DE102012000973A1

DE102012000973A1 - LED-Leuchtmittel

Info

Publication number: DE102012000973A1
Application number: DE102012000973A
Authority: DE
Inventors: Jörg Schuppener; Michiel Bolsius
Original assignee: Trialed UK Ltd
Current assignee: Trialed UK Ltd
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-11
Also published as: EP2613079A1; DE202012012858U1

Abstract

Es wird ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED-Röhre vorgeschlagen, wobei eine erste Platine neben Leuchtdioden eine Ansteuerelektronik für Netzspannung trägt. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Leuchtmittel für einen modularen Aufbau mindestens eine zweite Platine aufweist und dass zwischen den Platinen eine elektrisch leitende Steckverbindung zur Versorgung von Leuchtdioden der zweiten Platine durch die Ansteuerelektronik der ersten Platine hergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorzugsweise röhrenförmiges Leuchtmittel, insbesondere eine LED-Röhre, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Röhrenförmige Leuchtmittel sind bekannt und verbreitet zur Beleuchtung von Räumen, Hallen, Außenbereichen oder dergleichen. Dies gilt insbesondere für Leuchtstofflampen, auch Leuchtstoffröhren genannt. Im industriellen Einsatz werden oftmals Betriebszeiten von acht oder mehr Stunden täglich erreicht. Dies führt sowohl zu einer begrenzten Lebensdauer der Leuchtmittel als auch zu einem beträchtlichen Stromverbrauch, was zu hohen Energie- und Wartungskosten führt.
Leuchtmittel mit Leuchtdioden, auch ”Light-Emitting Diodes” oder LEDs genannt, bieten sowohl eine vielfach längere Betriebszeit als konventionelle Leuchtmittel wie Leuchtstofflampen als auch eine wesentlich höhere Effizienz, da im Vergleich zu Leuchtstofflampen mit LEDs ein ähnlicher Lichtstrom mit einer um einen Faktor zwei bis zehn reduzierten Leistungsaufnahme erreicht werden kann. Aus diesem Grund sind zunehmend Bestrebungen zu verzeichnen, konventionelle Leuchtmittel wie Leuchtstofflampen durch LED-Leuchtmittel zu ersetzen.
Die US 8,072,124 B2 betrifft ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden auf einer Platine in einem röhrenförmigen Gehäuse. Das Gehäuse weist einerseits eine Wärmeleiteinrichtung zur Kühlung der Leuchtdioden auf, andererseits ist eine weitere Platine mit einer Ansteuerelektronik vorgesehen, die in einem separaten Gehäuseteil angeordnet ist. Dies bedingt jedoch verhältnismäßig große Röhrendurchmesser, was in vielen Fällen unerwünscht ist und zu Inkompatibilitäten mit bestehenden Fassungen führen kann.
Die US 7,988,492 B2 betrifft einen Konnektor zum Anschluss einer Platine mit Leuchtdioden, die in einem röhrenförmigen Gehäuse angeordnet ist. Mit der Platine verbundene Klemmen werden verwendet, um Anschlussstifte zu kontaktieren, die zum Anschluss aus dem Gehäuse ragen. Eine Ansteuerelektronik zum Netzbetrieb ist jedoch nicht ersichtlich.
Vorbekannte LED-Leuchtmittel zum Betrieb mit Netzspannung weisen einerseits eine Trägerplatine mit den Leuchtdioden, andererseits eine Ansteuerelektronik zur Versorgung der Leuchtdioden auf einer separaten Platine auf, die in dem Gehäuse des Leuchtmittels oder außerhalb angeordnet sein kann.
Ist die Ansteuerelektronik in dem Gehäuse des Leuchtmittels integriert, müssen Sicherheitsabstände zwischen der Ansteuerelektronik und der die Leuchtdioden tragenden Platine vorgesehen sein, um Kurzschlüsse auszuschließen. Dies bedingt insbesondere bei röhrenförmigen Leuchtmitteln verhältnismäßig große Durchmesser. Alternativ kann die Ansteuerelektronik außerhalb des Leuchtmittels angeordnet werden, wodurch nur noch die Platinen mit den Leuchtdioden in dem Gehäuse des Leuchtmittel untergebracht werden muss und auch Bauformen mit geringeren Durchmessern ermöglicht werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine externe Elektronik installiert, angeschlossen und verstaut werden muss.
Weiter werden für unterschiedlich lange röhrenförmige Leuchtmittel im Stand der Technik unterschiedlich lange Trägerplatinen mit Leuchtdioden verwendet, was zu einem hohen Entwicklungs- und Produktions- und Logistikaufwand bei der Herstellung unterschiedlich langer Leuchtmittel führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED-Röhre, anzugeben, wobei eine kompakte Bauform auch bei direkter Eignung des Leuchtmittels für Netzspannung erreicht werden kann und/oder sich Leuchtmittel unterschiedlicher Längen flexibler herstellen lassen.
Die obige Aufgabe wird durch ein Leuchtmittel gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das vorschlagsgemäße Leuchtmittel, insbesondere eine LED-Röhre, weist mindestens eine erste Platine und mehrere Leuchtdioden auf, die von der ersten Platine getragen sind. Ferner weist bzw. nimmt das vorschlagsgemäße Leuchtmittel eine Ansteuerelektronik zur Versorgung der Leuchtdioden auf, die vorzugsweise zum Betrieb mit Netzspannung ausgebildet ist. Ein Anschlussmittel ist vorgesehen, um die Ansteuerelektronik an Netzspannung anzuschließen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung trägt die erste Platine die Ansteuerelektronik oder zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik. Es wird also dieselbe Platine verwendet, um sowohl Leuchtdioden als auch die Ansteuerelektronik zu tragen. Daher kann auf die Anordnung mehrerer Platinen für die Leuchtdioden und die Ansteuerelektronik nebeneinander bzw. untereinander in einem Gehäuse des Leuchtmittels verzichtet werden und das Leuchtmittel 1 kann flexibler, kleiner bzw. mit einem geringeren Durchmesser gestaltet werden kann. Das Leuchtmittel ist also vorzugsweise frei von gestapelten bzw. nebeneinander oder untereinander angeordneten Platinen.
Weiter wird das Material für die zusätzliche Platine eingespart und eine fehleranfällige Kabelverbindung zwischen der Ansteuerelektronik und der Platine mit den Leuchtdioden kann vermieden werden. Letzteres ist zusätzlich in Hinblick auf den Produktionsaufwand vorteilhaft, da Verbindungen zwischen unterschiedlichen Platinen in der Regel nicht automatisiert hergestellt werden können und daher besonders aufwändig sind.
Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein vorschlagsgemäßes Leuchtmittel, das mindestens eine zweite Platine mit mehreren Leuchtdioden aufweist. Zwischen der ersten, der zweiten und/oder weiteren Platine ist eine elektrisch leitende Steckverbindung zur Versorgung der Leuchtdioden der zweiten und/oder weiteren Platine durch die Ansteuerelektronik hergestellt.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen flexiblen und/oder modularen Aufbau des Leuchtmittels, insbesondere wobei durch Anstecken einer zweiten oder weiteren Platine die Länge des Leuchtmittels flexibel festgelegt werden kann. So können unterschiedliche Leuchtmittellängen unter Verwendung nur eines Typs oder zweier Typen von Platinen hergestellt werden. Durch Einsatz der Steckverbindung wird insbesondere erreicht, dass keine Fehler- und verschleißanfällige Kabelverbindung bzw. aufwändige manuelle Lötverbindungen hergestellt werden müssen, um die Länge des Leuchtmittels skalieren zu können. Somit wird durch das vorschlagsgemäße Leuchtmittel eine einfache, kastengünstige, flexible und zuverlässige Skalierbarkeit, insbesondere der Länge des Leuchtmittels, erreicht. Zudem kann mit der Steckverbindung eine Mechanische Kopplung bzw. Arretierung der Platinen 2, 8 zueinander erreicht werden.
Ferner ist die Kombination der obigen, auch unabhängig realisierbareren Aspekte besonders vorteilhaft. Insbesondere können durch die Platzierung der Ansteuerelektronik oder wesentlicher Teile dieser auf der ersten Platine und durch die Verwendung der Steckverbindung jeweils einen fehleranfälligen Einsatz von Kabelverbindungen vermeidbar machen. In synergetischer Weise wird durch die Kombination der Aspekte ein besonders robustes, zuverlässiges und haltbares Leuchtmittel, bevorzugt ganz ohne Kabelverbindungen, ermöglicht.
Zudem ist die nachteilige Realisierung der Ansteuerelektronik auf einer separaten Platine im Stand der Technik durch dessen Wiederverwendbarkeit in unterschiedlichen Leuchtmitteln bedingt. Das vorschlagsgemäße Leuchtmittel hingegen verwendet bevorzugt mehrere, insbesondere mit leitenden Steckverbindungen gekoppelte, Platinen mit Leuchtdioden, von denen mindestens eine, vorzugsweise stirnseitig im Leuchtmittel angeordnete, Platine zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik trägt. Dies erlaubt die Verwendung derselben Ansteuerelektronik in unterschiedlichen Leuchtmitteln bei gleichzeitig verringertem Platzbedarf, verbesserter Zuverlässigkeit und einfacherer sowie kostengünstigerer Montage.
Ein Kabel bzw. eine Kabelverbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein vorzugsweise flexibler, biegsamer und/oder insbesondere radial und/oder zumindest teilweise mit einer Isolierung umgebener elektrischer Leiter, der insbesondere zumindest teilweise frei im Raum verlegbar ist. Beispielsweise kann ein Kabel im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Litze, einen Klingeldraht oder dergleichen sein oder aufweisen. Insbesondere stellt ein starrer und/oder zumindest teilweise bzw. im Wesentlichen nicht-isolierter, elektrisch leitender Anschlussstift kein Kabel im Sinne der vorliegenden Erfindung dar.
Ein Leuchtmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Mittel zur Emission elektromagnetischer Wellen im optisch sichtbaren Bereich, das insbesondere zur Beleuchtung von Räumen, Böden, Wänden, Decken, Objekten, Außenbereichen oder dergleichen geeignet ist. Das Leuchtmittel ist also bevorzugt dazu geeignet, eine ausreichende Lichtmenge zur Beleuchtung bereitzustellen, durch Beleuchtung eines Gegenstands dessen Sichtbarkeit zu verbessern bzw. eine ausreichende Lichtmenge abzugeben, beispielsweise einen Lichtstrom von mehr als 10 Lumen, vorzugsweise mehr als 100 Lumen, insbesondere mehr als 300 Lumen, damit diese Lichtmenge auch nach Reflexion durch ein Objekt von einem menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. Ein Leuchtmittel ist daher insbesondere keine reine Status-LED oder dergleichen, die zwar auch leuchten kann, bei der jedoch primär bzw. ausschließlich die unmittelbare Lichtemission als Anzeige verwendet wird.
Eine Platine im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine vorzugsweise plattenförmige Anordnung mit einem isolierenden und einem leitenden Material, vorzugsweise wobei das isolierende Material einen Träger für zumindest eine Leitung aus dem leitenden Material bildet. Vorzugsweise kann es sich bei der Platine um eine solche für gedruckte Schaltungen, ein so genanntes ”Printed Circuit Board” oder PCB handeln, insbesondere auf Epoxid-Basis (isolierendes Material) und/oder mit Kupferkaschierung (leitendes Material).
Eine Leuchtdiode im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Halbleiterbauelement, das zur Emission elektromagnetischer Wellen ausgebildet ist, vorzugsweise im vom menschlichen Auge detektierbaren bzw. sichtbaren Bereich. Sie weist vorzugsweise einen Halbleiterübergang auf, der in Flussrichtung der Diode mit Strom durchflossen eine Lichtemission bewirkt.
Weitere Aspekte, Einzelheiten, Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels. Es zeigt:
1 ein Leuchtmittel gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen ausschnittsweisen Längsschnitt des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels gemäß 1;
3 einen Querschnitt des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels gemäß der Schnittlinie III-III aus 2; und
4 ein vorschlagsgemäßes Starterersatzmittel.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden können, auch wenn von einer wiederholten Beschreibung abgesehen worden ist.
1 zeigt ein vorschlagsgemäßes Leuchtmittel 1, das als LED-Röhre ausgebildet ist. Es weist mindestens eine erste Platine 2 auf. Von der ersten Platine 2 werden mehrere Leuchtdioden 3 getragen.
2 zeigt einen ausschnittsweisen Längsschnitt des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels 1 aus 1. Die erste Platine 2 weist vorzugsweise auf ihrer Rückseite bzw. auf der der Leuchtdioden abgewandten Seite eine Ansteuerelektronik 4 auf und/oder trägt zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik 4.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Leuchtdioden 3 und die Ansteuerelektronik 4 zumindest teilweise auf derselben Seite der Platine 2 angeordnet sind. Eine Platzierung der Ansteuerelektronik 4 auf der den Leuchtdioden 3 abgewandten Seite der Platine 2 ist jedoch bevorzugt, da hierdurch einerseits seitliche Abschattungen der Leuchtdioden 3 durch Bauelemente vermieden werden können und andererseits der ästhetische Eindruck nicht durch oberflächlich sichtbare elektronische Bauelemente beeinträchtigt wird.
Das vorschlagsgemäße Leuchtmittel 1 weist ferner ein Anschlussmittel 5 auf, im Darstellungsbeispiel gebildet durch zwei oder mehr Anschlussstifte 6. Die Stirnseiten des Leuchtmittels 1 sind mit Endkappen 7 verschlossen, die vorzugsweise mindestens eine Durchbrechung für die Anschlussstifte 6 aufweisen. Es ist ausreichend, wenn Anschlussstifte 6 lediglich an einer der Stirnseiten des Leuchtmittels 1 vorgesehen und/oder angeschlossen sind. Für die Kompatibilität des Leuchtmittels 1 ist jedoch ein symmetrischer Aufbau bevorzugt, bei dem Anschlussmittel 5 auf beiden Stirnseiten vorgesehen sind, welche aber nicht beide auch angeschlossen werden müssen.
Das Leuchtmittel 1 weist in einem auch unabhängig realisierbaren Aspekt zusätzlich zu der ersten Platine 2 mindestens eine zweite Platine 8 mit mehreren Leuchtdioden 9 auf.
Die erste Platine 2 und die zweite Platine 8 sind durch eine Steckverbindung 10 elektrisch leitend miteinander verbunden. Vorzugsweise wird über die Steckverbindung 10 eine Versorgung der Leuchtdioden 9 der zweiten Platine 8 durch die Ansteuerelektronik 4 ermöglicht bzw. realisiert.
Die Platinen 2, 8 sind vorzugsweise flach und/oder länglich ausgebildet und/oder zum Einsatz, insbesondere Einschub in ein röhrenförmiges Gehäuse 11 des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels 1 geeignet. Die erste Platine 2 und die zweite Platine 8 können durch die Steckverbindung 10 vorzugsweise stirnseitig miteinander verbunden werden, insbesondere elektrisch leitend und/oder mechanisch, beispielsweise klemmend, rastend o. dgl.
Die Platinen 2, 8 und/oder die Steckverbindung 10 können derart ausgebildet sein, dass die Platinen 2, 8 zumindest im Wesentlichen in einer Ebene und/oder auf einer Geraden liegen. Dies erlaubt insbesondere einen Einsatz der mittels der Steckverbindung 10 verbundenen Platinen 2, 8 in das röhrenförmige Gehäuse 11. Besonders bevorzugt bilden die Längsflanken der Platinen 2, 8 Fluchten zum Einschub und zur Halterung der Platinen 2, 8 in dem Gehäuse 11.
Die flachen, länglichen Platinen 2, 8 weisen vorzugsweise eine Längserstreckung auf, die die Quererstreckung übersteigt, vorzugsweise mehr als Faktor drei oder fünf, insbesondere mehr als Faktor acht. Weiter weisen die Platinen 2, 8 vorzugsweise eine Stärke des Platinenmaterials auf, die die Quererstreckung übersteigt, vorzugsweise um mehr als Faktor fünf, insbesondere mehr als Faktor zehn. Platinen 2, 8 dieser Form sind besonders geeignet, ein kompaktes, längliches Leuchtmittel 1 zu ermöglichen.
Es ist ferner bevorzugt, dass die erste Platine 2, die zweite Platine 8 und/oder die weitere Platine zumindest im Wesentlichen einheitliche Abmessungen aufweisen, Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die erste Platine 2, die zweite Platine 8 und/oder die weitere Platine Abmessungen aufweisen, die zwischen 90% und 100% des Ergebnisses einer Division von 1,80 m mit einem ganzzahligen Divisor, vorzugsweise kleiner oder gleich 20, insbesondere 2, 3, 4, 6 und/oder 9, beträgt.
Beispielsweise kann die Haupterstreckung einer der Platinen 2, 8 größer als 8 cm, vorzugsweise großer als 13 cm, insbesondere größer als 27 cm und/oder höchstens 60 cm, vorzugsweise höchstens 30 cm, insbesondere zwischen 12 und 15 cm, zwischen 27 cm und 30 cm und/oder zwischen 54 cm und 60 cm betragen. Hierdurch wird ein modularer Aufbau und eine flexible Skalierung der Länge des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels 1 begünstigt. Besonders bevorzugt sind Haupterstreckungen der Platinen 2, 8 von etwa 9 cm bis 10 cm, 14 cm bis 15 cm, 19 cm bis 20 cm und/oder 29 cm bis 30 cm, da mit diesen Längen eine modulare Realisierung typischer bzw. genormter Leuchtmittellängen besonders effektiv erreicht werden kann.
Die Steckverbindung 10 kann mindestens zwei voneinander isolierte leitende Verbindungen, insbesondere mit Steckern, Buchsen, Klammern und/oder Klemmen, aufweisen. Dies ermöglicht die Versorgung der Leuchtdioden 9 in der zweiten Platine 8 mittels eines Stromkreises bzw. durch die Ansteuerelektronik 4.
Die Steckverbindung 10 kann mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere mit mindestens einem Stecker und einer Buchse. Besonders bevorzugt ermöglicht die Steckverbindung 10 sowohl eine elektrische Verbindung der Platinen 2, 8 miteinander als auch eine mechanische Halterung der Platinen 2, 8 aneinander. Die Steckverbindung 10 kann zwischen den Platinen 2, 8 und/oder auf der den Leuchtdioden 3, 9 zugewandten Seite (Oberseite) der Platinen 2, 8 angeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch eine Anordnung der Steckverbindung 10 auf der den Leuchtdioden 3, 9 abgewandten Seite der Platinen 2, 8 (Unterseite). Hierdurch können seitliche Abschattungen der Leuchtdioden 3, 9 durch die Steckverbindung 10 vermieden werden. Die Steckverbindung 10 kann zumindest auf der gleichen Seite der jeweiligen Platine 2, 8 in Bezug auf die Leuchtdioden 3, 9 angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steckverbindung 10 auch auf der der den Leuchtdioden 3, 9 zugewandten Seite der Platinen 2, 8 angeordnet sein. Dies ermöglicht beispielsweise, dass die zweite Platine 8 oder eine weitere Platine lediglich einseitig bzw. einlagig mit leitenden Strukturen ausgebildet sein braucht. Zumindest die erste Platine 2 ist jedoch vorzugsweise doppelseitig oder mehrlagig mit elektrisch leitenden Strukturen versehen, die vorzugsweise zumindest teilweise einerseits das Anschlussmittel 5 mit der Ansteuerelektronik 4 elektrisch leitend verbinden, andererseits die Zuleitungen von der Ansteuerelektronik 4 zu den Leuchtdioden 3, 9 bilden. Ferner können Durchkontaktierungen 12 zwischen den Leuchtdioden 3, 9 zugewandten und abgewandten Seiten zumindest einer der Platinen 2, 8 vorgesehen sein. Dies erlaubt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Ober- und Unterseite der Platinen 2, 8 bzw. zwischen der Ansteuerelektronik 4 und den Leuchtdioden 3, 9 zur Stromversorgung.
Die Verwendung von beidseitig zumindest teilweise mit Metall, insbesondere Kupfer, belegten Platinen 2, 8 ist auch deshalb bevorzugt, da hierdurch eine verbesserte Wärmeverteilung und -ableitung erreicht werden kann. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind alle Platinen 2, 8 zumindest teilweise, insbesondere jeweils zu mindestens 40%, vorzugsweise 50%, insbesondere 60%, beidseitig mit Metall belegt, insbesondere mit Kupfer oder Kupferlegierungen. Ferner ist bevorzugt, dass die Metallisierungen bzw. leitenden Strukturen zumindest im Wesentlichen mit einer isolierenden Schutzschicht abgedeckt sind. Hierdurch kann die Kurzschlussfestigkeit verbessert und Korrosion vorgebeugt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Steckverbindung 10 mehr als zwei elektrische Kontakte zwischen den Platinen 2, 8 herstellt. Insbesondere auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, Teile der Ansteuerelektronik 4 von der ersten Platine 2 auf die zweite Platine 8 auszulagern bzw. die Ansteuerelektronik 4 oder Teile hiervon insbesondere entsprechend der Gesamtzahl von Leuchtdioden 3, 9 zu skalieren. Es ist also möglich, dass durch Anstecken der zweiten Platine 8 und/oder weiteren Platine an die erste Platine 2 die Ansteuerelektronik 4 automatisch angepasst bzw. skaliert wird.
Die Ansteuerelektronik 4 ist vorzugsweise zum Betrieb bei Netzspannung ausgebildet. Netzspannung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Spannung, die beispielsweise zwischen 80 und 800 V, insbesondere bei 230 V, 380 V oder 110 V Wechselstrom liegen kann und/oder über die Hausinstallation o. dgl. zur Verfügung steht. Es ist also bevorzugt, dass die Ansteuerelektronik 4 einen Betrieb des Leuchtmittels 1 am öffentlichen Stromnetz erlaubt. Insbesondere ermöglicht die Ansteuerelektronik 4 einen Betrieb des Leuchtmittels 1 unmittelbar in standardisierten Leuchtmittelfassungen für den Netzbetrieb. Das Leuchtmittel 1 aus 1 kann beispielsweise in eine Leuchtstofflampenfassung eingesetzt und in dieser betrieben werden. Alternative Leuchtmittelformen und/oder eine Kompatibilität zu anderen Fassungstypen ist alternativ oder zusätzlich möglich.
Zum Betrieb der Leuchtdioden 3, 9 mit Netzspannung kann die Ansteuerelektronik 4 dazu ausgebildet sein, einen bestimmten Strom bereitzustellen, der vorzugsweise mit den Spezifikationen der Leuchtdioden 3, 9 vereinbar ist. Ein solcher Strom kann beispielsweise zwischen 1 mA und 200 mA, insbesondere zwischen 20 und 120 mA pro Leuchtdiode 3, 9 oder Reihenschaltung dieser liegen. Insbesondere kann die Ansteuerelektronik 4 dazu ausgebildet sein, eine Spannung zum Betrieb der Leuchtdioden 3, 9 derart zu beeinflussen, dass die Leuchtdioden 3, 9 mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten Strom versorgt werden. Hierzu kann die Ansteuerelektronik 4 eine Steuer- oder Regelung aufweisen, insbesondere einen Konstantstromregler ”CCR”. Bauelemente, Steckverbinder 10 und/oder Leuchtdioden 3, 9 in SMD-Form sind aufgrund der einfacheren und kostengünstigeren Produktion bevorzugt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Leuchtdioden 3, 9 durch die Ansteuerelektronik 4 derart unabhängig voneinander angesteuert, dass bei Ausfall einer der Leuchtdioden 3, 9 die Funktion weiterer Leuchtdioden 3, 9 oder Gruppen der Leuchtdioden 3, 9 nicht beeinträchtigt ist. Beispielsweise können Leuchtdioden 3, 9 oder Gruppen von Leuchtdioden 3, 9 parallel zueinander durch die Ansteuerelektronik 4 versorgt werden. In diesem Fall blockiert ein Ausfall einer Leuchtdiode 3, 9 bzw. einer Gruppe von Leuchtdioden 3, 9 die hierzu parallel angesteuerten Leuchtdioden 3, 9 nicht.
Das Anschlussmittel 5, insbesondere mindestens ein Anschlussstift 6, kann an der ersten Platine 2 befestigt und/oder mit der Platine 2 vorzugsweise elektrisch leitend verbunden sein. Dies ermöglicht eine stabile Halterung des Anschlussmittels 5 durch die erste Platine 2, wodurch auf eine feste Halterung des Anschlussmittels 5 an der Endkappe 7 und/oder auf eine fehleranfällige Kabelverbindung zwischen einer der Platinen 2, 8 und dem Anschlussmittel 5 verzichtet werden kann. Es ist bevorzugt, dass das Leuchtmittel 1 Kabelfrei aufgebaut ist, da hierdurch die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Leuchtmittels 1 verbessert werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der auch unabhängig realisiert werden kann, ist die Ansteuerelektronik 4 bzw. das Leuchtmittel 1 transformatorfrei. Transformatoren werden zur Wandlung von Netzspannung in niedrigere, einfacher handhabbare Spannungen verwendet. Die Verwendung von Transformatoren hat jedoch den Nachteil, dass durch die begrenzte magnetische Verkopplung der Transformatorwicklungen und durch Kernverluste verhältnismäßig große Verlustleistungen durch die Transformation auftreten, was sowohl den Wirkungsgrad des Leuchtmittels 1 reduziert als auch zu einer verhältnismäßig starken Erwärmung des Leuchtmittels 1 führt. Die zusätzliche Erwärmung bedingt Aufwand und Einrichtungen wie Kühlkörper zur Abfuhr der Wärme und schränkt ferner die Auswahl möglicher Materialien ein. Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg und verzichtet vorzugsweise auf Transformatoren. Stattdessen wird insbesondere gleichgerichtete Netzspannung unmittelbar zur Versorgung eines Konstantstromreglers oder DC-DC-Wandlers eingesetzt, um die Leuchtdioden 3, 9 zu versorgen. Hierdurch kann die Effizienz des Leuchtmittels 1 verbessert werden, insbesondere da durch Wegfall der Transformatorverluste mit gleicher Stromaufnahme eine bessere Lichtausbeute oder bei gleicher Lichtausbeute eine geringere Stromaufnahme realisiert werden kann.
Ferner ist bevorzugt, dass die Ansteuerelektronik 4 zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist. Elektrolytische Kondensatoren bieten den Vorteil einer sehr hohen Kapazitätsdichte und geringeren Herstellungskosten in Bezug auf die Kapazität. Deshalb ist es üblich, elektrolytische Kondensatoren insbesondere zur Stabilisierung der Versorgungsspannung für die Leuchtdioden 3, 9 zu verwenden. Nicht-elektrolytische Kondensatoren, insbesondere Keramikschichtkondensatoren, Folienschichtkondensatoren oder dergleichen, sind bezogen auf die Kapazität teurer in der Herstellung und wurden daher bisher vermieden, insbesondere wenn zur Stabilisierung der Versorgungsspannung für Leuchtdioden 3, 9 große Kapazitätswerte erreicht werden sollten. Es wurde nämlich davon ausgegangen, dass nur mit einem in Bezug auf die Kapazität kostengünstigen Kondensator auch ein kostengünstiges Leuchtmittel 1 erzielt werden kann. Dieses Vorurteil überwindet die vorliegende Erfindung und setzt bevorzugt zumindest ausgangsseitig in der Ansteuerelektronik 4 ausschließlich nicht-elektrolytische Kondensatoren ein.
Es hat sich nämlich in überraschender Weise gezeigt, dass nicht-elektrolytische Kondensatoren neben besseren Hochfrequenzeigenschaften, die vorliegend weniger relevant sind, auch bei niedrigeren Frequenzen wesentlich verlustärmer sind als elektrolytische Kondensatoren. Durch Einsatz nicht-elektrolytischer Kondensatoren lässt sich die Wärmeentwicklung durch die Ansteuerelektronik 4 reduzieren, was einen signifikant reduzierten Material- und Produktionseinsatz für die Kühlung des vorschlagsgemäßen Leuchtmittels 1 ermöglicht. Ferner ermöglicht die reduzierte Wärmeentwicklung in dem Leuchtmittel 1 die Verwendung von Materialien, die in Bezug auf die Umgebungstemperatur empfindlicher, dafür jedoch günstiger, besser zu verarbeiten oder auf sonstige Weise der Funktion oder der Herstellungskosten des Leuchtmittels 1 zuträglich sind. Zudem führen nicht-elektrolytische Kondensatoren zu dem Vorteil, dass kein Elektrolyt vorliegt, das austrocknen und hierdurch zu einem Defekt des Leuchtmittels 1 führen kann, was eine häufige Fehlerquelle darstellt. Die Verwendung ausschließlich nicht-elektrolytischer Kondensatoren in dem Leuchtmittel 1, für das Leuchtmittel 1 und/oder in der Ansteuerelektronik 4, insbesondere ausgangsseitig, ermöglicht also eine verbesserte Haltbarkeit des Leuchtmittels 1.
3 zeigt einen Querschnitt des Leuchtmittels 1 gemäß der Schnittlinie III-III aus 2. Ein auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine zumindest im Wesentlichen transparente bzw. lichtdurchlässige Abdeckung 13 des Gehäuses 11, die besonders bevorzugt Polymethylmethacrylat – PMMA – aufweist oder aus PMMA besteht. Das Gehäuse 11 kann also PMMA aufweisen oder zumindest im Wesentlichen aus PMMA bestehen.
Eine PMMA-Abdeckung 13 zeichnet sich durch eine herausragende Transmissionseigenschaft für sichtbares Licht aus, weist eine hohe UV-Beständigkeit und gute Stoßeigenschaften auf und vergilbt im Gegensatz zu üblichen Abdeckungen aus Polycarbonat nicht. Bisher wird Polycarbonat wegen seiner höheren Temperaturbeständigkeit eingesetzt, hat jedoch schlechtere Transmissionseigenschaften und vergilbt bereits nach kurzer Zeit. Mit einer PMMA-Abdeckung lässt sich folglich ein stoßfestes Leuchtmittel 1 mit verbesserter UV-beständigkeit realisieren, dessen Leuchtkraft und Effizienz aufgrund verbesserter Transmissionseigenschaften der Abdeckung verbessert ist und dessen Funktion zudem nicht aufgrund von Vergilbungseffekten mit der Zeit degradiert wird. Durch Einsatz der Abdeckung aus PMMA kann also die Effizienz des Leuchtmittels 1 dadurch verbessert werden, dass durch die herausragenden Transmissionseigenschaften der Abdeckung abgestrahlte Lichtleistung vergrößert werden kann.
Eine Voraussetzung ist jedoch, dass die Temperatur des Leuchtmittels 1 gering genug gehalten werden kann, dass ein Einsatz von PMMA möglich ist. Eine aktive Kühlung und/oder eine vergrößerte Kühloberfläche des Gehäuses sind zwar möglich, bedeuten jedoch einen hohen zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand. Die vorliegende Erfindung bevorzugt stattdessen oder zusätzlich eine transformatorfreie und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nichtelektrolytischen Kondensatoren aufgebaute Ansteuerelektronik 4, insbesondere wie eingangs beschrieben. Hierdurch kann die Wärmeentwicklung in dem Leuchtmittel 1 soweit reduziert werden, dass keine zusätzlichen Kühloberflächen benötigt werden. Eine Kombination der Abdeckung aus PMMA mit der Ansteuerelektronik 4, die transformatorfrei ist und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist, ist also besonders vorteilhaft, da hierdurch ein sowohl besonders sparsames als auch besonders helles Leuchtmittel 1 ermöglicht wird.
Eine zweite Abdeckung 14 kann mit der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 verbunden sein, insbesondere klemmend und/oder rastend bzw. formschlüssig und/oder kraftschlüssig. Die zweite Abdeckung 14 ist bevorzugt aus einem warmeableitenden Material, insbesondere Aluminium, Stahl oder dergleichen, kann aber auch PMMA und/oder Polycarbonat (PC) aufweisen oder hieraus bestehen. Die zweite Abdeckung 14 kann ein Mittel, insbesondere eine Nut 15, zur Aufnahme, zum Einschub und/oder zur Halterung der Platinen 2, 8 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Platinen 2, 8 auch durch oder mit der lichtdurchlässigen Abdeckung 13 gehalten werden. Ferner kann die zweite Abdeckung 14 Riefen, Wülste oder Kühlrippen aufweisen, insbesondere außenseitig und/oder längs zum Gehäuse 11, um die Wärmeableitung in die Umgebung zur Kühlung des Leuchtmittels 1 zu fördern.
Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse 11, die transparente bzw. lichtdurchlässige Abdeckung 13, die zweite Abdeckung 14 und/oder die Abschlusskappen 7 aus Kunststoff, insbesondere PMMA und/oder Polycarbonat bestehen oder PMMA bzw. Polycarbonat aufweisen. Ferner ist es möglich, dass das Gehäuse 11, die Abdeckung 13, die zweite Abdeckung 14 und/oder mindestens eine der Abschlusskappen 7 einstückig ausgebildet sind. Insbesondere können die Abdeckung 13 und die zweite Abdeckung 14 einteilig und/oder aus dem gleichen Material gebildet sein, insbesondere als Abschnitt eines PMMA-Rohrs. Das gesamte Gehäuse 11 und/oder die Abschlusskappen 7 können aus Kunststoff bestehen. Dies erlaubt ein besonders robustes Leuchtmittel, dass auch in mehrere Richtungen gleichzeitig Licht emittieren oder dicht gegenüber Wasser oder sonstigen Chemikalien sein kann.
Der Einsatz von PMMA für das vorzugsweise gesamte Gehäuse 11 ist besonders bevorzugt, da mit PMMA ein Leuchtmittel 1 ermöglicht wird, das zumindest im Wesentlichen nicht vergilbt und/oder UV beständig ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 11 bzw. die zweite Abdeckung 14 metallfrei und/oder kühlrippenfrei ist. Insbesondere kann das Gehäuse 11 zumindest im wesentlichen riefenfrei, furchenfrei und/oder glatt ausgebildet sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein Radius des Gehäuses 11, der durchsichtigen bzw. lichtdurchlässigen Abdeckung 13 und/oder der zweiten Abdeckung 14 eine äußere Oberfläche aufweist, die in Bezug auf einen Radius im Querschnitt eine Varianz bzw. Abweichung von einem mittleren Radius geringer als 10%, vorzugsweise geringer als 2%, insbesondere geringer 1% aufweist, und/oder weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,7 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm.
Das Leuchtmittel 1 bzw. das Gehäuse 11 kann die Form einer lang gestreckten Röhre haben, insbesondere mit einer Länge größer als 25 cm, geringer als 200 cm, im Wesentlichen 30 cm, 45 cm, 60 cm, 90 cm, 120 cm, 150 cm oder 180 cm und/oder mit im Wesentlichen rundem Querschnitt, vorzugsweise größer als 7 mm, insbesondere größer als 15 mm und/oder geringer als 40 mm, vorzugsweise geringer als 30 mm, insbesondere zumindest im Wesentlichen zwischen 16 und 28 mm.
Ferner kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Platinen 2, 8 des Leuchtmittels 1 die Ansteuerelektronik 4 oder wesentliche Teile hiervon und das An schlussmittel 5 tragen. Bevorzugt ist jedoch die Platzierung der Ansteuerelektronik 4 auf der ersten Platine 2 des Leuchtmittels gemeinsam mit dem Anschlussmittel 5. Zudem ist bevorzugt, dass die erste Platine 2 in dem Gehäuse 11 stirnseitig angeordnet ist, was einen Netzanschluss vereinfacht. Es sind aber auch andere Lösungen denkbar, insbesondere wobei die Netzspannung mittels der Steckverbindung 10 oder dergleichen auf eine weitere Platine 2, 8 übertragen wird.
Die Ansteuerelektronik 4 ist bevorzugt nur auf einer Seite, insbesondere auf derselben Seite wie das Anschlussmittel 5, der ersten Platine 2 angeordnet. Hierdurch können Netzspannungsbereiche von Verbraucherbereichen der Platinenmetallisierungen getrennt auf unterschiedlichen Seiten der Platinen 2, 8 angeordnet werden, was vorteilhaft für die Betriebssicherheit ist.
Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kit mit dem vorschlagsgemäßen Leuchtmittel 1 und mit einem Starterersatzmittel 16, insbesondere wie in 4 dargestellt. Das Starterersatzmittel 16 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Leuchtmittel 1 bzw. die Ansteuerelektronik 4 des Leuchtmittels 1 mit Netzspannung zu versorgen, also mit dem Stromnetz zu verbinden. Das Leuchtmittel 1 und das Starterersatzmittel 16 sind vorzugsweise zum Einsatz in einer Leuchtstofflampenfassung ausgebildet. Bei dem Starterersatzmittel 16 kann es sich insbesondere um eine Kurzschlussbrücke oder dergleichen handeln. Das Starterersatzmittel 16 kann einen Anschluss 17 aufweisen, der zu der Starteraufnahme einer Leuchtstofflampenfassung oder einem sonstigen Sockel für einen Starter kompatibel ist. Das Starterersatzmittel 16 wird also bevorzugt zum Ersatz eines Starters und/oder das Leuchtmittel 1 in als Ersatz für eine Leuchtstofflampe verwendet. Entsprechend sind die Bauformen und Anschlüsse von Leuchtmittel 1 und Starterersatzmittel 16 vorzugsweise kompatibel zu den Schnittstellen einer Leuchtstofflampenfassung.
Einzelne Aspekte der vorliegenden Erfindung können auch unabhängig voneinander und in beliebiger Kombination realisiert bzw. verwendet werden, wobei zumindest teilweise ähnliche oder sonstige Eigenschaften oder Vorteile wie die beschriebenen erreicht werden können.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die auf der Unterseite der ersten Platine 2 angeordnete Ansteuerelektronik 4 transformatorfrei und/oder elektrolytkondensatorfrei auszubilden. Dies ermöglicht eine kleine Bauform, wobei die verringerte Verlustleistung trotzdem ausreichend auch über eine entsprechend kleinere Gehäuseoberfläche abgeführt werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, die Abdeckung 13 mit PMMA mit vorzugsweise ausschließlich doppelseitig metallisierten Platinen 2, 8 zu verwenden, da die hierdurch verbesserte Wärmeabfuhr für die Haltbarkeit, insbesondere des PMMA, zuträglich ist. Entsprechendes gilt für eine Kombination der Ansteuerelektronik 4 mit Elektrolytkondensatoren mit einem oder mehreren der voranstehenden, vorzugsweise zu Reduktion der Verlustleistung geeigneten Aspekte, insbesondere mit einer transformatorfreien Ansteuerelektronik 4 bzw. mit doppelseitiger Metallisierung der Platinen 2, 8. Hierbei kann durch Reduktion der Leuchtmitteltemperatur die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren und des Leuchtmittels 1 verbessert werden. Dies sind jedoch lediglich Beispiele für eine Vielzahl von vorteilhaften Kombinationen unterschiedlicher Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtmittel
2: erste Platine
3: Leuchtdiode
4: Ansteuerelektronik
5: Anschlussmittel
6: Stift
7: Abschlusskappe
8: zweite Platine
9: Leuchtdioden
10: Steckverbindung
11: Gehäuse
12: Durchkontaktierungen
13: lichtdurchlässige Abdeckung
14: zweite Abdeckung
15: Nut
16: Starterersatzmittel
17: Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 80721241 B2 [0004]
US 7988492 B2 [0005]

Claims

Leuchtmittel (1), insbesondere LED-Röhre, mit mindestens einer ersten Platine (2), mit mehreren Leuchtdioden (3) getragen von der ersten Platine (2), mit einer Ansteuerelektronik (4) zur Versorgung der Leuchtdioden (3), und mit einem Anschlussmittel (5) zum Anschluss der Ansteuerelektronik (4) an Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Platine (2) die Ansteuerelektronik (4) oder zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik (4) trägt; und/oder dass das Leuchtmittel (1) mindestens eine zweite Platine (8) mit mehreren Leuchtdioden (9) aufweist und dass zwischen den Platinen (2, 8) eine elektrisch leitende Steckverbindung (10) zur Versorgung der Leuchtdioden (9) der zweiten Platine (8) durch die Ansteuerelektronik (4) hergestellt ist.
Leuchtmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (2, 8) länglich ausgebildet und durch die Steckverbindung (10) stirnseitig miteinander verbunden sind.
Leuchtmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Platinen (2, 8) zumindest im Wesentlichen in einer Ebene und/oder auf einer Geraden liegen.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (2, 8) zumindest im Wesentlichen gleiche Abmessungen und/oder jeweils eine Haupterstreckung aufweisen, die zwischen 90% und 100% des Ergebnisses einer Division von 180 cm mit einem ganzzahligen Divisor kleiner oder gleich 20 beträgt.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (4) zumindest im Wesentlichen auf der der Leuchtdioden (3, 9) abgewandten Seite der ersten Platine (2) angeordnet ist.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ansteuerelektronik (4) mehrere Leuchtdioden (3, 9) derart unabhängig voneinander ansteuerbar sind, dass bei Ausfall einer der Leuchtdioden (3, 9) die Funktion weiterer Leuchtdioden (3, 9) oder Leuchtdiodengruppen nicht beeinträchtigt ist.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmittel (5) an der ersten Platine (2) befestigt ist und/oder elektrisch leitfähige Stifte (6) zur elektrischen Kontaktierung einer Leuchtstoffröhrenfassung aufweist.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (1) kabelfrei ausgebildet ist, dass die Ansteuerelektronik (4) transformatorlos und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist.
Leuchtmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (1) ein vorzugsweise röhrenförmiges Gehäuse (11) und/oder eine Abdeckung (13) aus Polymethylmethacrylat aufweist.
Kit mit einem Leuchtmittel (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche und mit einem Starterersatzmittel (16) für eine Leuchtstoffröhrenfassung, wobei das Starterersatzmittel (16) eine Versorgung der Ansteuerelektronik (4) des Leuchtmittels (1) mit Netzspannung ermöglicht.