DE102010040319A1

DE102010040319A1 - LED-Lampe und Betriebsverfahren für eine LED-Lampe

Info

Publication number: DE102010040319A1
Application number: DE102010040319A
Authority: DE
Inventors: Roman Ploner; Ruben Geiger
Original assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-03-08
Also published as: WO2012031926A1; DE112011102969A5

Abstract

LED-Lampe, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, selektiv nach einem Einschaltvorgang der LED-Lampe für einen definierten begrenzten Zeitraum oder bis zum Eintritt eines definierten Ereignisses, das die Steuereinheit erfasst, LED-Leuchtmittel der LED-Lampe in einem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom zu betreiben, dessen Amplitude grösser ist als die eines definierten Nennstroms für den stationären Betrieb, um danach die LED-Leuchtmittel in einem zweiten Betriebsmodus mit dem definierten Nennstrom für den stationären Betrieb zu betreiben.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der LED-Lampen, insbesondere auf dem Gebiet der Retrofit-LED-Lampen.
LED-Lampen werden zunehmend als Ersatz für herkömmliche Glühlampen eingesetzt, wobei an die LED-Lampen zusätzliche Anforderungen gestellt werden.
Beispielsweise besteht die Anforderung, dass bestimmte Temperaturen an einer LED-Lampe bzw. auf der Außenseite eines LED-Lampengehäuses, nicht überschritten werden dürfen, so dass ein Benutzer die LED-Lampe jederzeit berühren kann, um sie zum Beispiel auszutauschen.
Häufig ersetzen die LED-Lampen auch Glühlampen niedriger Wattzahl („Wattage”), die beispielsweise in Korblampen zum Einsatz kommen. Solche Korblampen sind weit verbreitet und üblicherweise z. B. in Kellerräumen, Abstellräumen, Abstellkammern, Lagern oder auf Dachböden angebracht. Glühlampen mit niedriger Wattzahl werden vorzugsweise dort eingesetzt, wo bei einem dauerhaften Betrieb der Lampe nur relativ wenig Wärme an die Umgebung abgegeben wird soll. Hintergrund ist z. B. die Verringerung eines Brandrisikos bei einem längeren Betrieb der Glühlampe, beispielsweise wenn der Benutzer vergisst, eine die Glühlampe abzuschalten.
Nachteilig an der Verwendung der Glühlampen mit niedriger Wattzahl ist jedoch, dass die Helligkeit gering ist, und so mehrere oder zusätzliche Lichtquellen eingesetzt werden müssen, um eine gewünschte Helligkeit zu erzeugen.
Auf der einen Seite sind die LED-Lampen durch die Anforderungen der Berührbarkeit und der geringen Wärmeabgabe also in ihrer Leistung beschränkt.
Andererseits wird vom Benutzer eine hohe Helligkeit der LED-Lampe gewünscht.
Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, eine LED-Lampe sowie ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzustellen, die allen oben genannten Anforderungen genügt.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik GB 1 508 130 A ist es aus dem Gebiet der Gasentladungslampen bekannt, Notlichtgeräte anfangs kurzzeitig mit erhöhter Helligkeit zu betreiben, um so Wendeln einer Gasentladungslampe ausreichend aufzuheizen. Danach wird zur Ressourcenschonung, zur Schonung der Batterie des Notlichtgeräts, der normale Notlichtbetrieb angesteuert und die Helligkeit reduziert.
Im vorliegenden Fall besteht eine Einschränkung jedoch nicht im Hinblick auf eine Wendelaufheizung, sondern in der Temperaturentwicklung der LED-Lampe.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung löst die oben genannte Aufgabe mit einer LED-Lampe und einem Verfahren, wie sie mit den unabhängigen Ansprüchen beansprucht sind. Weiter vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer ersten Ausführungsform stellt die Erfindung eine LED-Lampe bereit, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, selektiv nach einem Einschaltvorgang der LED-Lampe für einen definierten begrenzten Zeitraum oder bis zum Eintritt eines definierten Ereignisses, das die Steuereinheit erfasst, LED-Leuchtmittel der LED-Lampe in einem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom zu betreiben, dessen Amplitude grösser ist als die eines definierten Nennstroms für den stationären Betrieb, um danach die LED-Leuchtmittel in einem zweiten Betriebsmodus mit dem definierten Nennstrom für den stationären Betrieb zu betreiben.
Das Ereignis kann ein Erreichen eines Temperaturwerts sein.
Der erste Betriebsmodus kann von einem Benutzer durch eine Schaltmanipulation gewählt werden.
Der Temperaturwert kann an der LED-Lampe ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann ein Nutzungsverhalten der LED-Lampe ermitteln und den ersten entsprechend des ermittelten Nutzungsverhaltens wählen. Als Nutzungsverhalten kann eine mittlere Benutzungszeitdauer der LED-Lampe ermittelt werden.
Der erste Betriebsmodus kann über eine Schnittstelle, z. B. einen Bus und/oder Schalter, aktiviert werden. Die Aktivierung kann im zweiten Betriebsmodus erfolgen.
Die Dauer des Betriebs im ersten Betriebsmodus kann durch einen Benutzer und/oder adaptiv in Abhängigkeit des Nutzungsverhaltens gewählt werden.
Die LED-Lampe kann eine LED-Retrofit-Lampe sein.
In dem ersten Betriebsmodus kann eine Überhelligkeit an der LED-Lampe erzeugt werden.
Ein Grad der Überhelligkeit kann in dem ersten Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Dauer eingestellt werden, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden soll.
Wobei die Überhelligkeit der LED-Lampe im ersten Betriebsmodus indirekt proportional ist zu der Zeit, in der die LED-Lampe im ersten Betriebsmodus betrieben wird.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer LED-Lampe bereit, mit den Schritten: Betreiben von LED-Leuchtmitteln einer LED-Lampe selektiv nach einem Einschaltvorgang der LED-Lampe für einen definierten begrenzten Zeitraum oder bis zum Eintritt eines definierten Ereignisses, in einem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom, dessen Amplitude grösser ist als die eines definierten Nennstroms für den stationären Betrieb der LED-Leuchtmitteln der LED-Lampe, danach, Betreiben der LED-Leuchtmittel in einem zweiten Betriebsmodus mit dem definierten Nennstrom für den stationären Betrieb, wobei die LED-Lampe eine Steuereinheit aufweist, die das Ereignis erfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt beispielhaft einen Wechsel von einem ersten Betriebsmodus einer LED-Lampe zu einem zweiten Betriebsmodus nach Zeitablauf.
2 zeigt beispielhaft einen Wechsel von einem ersten Betriebsmodus einer LED-Lampe zu einem zweiten Betriebsmodus nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung sieht daher vor, eine LED-Lampe über eine kurze Zeitdauer, zum Beispiel im Bereich von wenigen Sekunden bis zu wenigen Minuten, mit einer hohen Helligkeit, einer Überhelligkeit, in einem ersten Betriebsmodus zu betreiben. Bei einer längeren Einschaltdauer wird die LED-Lampe dann mit einer verringerten bzw. seiner vorgesehenen Helligkeit in einem zweiten Betriebsmodus betrieben. Dabei kann der Wechsel entweder nach einer vorgegebenen Zeit (,open-loop`) oder abhängig von einem Ereignis, z. B. einem Temperatur-Rückführsignal (,closed loop`), erfolgen.
Wie oben beschreiben werden zum Beispiel Glühlampen mit niedriger Wattzahl, zum Beispiel 40 Watt, an Orten eingesetzt an der eine Wärmeabgabe an die Umgebung gering gehalten werden soll. So kann beispielsweise durch den Einsatz einer 100 Watt Glühlampe ein erhöhtes Brandrisiko bestehen, insbesondere dann, wenn die Glühlampe über einen längeren Zeitraum betrieben wird.
Die LED-Lampe kann daher in der Zeit, in der es in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird und in dem viel Licht abgegeben wird, beispielsweise als Ersatz für eine Glühlampe hoher Wattzahl, z. B. 100 Watt, dienen. Bei längerem Betrieb wechselt die LED-Lampe in den zweiten Betriebsmodus, in dem weniger Licht abgegeben wird, z. B. auf dem Niveau einer 40 Watt Glühlampe.
Natürlich ist zu verstehen, dass mit einer LED-Lampe nach der Erfindung nicht nur Lampen niedriger Wattzahl ersetzt werden können. Auch ein Ersatz von Lampen höherer Wattzahl, z. B. einer 100 W Glühlampe, ist vorgesehen. Allgemein ist ein Einsatz in Fällen vorgesehen, in denen eine hohe „Anfangslichtleistung” für eine begrenzte Zeit gewünscht ist.
Daher kann die LED-Lampe auch zum Beispiel für eine Bestückung von Außenbeleuchtungen (z. B. Hauseinfahrt) mit z. B. einem Bewegungsmelder und/oder Dämmerungssensor eingesetzt werden.
Für eine Anwendung insbesondere im Außenbereich, in der eine erfindungsgemäße LED-Lampe z. B. eine Lampe mit hoher Wattzahl ersetzt, kann die Leuchtzeit im ersten Betriebsmodus natürlich noch verlängert werden, weil die Leuchte zum Einen ursprünglich für eine hohe Wattzahl, z. B. 100 Watt, konzipiert ist, bei der LED-Lampe aber nur eine geringere Wattzahl, z. B. 20 W, notwendig sind, zum Andern die Baugröße der Leuchte im Allgemeinen eher groß ist (z. B. größer als bei Korblampen). Weiter ist die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt des Einschaltvorganges meistens niedrig (z. B. wenn es dunkel ist, oder im Winter) wodurch die Temperatur in der Leuchte nicht so schnell ansteigt und ein Betrieb mit höher Leistung länger möglich ist. Dies ist auch in anderen Einsatzbereichen, wie z. B. Kühlhäusern, der Fall.
Durch das kurzzeitige „Überfahren” der LED mit einem höheren Strom können billigere LED-Module eingesetzt werden als solche, die mit diesem anfangs höheren Strom auf Dauer als Nennstrom betrieben werden können.
Das Überführen die LED-Lampe von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus kann dabei zum Beispiel zeitgesteuert erfolgen, z. B. zum Zeitpunkt t_BM1 (siehe 1). Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Betriebsmittel nach Erreichen eines vorbestimmten Temperaturwertes von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu überführen, z. B. bei Erreichen einer Temperatur Temp_BM1 (siehe 2). Es kann auch vorgesehen sein, bei Eintritt eines anderen Ereignisses, z. B. abhängig von einem Umgebungshelligkeitswert, von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln.
Die Ermittlung des Temperaturwertes kann direkt (Temperatursensor) und/oder indirekt (temperaturanhängige elektrische oder optische Parameter) dabei zum Beispiel an der LED-Lampe oder einem Gehäuse des der LED-Lampe ermittelt werden.
Das Wechseln vom ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus hat zudem den Vorteil, dass die Lebensdauer der LED-Lampe nicht wesentlich verkürzt wird, da ein Betrieb bei Überhelligkeit nur für kurze Zeit erfolgt.
Beispielsweise ist vorgesehen, die LED-Lampe unmittelbar nach dem Einschalten in den ersten Betriebsmodus zu versetzen. Zum Erreichen einer höheren Lichtleistung in dem Betriebsmodus kann die LED-Lampe über eine Zeitdauer mit einem erhöhten Strom oberhalb des für den stationären Betrieb der LED-Lampe zulässigen Stroms betrieben werden. Dadurch kann an den Leuchtmitteln der LED-Lampe die gewünschte Überhelligkeit erzeugt werden. Dazu ist es vorgesehen, dass die LED-Leuchtmittel der LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom betreiben werden, dessen Amplitude grösser ist als die des definierten Nennstroms für den stationären Betrieb.
In dem zweiten Betriebsmodus werden die LED-Leuchtmittel der LED-Lampe dann beispielsweise mit dem definierten Nennstrom für den stationären betrieben bzw. mit einem Strom betrieben, der unterhalb des erhöhten Stroms liegt.
Es kann weiter vorgesehen sein, die Zeit, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zu steuern. So kann beispielsweise bei geringeren Umgebungstemperaturen die LED-Lampe länger bei Überhelligkeit betrieben werden, während die Zeit für den Betrieb bei Überhelligkeit bei höheren Umgebungstemperaturen verkürzt wird.
Weiter kann vorgesehen sein, dass bei einem erneuten Einschalten der LED-Lampe ein Betrieb bei Überhelligkeit nur erfolgt, wenn eine bestimmte Temperatur an der LED-Lampe unterschritten wird. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein einen Betrieb mit Überhelligkeit nur zu ermöglichen, wenn seit dem letzten Betrieb mit Überhelligkeit die Temperatur an der LED-Lampe, z. B. um ein vorgegebenes Maß, abgesunken ist. Die Temperatur kann dabei an einem beliebigen Ort gemessen werden, z. B. dort, wo eine erhöhte Temperatur ein Brandrisiko erhöht, oder an der LED-Lampe bzw. dem LED-Lampengehäuse.
Weiter ist vorgesehen, dass ein Benutzer der LED-Lampe beispielsweise durch eine Schaltermanipulation von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus überführen kann. So ist es beispielsweise beim Einsatz der LED-Lampe in Gebäuden, zum Beispiel in Treppenhäusern oder Fluren, möglich eine Beleuchtung bei geringerer Helligkeit in dem zweiten Betriebsmodus zu ermöglichen und bei Bedarf den ersten Betriebsmodus zu aktivieren und damit die Helligkeit für kurze Zeit zu erhöhen. Die Aktivierung des ersten Betriebsmodus kann dabei über einen Bus erfolgen. Es kann jedoch auch ein Schalter oder Taster zum Beispiel an dem Gehäuse der LED-Lampe zum ein- und/oder Ausschalten des überhellen Betriebsmodus vorgesehen sein.
Es ist zudem eine adaptive Steuerung der LED-Lampe vorgesehen, bei der zum Beispiel der Benutzer die Helligkeit, mit der die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden soll, festlegen kann. Dies kann z. B. durch eine Schaltmanipulation erfolgen. Beispielsweise kann die LED-Lampe auf eine Schaltmanipulation auf- und abdimmen und der Benutzer durch ein eine weitere Schaltmanipulation hin den Helligkeitswert festlegen. Dieses Auf- und Abdimmen kann auch zyklisch erfolgen. Alternativ können auch diskrete Helligkeitswerte, z. B. Helligkeitswerte über der Helligkeit bei normalem Betrieb, zur Auswahl stehen. In Abhängigkeit dieser Festlegung kann dann die Zeit, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird, verkürzt oder verlängert werden.
Zur Steuerung der LED-Lampe weist die LED-Lampe eine Steuereinheit auf, die ein Nutzerverhalten ermittelt und/oder eine Historie über Einschaltvorgänge und/oder Betriebszeiten in den verschiedenen Modi protokollieren kann, um die LED-Lampe entsprechend zu steuern. Die Steuereinheit ermittelt dabei auch das Ereignis, auf Grund dessen die LED-Lampe von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus überführt wird, bzw. Parameter, die charakteristisch für das Ereignis sind. Bei einer Überführung von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus kann die Steuereinheit dann Einfluss z. B. auf die Dauer nehmen, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben wird und/oder auf die Helligkeit.
Weiter kann der Betrieb mit Überhelligkeit basierend auf einer Historie für den Betrieb der LED-Lampe basieren. Dabei ermittelt die Steuereinheit wie häufig die LED-Lampe zum Beispiel in einer Zeitspanne mit Überhelligkeit betrieben wurde. Die Steuereinheit legt dann die Zeitdauer fest, für die das Betriebsgerät zukünftig in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1508130 A [0009]

Claims

LED-Lampe, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, selektiv nach einem Einschaltvorgang der LED-Lampe für einen definierten begrenzten Zeitraum oder bis zum Eintritt eines definierten Ereignisses, das die Steuereinheit erfasst, LED-Leuchtmittel der LED-Lampe in einem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom zu betreiben, dessen Amplitude grösser ist als die eines definierten Nennstroms für den stationären Betrieb, um danach die LED-Leuchtmittel in einem zweiten Betriebsmodus mit dem definierten Nennstrom für den stationären Betrieb zu betreiben.
LED-Lampe nach Anspruch 1, wobei das Ereignis ein Erreichen eines Temperaturwerts ist.
LED-Lampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ereignis von einem Benutzer durch eine Schaltmanipulation gewählt wird.
LED-Lampe nach Anspruch 2, wobei der Temperaturwert an der LED-Lampe ermittelt wird.
LED-Lampe nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ein Nutzungsverhalten der LED-Lampe ermittelt und das Ereignis entsprechend des ermittelten Nutzungsverhaltens wählt.
LED-Lampe nach Anspruch 5, wobei als Nutzungsverhalten eine mittlere Benutzungszeitdauer der LED-Lampe ermittelt wird.
LED-Lampe nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der erste Betriebsmodus über eine Schnittstelle, z. B. einen Bus und/oder Schalter, aktiviert wird.
LED-Lampe nach Anspruch 7, wobei die Aktivierung im zweiten Betriebsmodus erfolgt.
LED-Lampe nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Dauer des Betriebs im ersten Betriebsmodus durch einen Benutzer und/oder adaptiv in Abhängigkeit des Nutzungsverhaltens gewählt wird.
LED-Lampe nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die LED-Lampe eine LED-Retrofit-Lampe ist.
LED-Lampe nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Betriebsmodus eine Überhelligkeit an der LED-Lampe erzeugt wird.
LED-Lampe nach Anspruch 11, wobei ein Grad der Überhelligkeit in dem ersten Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Dauer eingestellt werden, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden soll.
LED-Lampe nach Anspruch 11, wobei die Überhelligkeit der LED-Lampe im ersten Betriebsmodus indirekt proportional ist zu der Zeit, in der die LED Lampe im ersten Betriebsmodus betrieben wird.
Verfahren zum Betrieb einer LED-Lampe, mit den Schritten: – Betreiben von LED-Leuchtmitteln einer LED-Lampe selektiv nach einem Einschaltvorgang der LED-Lampe für einen definierten begrenzten Zeitraum oder bis zum Eintritt eines definierten Ereignisses, in einem ersten Betriebsmodus mit einem DC-Strom, dessen Amplitude grösser ist als die eines definierten Nennstroms für den stationären Betrieb LED-Leuchtmitteln der LED-Lampe, – danach, Betreiben der LED-Leuchtmittel in einem zweiten Betriebsmodus mit dem definierten Nennstrom für den stationären Betrieb, wobei die LED-Lampe eine Steuereinheit aufweist, die das Ereignis erfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Ereignis ein Erreichen eines Temperaturwerts ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Ereignis von einem Benutzer durch eine Schaltmanipulation gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Temperaturwert an dem der LED-Lampe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ein Nutzungsverhalten der LED-Lampe ermittelt und das Ereignis entsprechend des ermittelten Nutzungsverhaltens wählt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei als Nutzungsverhalten eine mittlere Benutzungszeitdauer der LED-Lampe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der erste Betriebsmodus über eine Schnittstelle, z. B. einen Bus und/oder Schalter, aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Aktivierung im zweiten Betriebsmodus erfolgt.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Dauer des Betriebs im ersten Betriebsmodus durch einen Benutzer und/oder adaptiv in Abhängigkeit des Nutzungsverhaltens gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die LED-Lampe eine LED-Retrofit-Lampe ist.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Betriebsmodus eine Überhelligkeit an der LED-Lampe erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei ein Grad der Überhelligkeit in dem ersten Betriebsmodus in Abhängigkeit von einer Dauer eingestellt werden, für die die LED-Lampe in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden soll.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Überhelligkeit der LED-Lampe im ersten Betriebsmodus indirekt proportional ist zu der Zeit, in der die LED Lampe im ersten Betriebsmodus betrieben wird.