DE102012004334A1

DE102012004334A1 - Starterersatzmittel für eine Leuchtstofflampenfassung

Info

Publication number: DE102012004334A1
Application number: DE201210004334
Authority: DE
Inventors: Markus Wix; Jörg Schuppener; Michiel Bolsius
Original assignee: Trialed UK Ltd
Current assignee: Trialed UK Ltd
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Starterersatzmittel (12) für eine Leuchtstofflampenfassung (23) und eine Leuchte (22) mit einer Leuchtstofflampenfassung (23). Das Starterersatzmittel (12) ist zum Einsatz in der Leuchtstofflampenfassung (23) ausgebildet. Die Leuchte (22) weist eine in die Leuchtstofflampenfassung (23) einsetzbare LED-Leuchtröhre (2), die mehrere Leuchtdioden (11) umfasst, ein Vorschaltmittel (4) zur Strombegrenzung und ein Starterersatzmittel (12) auf. Hinsichtlich des vorschlagsgemäßen Starterersatzmittels (12) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Starterersatzmittel (12) zur Steuerung der elektrischen Leistung, insbesondere der Eingangsleistungsaufnahme, eines in die Leuchtstofflampenfassung (23) einsetzbaren Leuchtmittels, insbesondere einer LED-Leuchtröhre (2) mit mehreren Leuchtdioden (11), ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Starterersatzmittel für eine Leuchtstofflampenfassung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Leuchte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Starterersatzmittel der in der Rede stehenden Art werden in Leuchten mit einem röhrenförmigen Leuchtmittel eingesetzt. Röhrenförmige Leuchtmittel sind weit verbreitet zur Beleuchtung von Räumen, Hallen, Außenbereichen und dergleichen. Dies gilt insbesondere für Leuchtstofflampen.
Leuchtstofflampen gehören zu den Niederdruck-Gasentladungslampen. Als Gasentladungslampen bezeichnet man Lichtquellen, deren Wirkung auf einer Gasentladung beruht. Zum Aufbau einer Gasentladungslampe gehört ein Gasentladungsgefäß, das mit zwei Elektroden versehen und anschließend mit einem Gas oder einem Gasgemisch und optional weiteren Stoffen gefüllt wird. Wird zwischen den zwei Elektroden durch Anlegen einer bauartspezifischen Mindestspannung (Zündspannung) ein elektrisches Feld aufgebaut, kann eine Gasentladung stattfinden. Die Gasentladung in der Lampe beruht auf Ionisationsvorgängen, insbesondere Vorgängen der Stoßionisation. Durch die Stoßionisation werden Photonen emittiert und somit Licht abgestrahlt.
Eine Niederdruck-Gasentladungslampe zeichnet sich dadurch aus, dass das bei der Ionisation in den Plasmazustand übergehende Gas oder Gasgemisch einen vergleichsweise niedrigen Innendruck (typischerweise weniger als 10 mbar) im Gasentladungsgefäß hervorruft. Häufig besteht das Gasentladungsgefäß einer Niederdruck-Gasentladungslampe aus Glas.
Leuchtstofflampen sind Niederdruck-Gasentladungslampen, die – im Gegensatz zu Kaltkathodenlampen wie Leuchtröhren – direkt beheizte Glühkathoden als Elektroden verwenden. Die Glühkathoden emittieren Elektronen durch Glühemission. Durch Vorheizen der Glühkathoden wird der Wert der Zündspannung reduziert. Die Füllung von Leuchtstofflampen umfasst Metalldampf, insbesondere Quecksilberdampf, sowie ein Edelgas, insbesondere Argon.
Bei der Gasentladung im Gasentladungsgefäß einer Leuchtstofflampe wird Ultraviolettstrahlung emittiert. Das Gasentladungsgefäß einer Leuchtstofflampe ist mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff beschichtet, der im sichtbaren Spektrum zu leuchten beginnt, sobald er mit der Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird.
Aufgrund der Stoßionisation weist das Gas oder Gasgemisch einer Leuchtstofflampe einen negativen differentiellen Innenwiderstand auf und der resultierende Strom kann sehr schnell ansteigen. Um eine Zerstörung der Leuchtstofflampe zu verhindern, wird häufig eine Strombegrenzung vorgenommen. Zur Strombegrenzung kann z. B. ein Vorschaltgerät benutzt werden. Häufig ist das Vorschaltgerät als separates Bauelement in der Leuchte angeordnet. Häufig werden magnetische Vorschaltgeräte, insbesondere konventionelle Vorschaltgeräte (KVG) und verlustarme Vorschaltgeräte (VVG), eingesetzt.
Magnetische Vorschaltgeräte weisen ein induktives passives Bauelement, die sogenannte Drossel, auf. Die Drossel ist wie eine Spule aufgebaut und in Reihe zur Leuchtstofflampe geschaltet, die vorzugsweise mit Wechselstrom betrieben wird.
Magnetische Vorschaltgeräte verursachen aufgrund ihrer Induktivität Blindstrom. Daher weisen einige magnetische Vorschaltgeräte einen den Blindstrom kompensierenden Kondensator auf. Teilweise werden auch in Reihe zur Drossel geschaltete Kondensatoren eingesetzt, um die induktive Last beim Einschalten zu verringern.
Magnetische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen benötigen zusätzlich einen Starter, der die Zündung der Leuchtstofflampe einleitet. Der Starter schaltet die Glühkathoden beim Start zur Vorheizung direkt in den Stromkreis. Er ist parallel zur Leuchtstofflampe angeschlossen. Typischerweise weist der Starter eine Glimmlampe, deren Elektroden als Bimetallstreifen ausgeführt sind und sich durch die Glimmentladung erwärmen, und – parallel zur Glimmlampe geschaltet – einen Kondensator auf. Dieser Kondensator begrenzt die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit und sorgt auch bei gezündeter Leuchtstofflampe für eine Verminderung von Störemissionen der Gasentladung der Leuchtstofflampe.
Die Anordnung aus magnetischem Vorschaltgerät und Starter kann durch ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) ersetzt werden. Üblicherweise sind EVGs als Resonanzwandler ausgeführt.
Als Leuchtstofflampenfassung wird die mechanische Halterung einer Leuchtstofflampe bezeichnet, die auch den elektrischen Kontakt zur Spannungsquelle herstellt. Bei röhrenförmigen Leuchtstofflampen sind sowohl die Fassung (Sockel) als auch der Röhrendurchmesser standardisiert. Die relevanten Normen sind DIN EN 60081 für zweiseitig gesockelte Leuchtstofflampen und DIN EN 60901 für einseitig gesockelte Leuchtstofflampen.
Der Röhrendurchmesser wird durch den Buchstaben „T” gefolgt von einer Zahl bezeichnet, wobei die Zahl den Röhrendurchmesser als Vielfaches von einem Achtel Zoll (1/8·25,4 mm = 3,175 mm) angibt. Die weit verbreiteten T8-Röhren haben beispielsweise einen Durchmesser von 1 Zoll, was 25,4 mm entspricht. Typische Längen von T8-Röhren sind ca. 60 cm, ca. 120 cm und ca. 150 cm. Die T8-Röhren werden in einen sogenannten G13-Sockel eingesetzt.
Laut Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung (EnVKV) ist in Deutschland u. a. für Leuchtstofflampen eine EU-Energieverbrauchskennzeichnung vorgeschrieben. Zur korrekten Kennzeichnung sind eine Reihe von EU-Richtlinien und EU-Verordnungen zu berücksichtigen, wie z. B. die EU-Richtlinien 2005/32/EG, 2009/125/EG, 98/11/EG und 92/75/EWG sowie die EU-Verordnung 244/2009. So ist beispielsweise gemäß EU-Richtlinie 98/11/EG betreffend die Energieetikettierung für Haushaltslampen die Eingangsleistungsaufnahme einer Lampe anzugeben, ausgedrückt in Watt (W), ermittelt nach in harmonisierten Normen festgelegten Prüfverfahren. Dabei ist unter dem Begriff Eingangsleistungsaufnahme die von der Lampe aufgenommene elektrische Energie pro Zeit zu verstehen, also ohne Berücksichtigung von Verlustleistung z. B. durch ein etwaiges Vorschaltgerät.
Derart gekennzeichnete Leuchtstofflampen müssen die angegebene Eingangs leistungsaufnahme auch einhalten. Dazu werden Prüfungen und Zertifizierungen durchgeführt, z. B. vom TÜV und der DEKRA, bzw. stichprobenartig durch den Gesetzgeber kontrolliert.
Bei T8-Leuchtstofflampen liegt die Eingangsleistungsaufnahme typischerweise bei 18 W bzw. 36 W bzw. 58 W bei einer Länge ca. 60 cm bzw. ca. 120 cm bzw. ca. 150 cm.
Bedingt durch die Netzfrequenz (50 bzw. 60 Hz) erlischt das Licht beim Betrieb einer Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät im Bereich eines jeden Nulldurchganges. Es entstehen Hell-Dunkel-Phasen im Takt von 100 bzw. 120 Hz („Flimmern”), die Stroboskopeffekte hervorrufen können.
Das Quecksilber in Leuchtstofflampen und deren Beschichtung sind giftig für Mensch und Umwelt. Deshalb stellt die Entsorgung von Leuchtstofflampen eine Herausforderung dar. Ferner können Leuchtstofflampen andere elektronische Vorrichtungen und Schaltungen stören.
Herkömmliche T8-Leuchtstofflampen mit einem konventionellen Vorschaltgerät haben eine Lebensdauer von ca. 6000 bis 8000 Betriebsstunden. Im industriellen Einsatz von Leuchtmitteln werden oftmals Betriebszeiten von acht oder mehr Stunden täglich erreicht. Dementsprechend ist die maximale Betriebsstundenzahl einer Leuchtstofflampe sehr schnell erreicht. Außerdem führt die hohe Betriebszeit zu einem beträchtlichen Stromverbrauch, der hohe Energie- und Wartungskosten nach sich zieht.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, werden immer häufiger konventionelle Leuchtmittel wie Leuchtstofflampen durch Leuchtmittel mit Leuchtdioden, auch ”Light-Emitting Diodes” oder LEDs genannt, ersetzt. Eine Leuchtdiode ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fließt durch die Leuchtdiode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt die Leuchtdiode sichtbares Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab.
LEDs bieten sowohl eine vielfach längere Betriebszeit als konventionelle Leuchtmittel wie Leuchtstofflampen als auch eine wesentlich höhere Effizienz, da im Vergleich zu Leuchtstofflampen durch Leuchtmittel mit LEDs ein ähnlicher Lichtstrom bei einer um einen Faktor zwei bis zehn reduzierten Leistungsaufnahme erreicht werden kann.
Die Umstellung von Leuchtstofflampen auf Leuchtmittel mit LEDs sollte zum einen möglichst kosten- und aufwandsgünstig sein, zum anderen nicht die Gültigkeit bestehender Zertifizierungen und/oder Kennzeichnungen beeinträchtigen bzw. in Frage stellen. Insbesondere sollte die Leuchtstofflampenfassung ein vor der Umstellung existentes Prüfzeichen für Produktsicherheit (z. B. CE-Kennzeichnung und/oder GS-Zeichen) durch die Umstellung nicht verlieren. Ferner sollte es auch problemlos möglich sein, wieder auf Leuchtstofflampen wechseln zu können.
Eine derartige Umstellung ist für Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät bisher nicht möglich. Die bisher dazu notwendige Umverdrahtung lässt keinen einfachen Austausch einer Leuchtstofflampe gegen ein LED-Leuchtmittel zu.
Für Leuchtstofflampen mit magnetischem Vorschaltgerät ist eine Lösungsmöglichkeit für eine solche Umstellung in der WO 2011/124670 A1 gezeigt, von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Die WO 2011/124670 A1 offenbart eine LED-Leuchte mit einer LED-Leuchtröhre, einem Leuchtenrahmen, Mitteln zur Spannungsversorgung, einer internen Verdrahtung, einem ersten und einem zweiten Halter zur Befestigung der LED-Leuchtröhre am Leuchtenrahmen, einem Vorschaltgerät und Verbindungsmitteln eines Starters für Leuchtstofflampen. Der Leuchtenrahmen und die Verdrahtung der LED-Leuchtröhre entsprechen einem Leuchtenrahmen und der Verdrahtung für eine Leuchtstofflampe.
Ein Starter, wie er für eine Leuchtstofflampe mit magnetischem Vorschaltgerät verwendet wird, ist gemäß der WO 2011/124670 A1 durch ein Verbindungselement ersetzt. Dies ist darin begründet, dass der Starter in Verbindung mit dem Vorschaltgerät einen Zündimpuls erzeugt, der nach einem oder mehrmaligem Starten die LED-Leuchte zerstören würde. Die Verbindungsmittel des ersetzten Starters sind mit dem Verbindungselement verbunden. Das Verbindungselement ist über externe Leitungen mit dem ersten und dem zweiten Halter verbunden. Das Verbindungselement kann einen Konnektor, eine elektrische Sicherung oder einen elektrischen Leiter umfassen.
Zur Spannungsversorgung eines ersten Endes der LED-Leuchtröhre sind zwei Kontaktstifte an einem zweiten Ende der LED-Leuchtröhre kurzgeschlossen. Leuchtdioden der LED-Leuchtröhre werden nur über das erste Ende der LED-Leuchtröhre mit Spannung versorgt.
Bei eingesetztem Verbindungselement kann die bekannte LED-Leuchtröhre mittels der Halter für eine Leuchtstofflampe befestigt werden ohne Gefahr eines elektrischen Schlags. Außerdem kann die LED-Leuchtröhre in einer beliebigen Position eingesetzt werden.
Alternative Lösungen sind in der DE 20 2010 005 615 U1 und DE 20 2010 010 536 U1 beschrieben.
Die Mittel, mit dem der Starter für eine Leuchtstofflampe ersetzt wird, werden auch als Dummy-Starter und LED-Starter bezeichnet. Im Folgenden wird für diese Mittel der Begriff Starterersatzmittel verwendet.
Beim Einsatz einer LED-Leuchtröhre in die bekannten Leuchten kann es vorkommen, dass die Eingangsleistungsaufnahme der LED-Leuchtröhre vom Nennwert (also dem Wert gemäß Kennzeichnung) abweicht, obwohl die Eingangsleistungsaufnahme der LED-Leuchtröhre bei direktem Netzanschluss dem Nennwert entspricht. Ursachen für die Abweichung können in der Wechselwirkung von Komponenten der LED-Leuchtröhre mit anderen Elementen der bekannten Leuchten, wie z. B. dem magnetischen Vorschaltgerät, liegen.
Dies trifft insbesondere auf LED-Leuchtröhren zu, wie sie in den Anmeldungen DE 10 2012 000 973.9 und DE 10 2012 002 710.9 beschrieben sind.
Die DE 10 2012 000 973.9 offenbart eine LED-Leuchtröhre mit mindestens einer ersten Platine und mehreren Leuchtdioden, die von der ersten Platine getragen sind. Ferner weist bzw. nimmt die LED-Leuchtröhre 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.
Die Ansteuerelektronik kann Kondensatoren aufweisen und insbesondere zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren wie Keramikschichtkondensatoren, Folienschichtkondensatoren oder dergleichen aufgebaut sein.
Beim Einsatz derartig aufgebauter LED-Leuchtröhren in den bekannten Leuchten kann durch die Kondensatoren der Ansteuerelektronik und der Induktivität (Drossel) des magnetischen Vorschaltgeräts ein elektrischer Schwingkreis, insbesondere ein elektrischer Reihenschwingkreis, gebildet werden.
Ein elektrischer Schwingkreis ist eine resonanzfähige elektrische Schaltung aus einer Spule und einem Kondensator, die elektrische Schwingungen ausführen kann. Dabei wird Energie zwischen dem magnetischen Feld der Spule und dem elektrischen Feld des Kondensators periodisch ausgetauscht, wodurch abwechselnd eine hohe Stromstärke oder eine hohe Spannung vorliegen. Ein derartiger elektrischer Schwingkreis kann die Eingangsleistungsaufnahme der LED-Leuchtröhre beeinflussen.
Ferner lässt sich die Eingangsleistungsaufnahme der bekannten LED-Leuchtröhren nur über externe Dimmer steuern. Solche Dimmer steuern dabei zweckmäßigerweise die Eingangsleistungsaufnahme mehrerer LED-Leuchtröhren gleichzeitig. Die Nachrüstung solcher Dimmer für vorhandene Leuchten ist aufwendig und teuer.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für eine Leuchtstofflampenfassung und eine Leuchte mit einer Leuchtstofflampenfassung bereitzustellen, welche die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeiden oder aber wenigstens abschwächen, insbesondere ohne die Ungültigkeit bestehender Zertifizierungen und Kennzeichnungen hervorzurufen und/oder ohne die Leuchtstofflampenfassung und/oder eine in die Leuchtstofflampenfassung einsetzbare LED-Leuchtröhre technisch zu verändern.
Die obige Aufgabe wird durch ein Starterersatzmittel gemäß Patentanspruch 1 bzw. eine Leuchte gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es versteht sich von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile u. dgl., welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt angeführt sind, in Bezug. auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten.
Dies vorausgeschickt, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung näher beschrieben.
Gemäß einem ersten Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Starterersatzmittel, das zum Einsatz in einer Leuchtstofflampenfassung ausgebildet ist, erfindungsgemäß zur Steuerung der elektrischen Leistung, insbesondere der Eingangsleistungsaufnahme, eines in die Leuchtstofflampenfassung einsetzbaren Leuchtmittels ausgebildet. Als Leuchtmittel wird dabei vorzugsweise eine LED-Leuchtröhre mit mehreren Leuchtdioden eingesetzt.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Steuerung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels in das Starterersatzmittel zu integrieren. Durch diese grundlegende technische Veränderung des Starterersatzmittels kann die elektrische Leistung individuell für das Leuchtmittel angepasst bzw. kalibriert werden, ohne die Gültigkeit bestehender Zertifizierungen und Kennzeichnungen für das Leuchtmittel oder die Leuchtstofflampenfassung zu beeinträchtigen bzw. in Frage zu stellen.
Weder die Leuchtstofflampenfassung noch das Leuchtmittel bedürfen einer technischen Veränderung. Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Starterersatzmittels verursacht keinen zusätzlichen Aufwand für den Nutzer. Das erfindungsgemäße Starterersatzmittel erlaubt eine kompakte Bauform des Leuchtmittels und der Leuchtstofflampenfassung. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Starterersatzmittel eine kostengünstige und einfache Installation des Leuchtmittels.
Das erfindungsgemäße Starterersatzmittel eignet sich insbesondere für eine Leuchte mit einer Leuchtstofflampenfassung, wobei als Leuchtmittel der Leuchte eine LED-Leuchtröhre mit mehreren Leuchtdioden eingesetzt wird. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass bei einer Umstellung des Leuchtmittels der Leuchte von einer Leuchtstofflampe auf eine LED-Leuchtröhre der Ablauf der Umstellung unverändert ist. Statt des bekannten Starterersatzmittels wird einfach das erfindungsgemäße Starterersatzmittel verwendet und gegen den Starter der Leuchtstofflampe ausgetauscht.
Mit dem erfindungsgemäßen Starterersatzmittel kann beim Einsatz einer LED-Leuchtröhre als Leuchtmittel in den bekannten Leuchten eine Abweichung der Eingangsleistungsaufnahme der LED-Leuchtröhre vom Nennwert kompensiert werden.
Das erfindungsgemäße Starterersatzmittel kann in einer Vielzahl von Richtungen ausgestaltet und weitergebildet sein. Dazu darf auf die diesbezüglichen Unteransprüche verwiesen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Leuchte mit einer Leuchtstofflampenfassung, mit einer in die Leuchtstofflampenfassung einsetzbaren LED-Leuchtröhre, die mehrere Leuchtdioden aufweist, mit einem Vorschaltmittel zur Strombegrenzung und mit einem Starterersatzmittel.
Erfindungsgemäß ist bei der Leuchte das Starterersatzmittel wie das erfindungsgemäße Starterersatzmittel ausgebildet. Die erfindungsgemäße Leuchte ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Einsatz der LED-Leuchtröhre statt eines Leuchtmittels wie einer Leuchtstofflampe. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Leuchte die zuvor geschilderten Vorteile des erfindungsgemäßen Starterersatzmittels ausnutzen.
Die erfindungsgemäße Leuchte kann in einer Vielzahl von Richtungen ausgestaltet und weitergebildet sein. Dazu darf auf den diesbezüglichen Unteranspruch bzw. dessen einzelne Alternativen verwiesen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die oben beschriebenen und/oder in den Ansprüchen und/oder in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbarten Merkmale können bedarfsweise miteinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht im Einzelnen ausdrücklich beschrieben ist.
In der Zeichnung zeigt
1 schematisch eine Schaltanordnung gemäß dem Stand der Technik mit einer bekannten LED-Leuchtröhre, einem Verbindungselement und einem Vorschaltmittel;
2 schematisch eine vereinfachte Schaltanordnung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starterersatzmittels;
3 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Starterersatzmittels ohne ein Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform und
4 schematisch eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte.
1 illustriert schematisch und in vereinfachter Form eine aus dem Stand der Technik an sich bekannte Schaltanordnung 1 für eine in eine Leuchtstofflampenfassung einsetzbare LED-Leuchtröhre 2. Die Schaltanordnung 1 weist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verbindungselement 3 und ein aus dem Stand der Technik bekanntes Vorschaltmittel 4 auf.
Das Verbindungselement 3 ist verbunden mit einem ersten Halter 5 und einem zweiten Halter 6, die beide zur Befestigung der LED-Leuchtröhre 2 an einem nicht dargestellten Leuchtenrahmen dienen. Das Verbindungselement 3 ist also parallel zur LED-Leuchtröhre 2 geschaltet. Das Verbindungselement 3 kann einen Konnektor, eine elektrische Sicherung und/oder einen elektrischen Leiter umfassen.
Zur Spannungsversorgung eines ersten Endes der LED-Leuchtröhre 2 mittels einer Spannungsquelle 7, die einen Wechselstrom einspeist, sind zwei Kontaktstifte 8 an einem zweiten Ende der LED-Leuchtröhre 2 kurzgeschlossen. An dem ersten Ende der LED-Leuchtröhre 2 sind zwei Kontaktstifte 9 mit einer Platine 10 verbunden, die mehrere Leuchtdioden 11 der LED-Leuchtröhre 2 trägt. Die Leuchtdioden 11 werden also nur über das erste Ende der LED-Leuchtröhre 2 mit Spannung versorgt.
Zwischen der Spannungsquelle 7 und dem ersten Ende der LED-Leuchtröhre 2 ist das Vorschaltmittel 4 angeordnet bzw. verdrahtet. Somit ist das Vorschaltmittel 4 in Reihe zur LED-Leuchtröhre 2 geschaltet.
Nach der vorliegenden Erfindung wird statt des Verbindungselements 3 ein vorschlagsgemäßes Starterersatzmittel 12 verwendet.
2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Starterersatzmittel 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Starterersatzmittel 12 weist ein Gehäuse 13 zum Schutz einer im Starterersatzmittel 12 angeordneten Steuerelektronik 14 auf. Die Steuerelektronik 14 ist mit zwei Kontaktstiften 15 verbunden, die an dem Gehäuse 13 befestigt sind.
Die Kontaktstifte 15 dienen insbesondere zur Aufnahme des Starterersatzmittels 12 in die Leuchtstofflampenfassung. Das Starterersatzmittel 12 wird zum Ersatz eines Starters für eine Leuchtstofflampe verwendet. Entsprechend sind die Bauformen und Anschlüsse des Starterersatzmittels 12 vorzugsweise kompatibel zu den Schnittstellen der Leuchtstofflampenfassung.
Die Steuerelektronik 14 weist einen Widerstand 16 als ein Bauelement der Steuerelektronik 14 auf. Parallel zum Widerstand 16 sind ein Kondensator 17 und eine Spule 18 geschaltet. Darüber hinaus sind ein weiterer Kondensator 17 und eine weitere Spule 18 in Reihe zum Widerstand 16 geschaltet.
Die Steuerelektronik 14 ist auf einer Platine 16 des Starterersatzmittels 12 angeordnet, insbesondere aufgelötet. Die Platine 16 ist in 2 gestrichelt angedeutet.
Die Steuerelektronik 14 kann weitere Widerstände 17, Kondensatoren 18 und Spulen 19 aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Kondensatoren 18 um nichtelektrolytische Kondensatoren.
Elektrolytkondensatoren, insbesondere nass-elektrolytische Kondensatoren, sind prinzipiell dafür bekannt, dass sie sich durch eine hohe Kapazitätsdichte bei geringen kapazitätsbezogenen Kosten auszeichnen und werden daher zur Spannungsstabilisierung in Netzteilen nahezu ausschließlich eingesetzt. Elektrolytkondensatoren sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiespeicherung zumindest teilweise elektrochemisch erfolgt, wobei bei nass-elektrolytischen Kondensatoren ein zumindest teilweise flüssiges Elektrolyt eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung überwindet das Vorurteil, dass Elektrolytkondensatoren generell für Netzfilter, also als Kapazitäten zum Dämpfen von Netzfrequenzen, ein optimales Kosten-Nutzenverhältnis darstellen und aufgrund der hohen benötigten Kapazität alternativlos sind. Denn vorschlagsgemäß sind in der Steuerelektronik 14 auch Netzfilter oder sonstige Kapazitäten zumindest ausgangsseitig vorzugsweise frei von (nass-)elektrolytischen Kondensatoren. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, dass die Laufzeitverlängerungen und Verbesserungen der Zuverlässigkeit der elektrolytkondensatorfreien Steuerelektronik 14 die möglicherweise höheren initialen Kosten bei Einsatz nicht-elektrolytischer Kondensatoren überkompensieren können, insbesondere bei Einsatz des Starterersatzmittels 12 in Leuchten mit einer LED-Leuchtröhre 2 mit mehreren Leuchtdioden 11.
Dadurch, dass die Leuchtdioden 11 im Vergleich zu anderen Mitteln zur Lichterzeugung eine wesentlich längere Lebensdauer aufweisen, kann der Ausfall von Elektrolytkondensatoren in bekannten Leuchtmitteln einen limitierenden Faktor für die Laufzeit des Leuchtmittels darstellen. Daher kann in synergetischer Weise die Kombination von nicht-(nass-)elektrolytischen Kondensatoren in der Steuerelektronik 14 mit Leuchtdioden zur Lichterzeugung zu einer signifikant verlängerten Laufzeit des gesamten Leuchtmittels führen.
Ferner ist ein Grund für einen Ausfall von Schaltungen das Austrocknen des Elektrolyts von Elektrolytkondensatoren. Die Austrocknung von Elektrolytkondensatoren wird mit erhöhter Temperatur wesentlich beschleunigt. Die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren stellt oftmals die die Laufzeit begrenzende Größe für eine Schaltung dar, weshalb eine elektrolytkondensatorfreie Steuerelektronik 14, zumindest jedoch eine Steuerelektronik 14 ohne nass-elektrolytische Kondensatoren und/oder ausgangsseitig ohne insbesondere nass-elektrolytische Kondensatoren, bevorzugt ist.
Eine Steuerelektronik 14, die zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist, ist besonders vorteilhaft, da hierdurch die Wärmeentwicklung beim Betrieb des Starterersatzmittels 12 so weit gesenkt werden kann, dass ein Einsatz auch sehr temperaturempfindlicher Materialien möglich ist bzw. die Lebensdauer des Starterersatzmittels 14 durch die verringerte Wärmeentwicklung stark verbessert werden kann.
Vorzugsweise sind die Widerstände 17, Kondensatoren 18 und die Spulen als SMD-Bauelemente ausgeführt. Dabei bezeichnet die Abkürzung SMD (surface-mounted device) ein oberflächenmontiertes elektrisches Bauelement. SMD-Bauelemente haben im Gegensatz zu Bauelementen der Durchsteckmontage (Through Hole Technology, THT) keine Drahtanschlüsse, sondern werden mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Leiterplatte gelötet.
Vorzugsweise ist die Steuerelektronik 14 derart ausgebildet ist, dass die elektrische Leistung des Leuchtmittels einstellbar bzw. adaptierbar ist. Die Begriffe ”einstellbar” und ”adaptierbar”, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind so zu verstehen, dass die elektrische Leistung des Leuchtmittels bei Betrieb des Leuchtmittels gezielt und für einen Nutzer oder Monteur nachvollziehbar verändert werden kann.
Die Möglichkeit zur Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels ist also eine Alternative zu nicht im Betrieb einstellbaren, für den Betrieb mit einem bestimmten Leuchtmittel in einer Leuchtstofflampenfassung vorher abgestimmten Starterersatzmitteln 12.
Unter ”einstellbar” bzw. ”adaptierbar” soll aber auch ein einmaliges Einstellen bzw. Adaptieren verstanden werden.
Zur Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels kann ein nicht dargestelltes Einstellelement verwendet werden. Die Einstellung erfolgt vorzugsweise werkzeuglos, z. B. durch drehen, schieben oder klicken. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Starterersatzmittel 12 eine Ratsche zur Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels aufweist.
Die Einstellung der elektrische Leistung des Leuchtmittels kann stufig, z. B. über ein Einstellelement mit drei Stufen, oder stufenlos erfolgen.
Vorzugsweise ist die Steuerelektronik 14 derart ausgebildet ist, dass mittels Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels der Lichtstrom einstellbar ist. Dadurch kann die elektrische Leistung des Leuchtmittels optisch wahrnehmbar eingestellt werden. Außerdem kann somit die Leuchtdichte bzw. die Helligkeit des Leuchtmittels individuell eingestellt werden.
Diese bevorzugte Ausführungsform ermöglicht es, flexibel und präzise eine gewünschte Leuchtdichtenverteilung einzustellen. So kann es z. B. die elektrische Leistung von Leuchtmitteln, die in der Nähe von anderen Lichtquellen, beispielsweise in der Nähe von Außenfenstern oder dergleichen, angeordnet sind, geringer eingestellt werden im Vergleich zu Leuchtmitteln, die an dunkleren Orten angeordnet sind.
Vorzugsweise ist die Steuerelektronik 14 derart ausgebildet ist, dass mittels Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels der Lichtstrom in einem Bereich von 0% bis 150% des nominellen Lichtstroms einstellbar ist. Dabei entspricht der nominelle Lichtstrom dem Lichtstrom laut Kennzeichnung des Leuchtmittels ohne Einstellbarkeit. Besonders bevorzugt ist es, wenn mittels Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels der Lichtstrom in einem Bereich von 100% bis 140% des nominellen Lichtstroms einstellbar ist.
Ein derartig einstellbares Leuchtmittel kann beispielsweise statt mehrerer separater Leuchtmittel mit fixem Lichtstrom (z. B. in einer Basisausführung, einer High-Lumen-Ausführung und einer Ultra-High-Lumen-Ausführung) verwendet werden.
Ferner kann eine derartig ausgebildete Steuerelektronik 14 zur Dimmung des Leuchtmittels benutzt werden. Vorteilhafterweise kann mit einem erfindungsgemäßen Starterersatzmittel 12 in dieser Ausführungsform das Leuchtmittel individuell mittels des Starterersatzmittels 12, also an der Leuchte selbst, gedimmt werden. Ein Nachrüsten des Starterersatzmittels 12 ist einfach und kostengünstig realisierbar. Insbesondere erfordert das Nachrüsten des Starterersatzmittels 12 kein Verlegen von Kabeln.
Vorzugsweise ist das Starterersatzmittel 12 derart ausgebildet ist, dass das Starterersatzmittel diejenige Änderung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels kompensiert, die durch elektrisches Verbinden des der Strombegrenzung dienenden Vorschaltmittels 4 der Leuchtstofflampenfassung und einer der Versorgung des Leuchtmittels, insbesondere den Leuchtdioden 11 der LED-Leuchtröhre 2, dienenden Ansteuerelektronik des Leuchtmittels hervorgerufen wird.
Die Ansteuerelektronik kann Kondensatoren aufweisen und insbesondere zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren wie Keramikschichtkondensatoren, Folienschichtkondensatoren oder dergleichen aufgebaut sein.
Beim Einsatz des derartig aufgebauten Leuchtmittels in die Leuchte kann durch die Kondensatoren der Ansteuerelektronik und der Induktivität (Drossel) des Vorschaltmittels 4 ein elektrischer Schwingkreis, insbesondere ein elektrischer Reihenschwingkreis, gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Starterersatzmittel 12 kann nun derart ausgebildet sein, dass das Starterersatzmittel 12 die durch den elektrischen Schwingkreis verursachte Änderung der Eingangs leistungsaufnahme des Leuchtmittels kompensiert.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn das Starterersatzmittel 12 eine Versorgung der Ansteuerelektronik des Leuchtmittels mit Netzspannung, also einen Anschluss an das Stromnetz, ermöglicht.
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 das Starterersatzmittel 12 einen Betrieb des Leuchtmittels am öffentlichen Stromnetz erlaubt.
3 zeigt schematisch den Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Starterersatzmittels 12 ohne das Gehäuse 13.
Das Starterersatzmittel 12 gemäß der in 3 dargestellten Ausführung weist einen Gehäuseboden 20 und eine Platine 19' auf. Auf der Platine 19' sind drei gleiche oder unterschiedliche elektrische Bauelemente 21 angeordnet. Die Bauelemente 21 können z. B. Kondensatoren, Widerstände und Spulen umfassen. Diese Ausführungsform ermöglicht eine kompakte Bauform des Starterersatzmittels 12.
4 zeigt schematisch eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte 22.
Die Leuchte 22 umfasst eine Leuchtstofflampenfassung 23, eine in die Leuchtstofflampenfassung 23 einsetzbare LED-Leuchtröhre 2, die mehrere Leuchtdioden 11 aufweist, ein Vorschaltmittel 4 zur Strombegrenzung und ein Starterersatzmittel 12.
Das Starterersatzmittel 12 ist wie das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Starterersatzmittel 12 ausgebildet.
Vorzugsweise weist die LED-Leuchtröhre 2 mindestens eine erste Platine 19'' auf, die die Leuchtdioden 11 trägt.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die LED-Leuchtröhre 2 eine Ansteuerelektronik zur Versorgung der Leuchtdioden 11 aufweist. Dabei ist es bevorzugt, dass die LED-Leuchtröhre 2 ein nicht dargestelltes Anschlussmittel zum Anschluss der Ansteuerelektronik an Netzspannung aufweist. Ferner ist es bevorzugt, dass die erste Platine 19'' die Ansteuerelektronik oder zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik trägt. Vorzugsweise ist die Ansteuerelektronik transformatorlos und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut.
Vorzugsweise ist die LED-Leuchtröhre 2 kabelfrei ausgebildet.
Die LED-Leuchtröhre 2 weist bevorzugt ein vorzugsweise röhrenförmiges Gehäuse 24 und/oder eine zumindest im Wesentlichen transparente bzw. lichtdurchlässige Abdeckung des Gehäuses 24 auf, das/die besonders bevorzugt Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweist/aufweisen oder zumindest im Wesentlichen aus PMMA besteht/bestehen.
Eine PMMA-Abdeckung 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 eine stoßfeste LED-Leuchtröhre 2 mit verbesserter UV-Beständigkeit realisieren, deren Leuchtkraft und Effizienz aufgrund verbesserter Transmissionseigenschaften der Abdeckung verbessert ist und deren Funktion zudem nicht aufgrund von Vergilbungseffekten mit der Zeit degradiert wird. Durch Einsatz der Abdeckung aus PMMA kann also die Effizienz der LED-Leuchtröhre 2 dadurch verbessert werden, dass durch die herausragenden Transmissionseigenschaften der Abdeckung abgestrahlte Lichtleistung vergrößert werden kann.
Eine Voraussetzung ist jedoch, dass die Temperatur der LED-Leuchtröhre 2 gering genug gehalten werden kann, dass ein Einsatz von PMMA möglich ist. Eine aktive Kühlung und/oder eine vergrößerte Kühloberfläche des Gehäuses 24 sind zwar möglich, bedeuten jedoch einen hohen zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand. Die vorliegende Erfindung bevorzugt stattdessen oder zusätzlich eine LED-Leuchtröhre 2 mit einer transformatorfreien und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebauten Ansteuerelektronik. Hierdurch kann die Wärmeentwicklung in der LED-Leuchtröhre 2 so weit reduziert werden, dass keine zusätzlichen Kühloberflächen benötigt werden. Eine Kombination der Abdeckung aus PMMA mit der Ansteuerelektronik, die transformatorfrei ist und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist, ist also besonders vorteilhaft, da hierdurch eine sowohl besonders sparsame als auch besonders helle LED-Leuchtröhre 2 ermöglicht wird.
Eine zweite Abdeckung kann mit der lichtdurchlässigen Abdeckung verbunden sein, insbesondere klemmend und/oder rastend bzw. formschlüssig und/oder kraftschlüssig. Die zweite Abdeckung ist bevorzugt aus einem wärmeableitenden Material, insbesondere Aluminium, Stahl oder dergleichen, kann aber auch PMMA und/oder Polycarbonat (PC) aufweisen oder hieraus bestehen. Ferner kann die zweite Abdeckung Riefen, Wülste oder Kühlrippen aufweisen, insbesondere außenseitig und/oder längs zum Gehäuse 24, um die Wärmeableitung in die Umgebung zur Kühlung der LED-Leuchtröhre 2 zu fördern.
Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das gesamte Gehäuse 24 – mit der ersten und/oder der zweiten Abdeckung – aus Kunststoff, insbesondere PMMA und/oder Polycarbonat, bestehen oder PMMA bzw. Polycarbonat aufweisen. Dies erlaubt eine besonders robuste LED-Leuchtröhre 2, die auch in mehrere Richtungen gleichzeitig Licht emittieren oder dicht gegenüber Wasser oder sonstigen Chemikalien sein kann. Dessen ungeachtet ist auch der Einsatz jeglichen anderen Kunststoffs oder eines Metalls möglich.
Der Einsatz von PMMA für das vorzugsweise gesamte Gehäuse 24 ist besonders bevorzugt, da mit PMMA eine LED-Leuchtröhre 2 ermöglicht wird, die zumindest im Wesentlichen nicht vergilbt und/oder UV beständig ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 24 metallfrei und/oder kühlrippenfrei ist.
Im Vergleich zu einer herkömmlichen Leuchtstofflampe bietet die erfindungsgemäße Leuchte 22 folgende Vorteile:

• Stromeinsparung von bis zu ca. 85%,
• deutlich geringere Einschaltverzögerung (Anlaufzeit bis zur Erreichung von 60% des nominellen Lichtstroms < 1 s),
• höhere Lichtausbeute (bis zu ca. 105 Lumen/W)
• bis zu 85% recyclebar,
• längere Lebensdauer (typischerweise 50000 Betriebsstunden),
• kein Flackern, kein Brummen, kein Stroboskop-Effekt,
• geringerer Leuchtkraftverlust (Lichtstrom zum Ende der Lebensdauer > 89%),
• kein Sonderbetriebsstoff enthalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Ansteuerelektronik einen Konstantstromregler auf, der mit den in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 eine Reihenschaltung, im Folgenden Lastschleife genannt, bildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Ansteuerelektronik transformatorfrei, (drossel-)spulenfrei und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-(nass-)elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Reihenschaltung aus dem Konstantstromregler und einer Mehrzahl von Leuchtdioden 11 verwendet. Diese auch Lastschleife genannte Reihenschaltung kann mit verhältnismäßig hohen Spannungen betrieben werden, was den Einsatz eines Transformators erübrigen kann. So kann eine ausgesprochen kompakte Bauform bei gleichzeitig geringer Verlustleistung erreicht werden.
Beispielsweise kann eine Betriebsspannung der Lastschleife zumindest im Wesentlichen einer Summe der Flussspannungen der in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 und der Betriebs- bzw. Nennspannung des Konstantstromreglers und/oder mehr als 20%, vorzugsweise mehr als 40%, insbesondere mehr als 50% der gleichgerichteten und geglätteten bzw. effektiven Nennspannung entsprechen.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die an der Lastschleife anliegende Spannung über deren Elemente, also zumindest über den Konstantstromregler und die mit diesem in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11, aufteilt. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Lastschleife derart ausgebildet ist, dass an dem Konstantstromregler lediglich ein geringer Anteil der gesamten an der Lastschleife anliegenden Spannung abfallt. Dieser Anteil liegt vorzugsweise unter 50%, weiter vorzugsweise unter 30%, insbesondere unter 20% und besonders bevorzugt unter 10% oder 8%. Insbesondere entsprechen die Flussspannungen der in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 mehr als 50%, weiter bevorzugt mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80% und besonders bevorzugt mehr als 90% oder 94% der an der Lastschleife anliegenden Spannung. Ein Abfall eines lediglich geringen Anteils der gesamten Spannung an dem Konstantstromregler ermöglicht eine minimale verbleibende Verlustleistung in dem Konstantstromregler.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lastschleife über einen Gleichrichter mit gleichgerichteter Netzspannung versorgt wird. Hierbei kann es sich bevorzugt um einen Halbleiter- und/oder Brückengleichrichter handeln. Die Leuchtdioden 11 werden zur gleichmäßigen Lichtabgabe bevorzugt mit Gleichspannung oder einer vorzugsweise geglätteten gleichgerichteten Wechselspannung bzw. mit einem Gleichstrom oder einem vorzugsweise geglätteten gleichgerichteten Strom versorgt. Auch der Stromregler ist vorzugsweise zum Betrieb mit einer Gleichspannung bzw. Gleichstrom ausgebildet. Der Einsatz eines Gleichrichters bzw. Brückengleichrichters ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Lastschleife mit Gleichspannung bzw. Gleich-Strom zu versorgen. Verbleibende Welligkeit der gleichgerichteten Spannung bzw. des gleichgerichteten Stroms wird vorzugsweise durch den Konstantstromregler ausgeglichen bzw. ausgeregelt.
Gemäß einem auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Gleichrichter zur Versorgung mit Netzspannung kapazitiv mit dem Anschlussmittel gekoppelt sein, vorzugsweise ausschließlich mit einem oder auch mehreren nicht elektrolytischen Kondensatoren. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die kapazitive Kopplung des Gleichrichters mit der Netzspannung bzw. mit dem Anschlussmittel zum Verbinden der Ansteuerelektronik mit dem Stromnetz als kapazitiver Vorwiderstand fungiert. Es kann also vorgesehen sein, dass der Kapazitätswert eines die kapazitive Kopplung bildenden Kondensators derart ausgebildet ist, dass betriebsmäßig ein Spannungsabfall an diesem Kondensator resultiert, vorzugsweise wodurch die Spannungsamplitude an dem Gleichrichter bzw. die Spannung an der Lastschleife einstellbar ist.
Insbesondere weist dieser Kondensator einen Blindwiderstand bei Netzfrequenz, beispielsweise zwischen und/oder bei zumindest im Wesentlichen 50 Hz oder 60 Hz, derart auf, dass die Spannung an der Lastschleife auf zumindest im Wesentlichen die Summe der Flussspannungen der zur Bildung der Lastschleife in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 und der Nennspannung des Stromreglers reduziert wird.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass der Kondensator, der zur elektrischen Verbindung des Gleichrichters mit dem Anschlussmittel ausgebildet ist, eine betriebsmäßig an einem Eingang des Gleichrichters anliegende Spannung auf weniger als 80%, vorzugsweise weniger als 70%, insbesondere weniger als 50% und/oder mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, insbesondere mehr als 30% einer an dem Anschlussmittel anliegenden Netzspannung reduziert bzw. einen entsprechenden Spannungsabfall zwischen seinen Klemmen hervorruft.
Hierdurch ist es möglich, auch nur wenige in Reihe geschaltete Leuchtdioden 11 und/oder mehrere Lastschleifen mit nur wenigen in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 parallel zu betreiben, insbesondere mit höchstens 20, vorzugsweise weniger als 15, in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11. Dies ist der Ausfallsicherheit zuträglich.
Da durch den Blindwiderstand der Kapazität keine zusätzlichen Verluste erzeugt werden, anders als bei ohmschen Widerständen, kann mit der bevorzugten kapazitiven Kopplung, auch kapazitiver Vorwiderstand genannt, zwischen Anschlussmittel und Gleichrichter in vorteilhafter Weise ein ausgesprochen effizientes Leuchtmittel mit geringer Wärmeentwicklung realisiert werden.
Ein Blindwiderstand im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein zumindest im Wesentlichen imaginärer Widerstand im Sinne der Wechselstromrechnung, auch Reaktanz genannt. Der Einsatz eines Blindwiderstandes, insbesondere einer Kapazität, ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Spannungsreduktion, ohne dass hierbei größere Mengen an Wärme bzw. Verlustleistung entstehen.
Es ist möglich, dass parallel zu den in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 mindestens ein vorzugsweise nicht-elektrolytischer Kondensator vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, den betriebsmäßig durch die Leuchtdioden fließenden Strom zu glätten und/oder eine gleichmäßigere Lichtabgabe des Leuchtmittels zu erzielen.
Die Ansteuerelektronik kann mehrere Konstantstromregler aufweisen, die vorzugsweise eingangsseitig elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Insbesondere können die Konstantstromregler gemeinsam mit Strom versorgt werden. Es ist möglich, dass mehrere Lastschleifen jeweils mit einem Konstantstromregler in Reihenschaltung mit mehreren Leuchtdioden 11 vorgesehen sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Konstantstromregler lastseitig elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierdurch kann eine größere Stromstärke durch die Leuchtdioden 11 erreicht bzw. geregelt werden.
Ferner ist es möglich, dass die Lastschleife über einen Widerstand mit dem Gleichrichter verbunden ist. Dies kann einer Kurschlussspannungsfestigkeit des Leuchtmittels und/oder der Stromsteuerung durch den Konstantstromregler zuträglich sein.
Der Konstantstromregler ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Strom durch die Leuchtdioden 11 der Lastschleife zumindest im Wesentlichen konstant zu halten, insbesondere mit Abweichungen von einem Sollwert für den Strom durch die Leuchtdioden 11 geringer als 30%, vorzugsweise geringer als 20%, insbesondere geringer als 10%. Der Sollwert für den Strom durch die Leuchtdioden 11 ist bevorzugt größer als 10 mA, insbesondere mehr als 20 mA und/oder geringer als 1 A, insbesondere geringer als 500 mA. Dies ist der Lebensdauer der Leuchtdioden 11 zuträglich.
Zur Regelung des Stroms durch die Leuchtdioden 11 kann der Konstantstromregler mit dem Widerstand verbunden sein, insbesondere wobei der Widerstand als Shuntwiderstand verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine an dem Widerstand abfallende Spannung als Regelgröße für die Stromregelung durch den Konstantstromregler verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Steuereingang des Konstantstromreglers, insbesondere mittels eines Vorwiderstands, mit dem Ausgang des Konstantstromreglers elektrisch leitend verbunden. Das an dem Steuereingang anliegende Signal bzw. der anliegende Pegel kann zur Stromregelung des Konstantstromreglers verwendet werden. Es sind aber auch alternative oder zusätzliche Funktionen des Widerstands und/oder alternative Regelkonzepte für den Strom für bzw. durch die Leuchtdioden 11 bzw. für den Konstantstromregler möglich.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Ausgang des Konstantstromreglers vorzugsweise den insbesondere in Reihe geschalteten Leuchtdioden 11 zugewandt bzw. mit diesen elektrisch leitend verbunden. Der Eingang des Konstantstromreglers kann dem Gleichrichter zugewandt bzw. mit diesem elektrisch leitend verbunden sein.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ansteuerelektronik, die vorzugsweise mit Netzspannung versorgt wird, bevorzugt transformatorfrei, also ohne Transformatoren aufgebaut. In vorteilhafter Weise ist es durch den vorschlagsgemäßen transformatorfreien Aufbau der Ansteuerelektronik bzw. des Leuchtmittels möglich, Verlustleistung bzw. Wärmeentwicklung zu vermeiden oder zu reduzieren. Entsprechendes kann für Schaltnetzteile gelten, die ebenfalls üblicherweise mit Transformatoren, Übertragern und/oder (Drossel-)Spulen aufgebaut sind, was hier bevorzugt vermieden wird, um die Verlustleistung zu verringern.
Zudem sind Transformatoren bzw. Spulen durch den Wicklungsprozess aufwendig und teuer in der Herstellung und bedingen einen hohen Platzbedarf im Gehäuse von Leuchtmitteln. Der transformatorfreie bzw. spulenfreie Aufbau der Ansteuerelektronik ermöglicht also ein kostengünstigeres, kompakteres Leuchtmittel.
Unter dem Begriff ”Transformator” werden im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise jegliche gekoppelte Induktivitäten, insbesondere auch gekoppelte Spulen oder Übertrager, verstanden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der auch unabhängig realisiert werden kann, ist die Ansteuerelektronik ausschließlich mit nicht-elektrolytischen oder zumindest mit nicht-nass-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut.
Gemäß einem weiteren auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung trägt die erste Platine 19'' die Ansteuerelektronik oder zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik. Es wird also dieselbe Platine verwendet, um sowohl Leuchtdioden 11 als auch die Ansteuerelektronik zu tragen. Daher kann auf die Anordnung mehrerer Platinen für die Leuchtdioden 11 und die Ansteuerelektronik nebeneinander bzw. untereinander in einem Gehäuse des Leuchtmittels verzichtet werden und das Leuchtmittel kann flexibler, kleiner bzw. mit einem geringeren Durchmesser gestaltet werden. 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 19'' mit den Leuchtdioden 11 kann vermieden werden. Letzteres ist zusätzlich in Hinblick auf den Produktionsaufwand vorteilhaft, da bisherige Kabelverbindungen zwischen unterschiedlichen Platinen in der Regel nicht automatisiert hergestellt werden können und daher besonders aufwändig sind.
Es ist gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, dass ein vorschlagsgemäßes Leuchtmittel mindestens eine zweite Platine mit mehreren Leuchtdioden aufweist. Zwischen der ersten, der zweiten und/oder weiteren Platine kann eine elektrisch leitende Steckverbindung zur Versorgung der Leuchtdioden der zweiten und/oder weiteren Platine durch die Ansteuerelektronik hergestellt sein.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen flexiblen und/oder modularen Aufbau des Leuchtmittels, insbesondere wobei durch Anstecken der 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, kostengünstige, flexible und zuverlässige Skalierbarkeit, insbesondere der Länge des Leuchtmittels, erreicht. Zudem kann mit der Steckverbindung eine mechanische Kopplung bzw. Arretierung der Platinen zueinander erreicht werden.
Ferner ist die Kombination der obigen, auch unabhängig realisierbareren Aspekte besonders vorteilhaft. Insbesondere können die Platzierung der Ansteuerelektronik oder wesentlicher Teile dieser auf der ersten Platine 19'' und 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.
In dem vorschlagsgemäßen Leuchtmittel werden bevorzugt mehrere, insbesondere mit leitenden Steckverbindungen gekoppelte, Platinen 19'' mit Leuchtdioden 11 verwendet, von denen mindestens eine, vorzugsweise stirnseitig im Leuchtmittel angeordnete, Platine 19'' 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.
Es kann vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel die erste Platine 19'' mit mehreren Leuchtdioden 11 und mindestens die zweite Platine mit mehreren Leuchtdioden 11 aufweist, vorzugsweise wobei zwischen den Platinen eine elektrisch leitende Steckverbindung zur Versorgung der Leuchtdioden der zweiten Platine durch die Ansteuerelektronik hergestellt ist und/oder wobei die Leuchtdioden 11 der zweiten Platine in Reihe zu den Leuchtdioden 11 der ersten Platine 19'' geschaltet sind. Die Leuchtdioden 11 der ersten Platine 19'' und der zweiten Platine können eine gemeinsame oder mehrere separate Lastschleifen mit einem oder mehreren Konstantstromreglern bilden, vorzugsweise wobei der oder die Konstantstromregler auf der ersten Platine angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die erste, zweite und/oder weitere Platine jeweils eine Lastschleife mit einem Konstantstromregler und mehreren Leuchtdioden 11 aufweisen. Dies kann einer einfachen modularen Skalierbarkeit zuträglich sein.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Lastschleifen der jeweiligen Platinen von der ersten Platine 19'' und/oder mit einem gemeinsamen Gleichrichter und/oder über die Steckverbindung versorgt werden. Ferner ist es möglich, dass die zweite oder weitere Platine mindestens ein Bauelement, insbesondere einen Kondensator oder Widerstand, zur Anpassung der Ansteuerelektronik bei Einsatz zusätzlicher Platinen aufweist, das bevorzugt über die Steckverbindung mit der ersten Platine bzw. mit der Ansteuerelektronik verbindbar ist.
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 bzw. Dielelektrikum 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) handeln.
Bezugszeichenliste

1: Schaltanordnung
2: LED-Leuchtröhre
3: Verbindungselement
4: Vorschaltmittel
5: erster Halter
6: zweiter Halter
7: Spannungsquelle
8: Kontaktstift an einem ersten Ende der LED-Leuchtröhre
9: Kontaktstift an einem zweiten Ende der LED-Leuchtröhre
10: Platine
11: Leuchtdiode
12: Starterersatzmittel
13: Gehäuse des Starterersatzmittels
14: Steuerelektronik des Starterersatzmittels
15: Kontaktstift des Starterersatzmittels
16: Widerstand
17: Kondensator
18: Spule
19, 19', 19'': Platine
20: Gehäuseboden des Starterersatzmittels
21: elektrisches Bauelement
22: Leuchte
23: Leuchtstofflampenfassung
24: Gehäuse bzw. Abdeckung der LED-Leuchtröhre

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

WO 2011/124670 A1 [0024, 0024, 0025]
DE 202010005615 U1 [0028]
DE 202010010536 U1 [0028]
DE 102012000973 [0031, 0032]
DE 102012002710 [0031]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 60081 [0012]
DIN EN 60901 [0012]
EU-Richtlinien 2005/32/EG [0014]
2009/125/EG [0014]
98/11/EG [0014]
92/75/EWG [0014]
EU-Richtlinie 98/11/EG [0014]

Claims

Starterersatzmittel für eine Leuchtstofflampenfassung (23), wobei das Starterersatzmittel (12) zum Einsatz in der Leuchtstofflampenfassung (23) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterersatzmittel (12) zur Steuerung der elektrischen Leistung, insbesondere der Eingangsleistungsaufnahme, eines in die Leuchtstofflampenfassung (23) einsetzbaren Leuchtmittels, insbesondere einer LED-Leuchtröhre (2) mit mehreren Leuchtdioden (11), ausgebildet ist.
Starterersatzmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterersatzmittel (12) eine Steuerelektronik (14) mit mindestens einem vorzugsweise nicht-elektrolytischen Kondensator (17) und/oder mit mindestens einem Widerstand (16) und/oder mit mindestens einer Spule (18) aufweist.
Starterersatzmittel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (14) auf einer Platine (19, 19') des Starterersatzmittels (12) angeordnet, insbesondere aufgelötet, ist.
Starterersatzmittel gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine nicht-elektrolytische Kondensator (17) und/oder der mindestens eine Widerstand (16) und/oder die mindestens eine Spule (18) als SMID-Bauelemente) ausgeführt ist/sind.
Starterersatzmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (14) derart ausgebildet ist, dass die elektrische Leistung des Leuchtmittels stufig oder stufenlos einstellbar ist.
Starterersatzmittel gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (14) derart ausgebildet ist, dass mittels Einstellung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels der Lichtstrom, vorzugsweise in einem Bereich von 0% bis 150% des nominellen Lichtstroms, besonders bevorzugt in einem Bereich von 100% bis 140% des nominellen Lichtstroms, einstellbar ist.
Starterersatzmittel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterersatzmittel (12) derart ausgebildet ist, dass das Starterersatzmittel (12) diejenige Änderung der elektrischen Leistung des Leuchtmittels kompensiert, die durch elektrisches Verbinden eines der Strombegrenzung dienenden Vorschaltmittels (4) der Leuchtstofflampenfassung (23) und einer der Versorgung des Leuchtmittels dienenden Ansteuerelektronik des Leuchtmittels hervorgerufen wird.
Starterersatzmittel gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterersatzmittel (12) eine Versorgung der Ansteuerelektronik des Leuchtmittels mit Netzspannung ermöglicht.
Leuchte mit einer Leuchtstofflampenfassung (23), mit einer in die Leuchtstofflampenfassung (23) einsetzbaren LED-Leuchtröhre (2), die mehrere Leuchtdioden (11) aufweist, mit einem Vorschaltmittel (4) zur Strombegrenzung und mit einem Starterersatzmittel (12) dadurch gekennzeichnet, dass das Starterersatzmittel (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Leuchte gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Leuchtröhre (2) mindestens eine erste Platine (19''), die die Leuchtdioden (11) trägt, aufweist, und/oder dass die LED-Leuchtröhre (2) eine Ansteuerelektronik zur Versorgung der Leuchtdioden (11) aufweist, wobei vorzugsweise die LED-Leuchtröhre (2) ein Anschlussmittel zum Anschluss der Ansteuerelektronik an Netzspannung aufweist, wobei vorzugsweise die erste Platine (19'') die Ansteuerelektronik oder zumindest wesentliche Teile der Ansteuerelektronik trägt, wobei vorzugsweise die Ansteuerelektronik transformatorlos und/oder zumindest ausgangsseitig ausschließlich mit nicht-elektrolytischen Kondensatoren aufgebaut ist, und/oder dass die LED-Leuchtröhre (2) kabelfrei ausgebildet ist, und/oder dass die LED-Leuchtröhre (2) ein vorzugsweise röhrenförmiges Gehäuse (24) und/oder eine Abdeckung des Gehäuses (24) aus Kunststoff, insbesondere aus Polymethylmethacrylat, aufweist.