus, so dass das Gehäuse20 gefahrlos beruhrbar ist. Das Gehauseteil20a ist mit den Kontakten4 ,5 fest verbunden. - Im Gehause
20 ist eine Wandlerplatine21 angeordnet, die uber Leitungen22 mit den Kontakten4 ,5 elektrisch leitend verbunden ist. Auf der Wandlerplatine21 sind die vom Wandler benötigten elektrischen Bauteile, wie etwa eine Drossel23 oder ein beispielsweise als Elektrolytkondensator ausgebildeter Kondensator24 , angeordnet. Die Wandlerplatine21 setzt die über die Kontakte bzw. Anschlusse4 ,5 zugefuhrte Eingangsspannung in eine entsprechende Ausgangsspannung um, die je nach Bedarf und Anzahl der zu versorgenden Leuchtdioden tiefer oder höher als die Eingangsspannung sein kann, und an einem an der Wandlerplatine21 angebrachten Ausgangsanschluss25 abgegeben wird. - Das Gehause
20 kann einen runden oder rechteckigen Querschnitt oder sonstigen, zur Aufnahme der Wandlerplatine21 und der elektrischen Komponenten geeigneten Querschnitt aufweisen. Das Gehauseteil20b ist mit einer quer zur Wandlerplatine21 verlaufenden Vertiefung26 versehen, die einen Kühlkörper7a aufnehmen kann und diesem mechanische Stabilität verleiht. Der Kühlkörper7a kann mit dem in2 schematisch dargestellten Kuhlkorper7 direkt oder thermisch leitend verbunden sein, so dass eine effektive Gesamtkuhlung der Wandlerkomponenten und der Leuchtdioden49 erzielt wird. Der Kühlkorper7 ist unterhalb einer der LED-Platine9 entsprechenden LED-Platine35 in der in1 gezeigten Weise angeordnet. Das Gehauseteil20b weist ferner an seiner in Richtung zu einer LED-Platine35 weisenden, den Kontakten4 ,5 abgewandten Stirnseite, einen nasenformigen Vorsprung27 auf, der mit Ausnahme einer nach unten zur LED-Platine35 weisenden Öffnung28 vollständig geschlossen ist. Die LED-Platine35 kann die in1 gezeigte LED-Platine9 sein. - Der Vorsprung
27 dient als Kontaktbügel, der eine als Metallfeder29 ausgebildete elektrisch leitende Kontaktzunge (Federkontakt) auf die LED-Platine35 druckt. Die Metallfeder29 ist mit dem Ausgangsanschluss25 der Wandlerplatine21 elektrisch verbunden und in der gezeigten Weise gekrümmt so ausgebildet, dass sie durch den nasenförmigen Vorsprung27 intern verlauft und mit einer U-formigen Abwinklung durch die Öffnung28 nach unten austretend auf die LED-Platine elektrisch leitend und elastisch angedruckt wird. Durch den Vorsprung27 wird die Metallfeder29 mit ausreichendem Kontaktdruck auf einen leitenden Abschnitt (Kontaktflache)9a der LED-Platine35 angedrückt, wobei der Vorsprung27 zugleich die elektrische Isolation der Metallfeder29 gegenüber der Umgebung sicherstellt. - Der Kuhlkörper
7 , oder alternativ die LED-Platine35 , kann mit der Wandlerplatine21 über eine Führung30 mechanisch verbunden sein, beispielsweise durch Einrasten, Verkleben oder durch gleitverschiebliche Aufnahme. In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Gehauseteil20b einen vorzugsweise aus Kunststoff oder sonstigem Material bestehenden Schnapper31 auf, der als Rastnase ausgebildet ist und in eine entsprechende Aussparung32 des Kuhlkorpers7 35 einrasten kann. Zum Einrasten muss lediglich der Kühlkörper7 , oder alternativ die LED-Platine35 , in die Führung30 unter Durchtritt durch eine entsprechende Öffnung des Gehauseteils20b so weit eingeschoben werden, bis der Schnapper31 in den Kuhlkorper7 einrastet. Hierbei erfolgt zugleich automatisch die elektrische Kontaktierung der LED-Platine35 durch die Metallfeder29 . Da die Metallfeder29 lediglich im Bereich der Öffnung28 austritt und dort unterseitig durch die LED-Platine35 sowie oberseitig und randseitig durch den Vorsprung27 elektrisch vollstandig abgeschirmt ist, ist hoher Beruhrschutz gegenüber elektrischen Spannungen gegeben. - Mittels des Schnappers
31 lässt sich die Kappe, d. h. der Gehäuseteil20b , in den mit dieser verbundenen Kuhlkorper7 (siehe1 ,4 ) bzw. in eine entsprechende Aussparung32 desselben einschnappen bzw. einrasten, so dass keine Schrauben notwendig sind und eine vollstandige elektrische Isolation erzielt wird. - Bei der Montage ist durch die Metallfeder
29 zugleich automatisch fur die Spannungsversorgung der LED-Platine35 gesorgt, so dass ein Anlöten von Drahten entfallen kann. - Bei dem in den
1 ,2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist das Gehäuse20 bzw. der Wandler6 uber einen oder mehrere Schnapper32 an dem Kuhlkörper7 fixiert und gehalten. Ebenso kann das weitere Gehause12 , das die Fassungen14 ,15 trägt, 6 über einen oder mehrere Schnapper an dem Kuhlkörper7 fixiert und gehalten werden. Der Kühlkörper7 bildet die feste Verbindung, mit der die beiden Gehäuse (Gehauseteile)20 ,12 , das heißt der Wandler6 und der gegenuberliegende Fassungsträger, und damit das gesamte LED-Lampenmodul, fixiert und stabilisiert sind. Die LED-Platine35 ragt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht in die Gehäuse12 ,20 hinein. - In
3 ist ein Ausfuhrungsbeispiel gezeigt, das eine Verbindung mehrerer LED-Platinen ermöglicht. Sofern eine Vielzahl von LED-Platinen je nach gewünschter Lichtstärke untergebracht werden soll, kann es auch aus mechanischen oder platztechnischen Gründen bzw. zur Erzielung gleichmaßiger Helligkeitsverteilung wunschenswert sein, die Leuchtdioden auf zwei oder mehr Platinen anzuordnen. Die elektrische und mechanische Verbindung von zwei oder mehr LED-Platinen kann durch Löten oder in sonstiger Weise realisiert werden, wird aber vorzugsweise bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß3 in Form einer elektrischen Steckverbindung implementiert. Die LED-Platine35 weist hierzu einen randseitig angeordneten Stecker36 auf, der in eine entsprechende elektrische Buchse37 auf einer LED-Platine38 eingreifen kann. Die LED-Platinen35 und38 konnen damit in einfacher Weise durch in Längsrichtung erfolgendes Zusammenschieben elektrisch miteinander verbunden werden. Die Anordnung von Buchse und Stecker auf den Platinen35 ,38 kann auch umgekehrt werden. Ebenso konnen beide LED-Platinen in gleichartiger Weise mit weiteren Platinen verbunden werden, um einen Verbund aus drei oder mehr Platinen bereitzustellen. - In
4 ist ein Querschnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel einer LED-Lampe dargestellt, die z. B. die Ausgestaltung gemaß den1 bis3 aufweisen kann. Die LED-Lampe gemäß4 weist einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf und umfasst eine LED-Platine, z. B. die LED-Platine35 gemaß den2 ,3 oder die LED-Platine9 gemaß1 , sowie eine im Wesentlichen transparente oder lichtdurchlassig eingefärbte, im Querschnitt halbrundformige Abdeckung40 auf, die der in1 gezeigten Abdeckung8 entspricht und mit auf beiden Seiten der Abdeckung40 angebrachten, festen oder vorzugsweise elastischen, hakenförmigen Rastnasen41 in als Aufnahmen dienende Ausnehmungen42 zur Verrastung eingreifen kann. Die Ausnehmungen42 sind an dem Kuhlkorper7 ausgebildet, so dass eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Kuhlkörper7 und der Abdeckung40 sichergestellt ist. Der Kuhlkörper7 umfasst einen im Querschnitt halbrunden oder halbkreisformigen, gut warmeleitenden, z. B. metallischen Außenkorpus44 , mit dem ein vorzugsweise ebenfalls gut warmeleitender, optional elektrisch nicht leitender Rahmenabschnitt43 verbunden ist. Der Rahmenabschnitt43 ist mit dem Außenkorpus44 fest verbunden und tragt nach innen vorspringende Vorsprünge42a , die zwischen sich die jeweiligen Ausnehmungen42 definieren. Die Abschnitte42a ,43 ,44 und gegebenenfalls48 können einstückig, z. B. als Stranggussprofil, aus Aluminium oder einem anderen metallischen oder gut warmeleitenden Material gefertigt sein. - In die Ausnehmungen
42 greift eine aus elektrisch nicht leitendem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehende Spange46 ein, die die LED-Platine35 elastisch federnd nach unten druckt, so dass die LED-Platine35 unter Zwischenlage einer elektrisch nicht leitenden, jedoch thermisch gut leitenden Isolierfolie47 auf einen flachen plattenförmigen Abschnitt48 des Kuhlkorpers7 flachig aufgedrückt wird. Dies gewährleistet eine gute Wärmeleitung zwischen der LED-Platine35 und dem Kuhlkörperabschnitt48 und damit dem Kühlkorper7 . Hierdurch wird die von den LEDs der LED-Platine45 , z. B. LEDs49 , erzeugte Warme effektiv über den Kuhlkorper7 nach draußen abgeführt, so dass die Betriebstemperatur der LEDs49 niedrig gehalten wird und hierdurch hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer gewährleistet werden. Der Kühlkorper7 ist vorzugsweise gegenüber der Umgebung frei, so dass die Warme an die Umgebung abgefuhrt werden kann. Die LED-Platine35 kann beispielsweise eine Dicke von 0,8 mm aufweisen, was effektive Warmeabfuhr gewahrleistet. - Die Kunststoff-Spange
46 kann, quer zur Zeichnungsebene, eine lang gestreckte Ausgestaltung aufweisen, kann aber auch durch einzelne, uber die LED-Platine35 in deren Langsrichtung verteilte Spangen gebildet sein. - Die Spange
46 kann weiterhin an denjenigen Stellen, an denen sich die LEDs49 befinden, durchbrochen sein, so dass die LED's durch die Spange46 in Richtung zur Abdeckung40 vorstehen und eine effektive Lichtabgabe in Richtung zur Abdeckung40 und durch diese hindurch nach außen sicherstellen. Die Spange46 kann ferner auf ihrer zur Abdeckung40 hin zeigenden Seite reflektierend ausgefuhrt sein, so dass eine effektive Lichtabgabe in Richtung zur Abdeckung40 und durch diese hindurch gewahrleistet ist und ferner auch die LED-Platine35 unsichtbar bleibt. - Die LED-Platine
35 ist vorzugsweise in dem zwischen dem plattenförmigen Kuhlkorperabschnitt48 und der Unterseite der Vorsprunge42a gebildeten Raum fest und unverlierbar gehalten und kann z. B. vor fester Verbindung der Abschnitte43 ,44 in den Raum unterhalb der Vorsprünge42a eingebracht werden. - Temperaturmessungen am LED-Modul ergaben, dass der thermische Einfluss der Isolierfolie
47 gering ist, so dass effektive elektrische Isolation durch die Isolierfolie47 erzielt wird, ohne dass der thermische Wärmetransport von der LED-Platine35 zum Kühlkörper43 ,44 ,48 nennenswert beeinträchtigt wird. Die Temperaturdifferenz betrug beispielsweise nur 2°C bei Ausgestaltungen mit und ohne Isolierfolie47 . - Die Montage des LED-Moduls kann, wie aus
4 ersichtlich ist, auch hier ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen, Schrauben oder dergleichen erfolgen. Die Abdeckung40 kann in dem Kühlkörper eingeschnappt werden. Ebenso kann die Spange46 in die Ausnehmungen42 nach Einbringung der LED-Platine35 unterhalb der Vorsprunge42a eingeklipst werden. Damit ist eine einfache kostengünstige Montage sichergestellt und zugleich auch ein guter elektrischer Berührschutz gewahrleistet, da alle spannungsführenden Teile unzugänglich sind. - In
5 ist schematisch und langenverkürzt ein Ausführungsbeispiel eines Leiterplatten-Designs der Platine35 dargestellt, das eine doppelte bzw. verstärkte Isolierung bietet. Das in5 gezeigte Platinen-Layout bietet eine doppelte oder verstärkte Isolierung durch Luft- und/oder Kriechstrecken von mindestens 6 mm bei einer Spannung von 500 V. Die Platine35 umfasst einen an ihrem unteren Rand (gemäß der Darstellung in5 ) ausgebildeten Abschnitt50 , mit dem die Platine35 in eine Kühlkörper-Nut, z. B. die in4 gezeigte, zwischen den unteren Vorsprungen42a und dem plattenförmigen Kuhlkörperabschnitt48 ausgebildete Nut einfuhrbar ist. - Weiterhin weist die Platine
35 einen Abschnitt51 auf, der breiter und höher als 6 mm ist und ohne spannungsfuhrende Komponenten ausgebildet ist. Der Abschnitt51 umgibt, wie aus5 ersichtlich ist, die Platine35 an ihrem gesamten Umfang, d. h. auch links und rechts sowie oberhalb der in5 dargestellten Bestuckungsplatze für die elektrischen Komponenten und Bauteile. - Auf der Platine
35 sind Kontaktflächen52 für die Eingangsspannungsanschlüsse von 0 V und +500 V, eine Kontaktfläche53 für die Montage eines Vorwiderstands R1 von beispielsweise 100 Ω oder einem anderen geeigneten Wert, mehrere Anschluss- bzw. Montageflachen54 fur die Montage der Leuchtdioden (LED1, LED2, ...), mehrere Montageflachen55 für die Anbringung von antiparallel zu der jeweiligen Leuchtdiode geschalteten Dioden, insbesondere Zenerdioden, elektrische Verbindungsleitungen56 und eine Verbindungsleitung57 fur die elektrische Verbindung der gemaß5 rechts außen dargestellten Montageflächen54 ,55 für die Leuchtdiode und Zenerdiode mit der Kontaktflache52 für den Eingangsanschluss von z. B. +500 V angeordnet. Die einzelnen Montageplatze für die jeweils in Reihe geschalteten Leuchtdioden und Zenerdioden sind optional in einem Abstand von z. B. 6 mm oder mehr angeordnet. Die Breite der Platine35 kann beispielsweise 20 bis 25 mm, z. B. 22,8 mm oder beliebige andere geeignete Werte aufweisen. Die Montageplatze fur die elektrischen und elektronischen Komponenten wie Widerstand, Leuchtdioden und Zenerdioden sowie die Kontaktflächen für die Eingangsanschlusse sind vorzugsweise in einer Breite von weniger als 10 mm, z. B. 7,7 mm, angeordnet und erstrecken sich uber eine durch die Anzahl von je Platine vorzusehenden Leuchtdioden bestimmte Länge. Durch diese Ausgestaltung lasst sich eine schmale, langgestreckte Platine realisieren, die sehr gute Isolierung gegenüber der Umgebung und den mit der Platine in Beruhrungen kommenden Komponenten aufweist. - In
6 ist ein elektrisches Schaltbild der Verschaltung der in5 gezeigten Platine35 dargestellt. Der in6 gezeigte Stromlaufplan ist für ein LED-Modul gemaß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung oder einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, das hier mit z. B. 50 bis 250, etwa 143, Leuchtdioden62 ausgestattet ist, die in Reihe mit einem Vorwiderstand61 geschaltet sind. Die Leuchtdioden62 sind seriell zwischen die Eingangsanschlusse60a ,60b gemeinsam mit dem Vorwiderstand61 geschaltet. Da bei einem Ausfall einer Leuchtdiode62 die gesamte Reihenschaltung funktionslos wurde, ist optional jede Leuchtdiode mit einer antiparallel geschalteten Zenerdiode63 uberbrückt, die bei Ausfall (hoch-ohmiger Zustand) der zugeordneten Leuchtdiode62 aufgrund des dann an der Leuchtdiode auftretenden Spannungsabfalls leitend wird und damit die funktionsunfähige Leuchtdiode62 überbrückt. Somit werden die weiteren, funktionsfähigen Leuchtdioden weiterhin mit Strom gespeist und generieren Licht. Der Funktionsausfall beschränkt sich damit ausschließlich auf die funktionsunfähig gewordene Leuchtdiode62 . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß6 entsprechen die Eingangsanschlusse60a ,60b den Kontaktflachen52 gemäß5 . Der Widerstand61 ist am Bestückungsplatz53 der5 angeordnet, wahrend die Leuchtdioden62 und Zenerdioden63 an den Bestuckungs- bzw. Kontaktplätzen54 bzw.55 der5 montiert sind. - Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Erfassen der Alterung einer LED-Lampe, z. B. gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen geschaffen. Hierbei wird die an der Anordnung von Leuchtdioden
49 oder62 , z. B. an den Eingangsanschlussen60a ,60b , abfallende Spannung gemessen, und aus dem Messergebnis auf den Alterungszustand der LED-Lampe geschlossen. Hierbei kann die gemessene Spannung mit einem Referenzwert oder Schwellwert verglichen werden, und aus dem Vergleichsergebnis auf die noch zu erwartende Lebensdauer geschlossen oder ermittelt werden, ob die LED-Lampe ihr Lebensdauerende erreicht hat. Dies kann mit einer Steuereinrichtung automatisch durchgeführt werden, wobei bei Erreichen des Lebensdauerendes ein entsprechendes Warnsignal generiert werden kann. - Alle vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Merkmale lassen sich in beliebiger Weise einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander kombinieren, wodurch jeweils eigenstandige Ausführungsbeispiele der Erfindung realisiert sind. Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein entsprechendes Verfahren zur Montage einer LED-Lampe, bei dem die einzelnen Komponenten in der in den
1 bis6 gezeigten Weise zusammengesteckt oder ohne Notwendigkeit von Schrauben zusammenmontiert werden konnen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- GB 2465966 A [0002]
Claims (15)
- LED-Lampe (
1 ), mit einem Wandler (6 ) und einer mit dem Wandler verbundenen Anordnung von Leuchtdioden (8 ,35 ,49 ), die auf wenigstens einer Platine (9 ,35 ,38 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (6 ) in einem den Wandler (6 ) vollstandig umschließenden Gehäuse (20 ) aus elektrisch nicht leitendem Material angeordnet ist. - LED-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
20 ) zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehauseteile miteinander verrastet sind. - LED-Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
20 ) zur Aufnahme einer aus dem Gehäuse (20 ) vorstehenden LED-Platine (35 ) ausgelegt ist und einen Vorsprung aufweist, der einen spannungsführenden, mit dem Wandler (6 ) verbundenen Federkontakt (29 ) elastisch an die LED-Platine (35 ) andruckt. - LED-Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehause (
20 ) mit einer optional in Form eines Rasthakens (32 ) ausgebildeten Verrastung zur Verrastung mit einem Kuhlkörper (7 ) ausgebildet ist. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei LED-Platinen (
35 ,38 ) vorgesehen sind, die elektrisch vorzugsweise mittels einer Steckverbindung (36 ,37 ) miteinander verbindbar sind. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Anspruche, mit mindestens einem der nachfolgenden Merkmale: der Wandler (
6 ) weist einen Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller auf, die LED-Lampe ist als Retrofit-Modul als Ersatz einer Leuchtstofflampe ausgebildet, es ist eine Sicherung (11 ) zur Verbindung zweier Anschlüsse (5 ,15 ) der LED-Lampe miteinander, vorzugsweise als Ersatz fur einen Starter einer Leuchtstofflampe, vorgesehen, zwei Anschlüsse (14 ,15 ) der LED-Lampe sind durch eine Kurzschlussleitung (13 ) miteinander verbunden. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kühlkorper (
43 ,44 ,48 ), der einen flachen Abschnitt (48 ) und optional einen im Querschnitt halbrunden Außenabschnitt zur effektiven Wärmeabfuhr aufweist, wobei die LED-Platine (9 ,35 ,38 ) an den flachen Abschnitt (48 ) des Kühlkorpers elastisch angedruckt ist. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass durch zwischen dem flachen Abschnitt (
48 ) und der LED Platine (9 ,35 ,38 ) eine Isolierfolie (47 ) angeordnet ist. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED Platine (
9 ,35 ,38 ) auf den flachen Abschnitt (48 ) durch eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Spange (46 ) elastisch angedrückt ist. - LED-Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Platine in eine Nut des Kühlkörpers eingesetzt ist und dass die Spange (
46 ) in einer Aussparung des Kühlkörpers gehalten ist. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen und elektronischen Bauteile auf einer Platine (
9 ,35 ,38 ) derart angeordnet sind, dass sie zum Rand der Platine einen Abstand von mehr als 6 mm aufweisen. - LED-Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (
62 ) in Reihe geschaltet sind und zu jeder Leuchtdiode (62 ) eine Zenerdiode (63 ) antiparallel geschaltet ist. - LED-Leuchte, mit einer LED-Lampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und optional einer mit dem Wandler (
6 ) in Reihe geschalteten Drossel (3 ) und/oder einer einen Starter ersetzenden Sicherung (11 ). - Verfahren zum Erfassen der Alterung einer LED-Lampe, insbesondere nach einem der Anspruche 1 bis 10, bei dem die an der Anordnung von Leuchtdioden abfallende Spannung gemessen wird, und aus dem Messergebnis auf den Alterungszustand der LED-Lampe geschlossen wird.
- Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die gemessene Spannung mit einem Referenzwert verglichen wird, und aus dem Vergleichsergebnis ermittelt wird, ob die LED-Lampe ihr Lebensdauerende erreicht hat.
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