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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Modul und eine Schaltungsanordnung für eine Lichtquelle, die mehrere Leuchtdioden (LEDs, light emitting diodes) enthält.
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In LED-Leuchten sind in der Regel ein oder mehrere LED-Module zur Lichterzeugung integriert. Die dafür verwendeten LED-Module werden oft entsprechend den gewünschten Betriebsdaten in einer Weise aufgebaut, in der LED's in Serie in sogenannte Stränge verschaltet werden und mehrere solcher Stränge auf einem Modul parallelgeschaltet werden. Beispielsweise kann ein solches LED-Modul 40 LED's enthalten, wobei vier Stränge parallel geschaltet sind, in denen jeweils zehn LED's in Serie geschaltet sind.
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Wenn eine LED-Leuchte mehrere LED-Module enthält, werden häufig auch die LED-Module parallel geschaltet und von einem gemeinsamen Treiber mit Energie versorgt. Insbesondere ist dies bei Leuchten der Fall, die aufgrund eines nicht ausreichenden mechanischen Berührschutzes nur Komponenten verwenden, die die Anforderungen an SELV-Isolation entsprechend IEC 60598 erfüllen. Da bei solchen Leuchten an berührbaren Teilen keine höheren Spannungen als 60VDC auftreten dürfen, haben LED-Module speziell für derartige Ausführungen niedrige Betriebsspannungen und werden, um die Ausgangsspannung des Treibers unter 60V zu halten, parallel an den Treiber angeschlossen.
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Zum Betrieb solcher parallelgeschalteter LED-Module werden in der Regel Konstantstromtreiber verwendet, die unabhängig von der Betriebsspannung der Last einen annähernd konstanten Strom liefern. Dieser Strom entspricht der Summe der Betriebsströme, die die einzelnen LED-Module für ihre Funktion benötigen.
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Während die LED-Module einer LED-Leuchte früher in der Regel fest eingebaut waren, gibt es einen Trend, die LED-Module herausnehmbar in der LED-Leuchte anzubringen. Beim Ausfall eines LED-Moduls ist es dann einfach möglich, das defekte LED-Modul auszutauschen, ohne dass die gesamte LED-Leuchte erneuert werden muss.
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Wenn die LED-Leuchte mit einem Konstantstromtreiber betrieben wird, kann es bei Entnahme eines LED-Moduls zu Problemen kommen, weil der Ausgangsstrom des Treibers nicht um den Wert verringert wird, der dem Betriebsstrom des entfernten LED-Moduls entspricht. Ein solches Problem tritt auch und dann auf, wenn ein Anwender versucht, durch Entfernen eines LED-Moduls die Leuchtkraft und den Energieverbrauch der Leuchte zu reduzieren.
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Da der von dem Treiber gelieferte Gesamtstrom sich in diesem Fall auf eine geringere Anzahl verbleibender LED-Module verteilt, können diese überlastet werden und damit die Sicherheit der Leuchte gefährden. Durch die Überlastung kann es auch zum Ausfall weiterer LED-Module kommen, wodurch dieser Effekt noch verstärkt wird.
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Dieses Sicherheitsrisiko besteht insbesondere bei Leuchten, die LED-Module für Sockel-Fassungssysteme verwenden. Durch solche Fassungssysteme wird ein Austauschen bzw. das Herausnehmen von LED-Modulen für den Bediener besonders einfach ohne Verwendung von Werkzeugen ermöglicht.
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Durch Verwendung von Konstantspannungstreibern in Leuchten kann dieses Sicherheitsrisiko umgangen werden. Dabei gibt der Treiber unabhängig von dem gelieferten Strom eine annähernd konstante Spannung aus. Der gelieferte Strom ergibt sich als Summe der von den LED-Modulen bei dieser Spannung gezogenen Betriebsströme. Wird eines der parallel geschalteten LED-Module entfernt, reduziert sich der Gesamtstrom des Treibers. Andererseits bleiben der Strom und die Leistungsaufnahme der verbleibenden LED-Module nahezu unverändert. Nachteilig ist dabei, dass ein Dimmen der LED-Module nur modulseitig erfolgen kann und dazu spezielle Schaltungs- und Steuerungstechniken erforderlich sind. Ein Dimmen durch eine Pulsweitenmodulation der Versorgungsspannung ist meist aufgrund der daraus resultierenden hohen Lichtmodulation unerwünscht.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den durch ein LED-Modul fließenden Strom modulseitig zu begrenzen. Das kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass jedes LED-Modul eine integrierte Strombegrenzung aufweist. Dies ist allerdings mit dem Einsatz von Schaltkreisen mit Leistungsbauteilen verbunden, was die Herstellkosten eines LED-Moduls deutlich erhöht.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein LED-Modul bzw. eine Schaltungsanordnung für eine LED-Leuchte dergestalt bereitzustellen, dass die LED-Leuchte bei Entnahme eines einzelnen oder mehrerer LED-Module gegen eine Überlastung eines oder mehrerer in der LED-Leuchte verbleibender LED-Module geschützt ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein LED-Modul gemäß Anspruch 1, eine Schaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 bzw. durch eine LED-Leuchte gemäß Anspruch 9 oder 13. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei kann jede Vorrichtung auch durch die untenstehenden bzw. in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale anderer Vorrichtungen weitergebildet sein oder umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße LED-Modul enthält zumindest einen LED-Strang, der eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von zueinander in Serie geschalteten Leuchtdioden enthält, einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. Der Anodenanschluss enthält eine Mehrzahl räumlich getrennt voneinander angeordneter Anodenanschlusskontakte, von denen zumindest zwei elektrisch miteinander, aber nicht mit einer Anodenseite eines LED-Strangs verbunden sind und zumindest einer elektrisch mit der Anodenseite zumindest eines LED-Strangs verbunden ist. Der Kathodenanschluss enthält eine Mehrzahl räumlich getrennt voneinander angeordneter Kathodenanschlusskontakte, von denen zumindest zwei elektrisch miteinander, aber nicht mit einer Kathodenseite eines LED-Strangs verbunden sind und zumindest einer elektrisch mit der Kathodenseite zumindest eines LED-Strangs verbunden ist.
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Mit einem solchen LED-Modul ist es möglich, eine LED-Leuchte aufzubauen, bei der beispielsweise sichergestellt sein kann, dass beim Entfernen eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte kein geschlossener Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der verbleibenden LED-Module verbleibt. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eines der in der LED-Leuchte verbleibenden LED-Module überlastet wird und damit die Sicherheit der Leuchte gefährdet ist oder das überlastete LED-Modul selbst ausfällt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das LED-Modul eine Mehrzahl von LED-Strängen, von denen jeder eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von zueinander in Serie geschalteten Leuchtdioden enthält, wobei jeder der LED-Stränge mit einem gemeinsamen Anodenanschlusskontakt und/oder mit einem gemeinsamen Kathodenanschlusskontakt verbunden ist.
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Dadurch kann beispielsweise bei einer vorgegebenen Betriebsspannung die Helligkeit des LED-Moduls vergrößert werden mit einer Minimalzahl der zum Verwirklichen der Erfindung erforderlichen Anoden- und Kathodenanschlusskontakte bereitgestellt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das LED-Modul eine Mehrzahl von LED-Strängen, von denen jeder eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von zueinander in Serie geschalteten Leuchtdioden enthält, wobei zumindest zwei der LED-Stränge mit voneinander verschiedenen Anodenanschlusskontakten und/oder mit voneinander verschiedenen Kathodenanschlusskontakten verbunden sind.
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Dadurch kann beispielsweise bei einer vorgegebenen Betriebsspannung die Helligkeit des LED-Moduls vergrößert werden, und zumindest zwei LED-Stränge können getrennt voneinander betrieben werden.
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Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dient zum Parallelschalten einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen LED-Modulen. Die Schaltungsanordnung enthält einen Pluspolanschluss und einen Minuspolanschluss zum Anschließen eines Treibers zur Versorgung der LED-Module mit elektrischer Energie, eine Pluspolanschlussleitung zum elektrischen Verbinden des Pluspolanschlusses mit den LED-Modulen, eine Minuspolanschlussleitung zum elektrischen Verbinden des Minuspolanschlusses mit den LED-Modulen, eine Mehrzahl von Pluspolanschlusskontakten zum elektrischen Verbinden der Pluspolanschlussleitung mit den Anodenanschlusskontakten der LED-Module und eine Mehrzahl von Minuspolanschlusskontakten zum elektrischen Verbinden der Minuspolanschlussleitung mit den Kathodenanschlusskontakten der LED-Module, wobei die Anzahl und Lagebeziehung der für ein LED-Modul vorgesehenen Pluspolanschlusskontakte und Minuspolanschlusskontakte der Anzahl und Lagebeziehung der Anodenanschlusskontakte und der Kathodenanschlusskontakte des entsprechenden LED-Moduls entspricht, die Pluspolanschlusskontakte entlang der Pluspolanschlussleitung so angeordnet sind, dass die ihnen entsprechenden LED-Module von dem Pluspolanschluss aus gesehen in einer ersten Reihenfolge an der Pluspolanschlussleitung anschließbar sind, die Minuspolanschlusskontakte entlang der Minuspolanschlussleitung so angeordnet sind, dass die ihnen entsprechenden LED-Module von Minuspolanschluss aus gesehen in einer zweiten Reihenfolge, die invers zu der ersten Reihenfolge ist, an der Minuspolanschlussleitung anschließbar sind, die Pluspolanschlussleitung zumindest zwischen zwei Pluspolanschlusskontakten jeden LED-Moduls unterbrochen ist, so dass sie in nicht miteinander verbundene Leitungsabschnitte unterteilt ist, und die Minuspolanschlussleitung zumindest zwischen zwei Minuspolanschlusskontakten jeden LED-Moduls unterbrochen ist, so dass sie in nicht miteinander verbundene Leitungsabschnitte (unterteilt ist.
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Mit einer solchen Schaltungsanordnung ist es möglich, eine LED-Leuchte aufzubauen, bei der beispielsweise sichergestellt sein kann, dass beim Entfernen eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte kein geschlossener Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der verbleibenden LED-Module verbleibt. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eines der in der LED-Leuchte verbleibenden LED-Module überlastet wird und damit die Sicherheit der Leuchte gefährdet ist oder das überlastete Modul selbst ausfällt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Pluspolanschlussleitung zwischen den Pluspolanschlusskontakten jeden LED-Moduls unterbrochen, deren entsprechende Anodenanschlusskontakte auf dem entsprechenden LED-Modul elektrisch miteinander verbunden sind, und die Minuspolanschlussleitung ist zwischen den Minuspolanschlusskontakten jeden LED-Moduls unterbrochen, deren entsprechende Kathodenanschlusskontakte auf dem entsprechenden LED-Modul elektrisch miteinander verbunden sind.
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Dadurch kann beispielsweise die Schaltungsanordnung in Kombination mit beliebigen LED-Modulen verwendet werden, die je zwei miteinander elektrisch verbundene Anoden- bzw. Kathodenanschlusskontakte aufweisen
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Schaltungsanordnung zum Parallelschalten einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen LED-Modulen ausgebildet, wobei jeder Leitungsabschnitt der Pluspolanschlussleitung, der von den Pluspolanschlusskontakten eines LED-Moduls aus in Richtung zu dem Pluspolanschluss führt, elektrisch sowohl mit einem Pluspolanschlusskontakt verbunden ist, der einem der Anodenanschlusskontakte entspricht, die elektrisch miteinander aber nicht mit einem LED-Strang verbunden sind, als auch mit zumindest einem Pluspolanschlusskontakt, der elektrisch mit einem LED-Strang verbunden ist, und/oder jeder Leitungsabschnitt der Minuspolanschlussleitung, der von den Minuspolanschlusskontakten eines LED-Moduls aus in Richtung zu dem Minuspolanschluss führt, elektrisch sowohl mit einem Minuspolanschlusskontakt verbunden ist, der einem der Kathodenanschlusskontakte entspricht, die elektrisch miteinander aber nicht mit einem LED-Strang verbunden sind, als auch mit zumindest einem Minuspolanschlusskontakt, der elektrisch mit einem LED-Strang verbunden ist.
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Dadurch kann beispielsweise der Schaltungsaufbau in Kombination mit erfindungsgemäßen LED-Modulen verwendet werden, bei denen die Funktionen des Trennens bzw. Verbindens der Leitungsabschnitte und der Stromversorgung der LED-Stränge über voneinander getrennte Kontaktanschlüsse durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die Schaltungsanordnung ferner einen Treiber, der elektrisch mit dem Pluspolanschluss und dem Minuspolanschluss verbunden ist.
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Dadurch kann beispielsweise eine einfache Versorgung der an den Schaltungsaufbau angeschlossenen LED-Module mit elektrischer Energie erfolgen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Treiber ein Konstantstromtreiber.
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Dadurch kann beispielsweise ein besonders einfacher Betrieb parallelgeschalteter LED-Module verwirklicht werden.
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Eine erfindungsgemäße LED-Leuchte enthält eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und zumindest zwei LED-Module.
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Mit einer solchen LED-Leuchte kann beispielsweise sichergestellt sein, dass beim Entfernen eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte kein geschlossener Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der verbleibenden LED-Module verbleibt. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eines der in der LED-Leuchte verbleibenden LED-Module überlastet wird und damit die Sicherheit der Leuchte gefährdet ist oder das überlastete LED-Modul selbst ausfällt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die einzelnen LED-Module als erfindungsgemäße LED-Module ausgebildet.
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Dadurch kann beispielsweise in der Leuchte der erfindungsgemäße Schaltungsaufbau mit erfindungsgemäßen LED-Modulen kombiniert werden, bei denen die Funktionen des Trennens bzw. Verbindens der Leitungsabschnitte und der Stromversorgung der LED-Stränge über voneinander getrennte Kontaktanschlüsse durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die einzelnen LED-Module herausnehmbar in die LED-Leuchte eingesetzt sind.
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Dadurch kann beispielsweise ein besonders einfaches Austauschen der LED-Module verwirklicht werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die einzelnen LED-Module so angebracht, dass die Anodenanschlusskontakte jedes LED-Moduls in Kontakt mit den ihnen entsprechenden Pluspolanschlusskontakten stehen und die Kathodenanschlusskontakte jedes LED-Moduls in Kontakt mit den ihnen entsprechenden Minuspolanschlusskontakten stehen.
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Dadurch kann beispielsweise eine 1:1-Entsprechung zwischen den einander entsprechenden Anschlusskontakten erreicht werden.
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Eine weitere erfindungsgemäße LED-Leuchte enthält einen Treiber und zumindest zwei zueinander parallel geschalteter LED-Module. Die LED-Module sind so ausgestaltet und mit dem Treiber verbunden, dass beim Entfernen eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte kein geschlossener Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der restlichen LED-Module verbleibt.
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Mit einer solchen LED-Leuchte kann beispielsweise verhindert werden, dass eines der in der LED-Leuchte verbleibenden LED-Module überlastet wird und damit die Sicherheit der Leuchte gefährdet oder das überlastete Modul ausfällt.
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Dadurch kann beispielsweise die Leuchte mit erfindungsgemäßen LED-Modulen betrieben werden, bei denen die Funktionen des Trennens bzw. Verbindens der Leitungsabschnitte und der Stromversorgung der LED-Stränge über voneinander getrennte Kontaktanschlüsse durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die einzelnen LED-Module herausnehmbar in die LED-Leuchte eingesetzt sind.
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Dadurch kann beispielsweise ein besonders einfaches Austauschen der LED-Module verwirklicht werden.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
- 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines LED-Moduls, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
- 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Parallelschaltung von LED-Modulen mit einem Aufbau, wie er in 1 gezeigt ist.
- 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Schaltungsanordnung zum Betreiben von LED-Modulen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt ein schematisches Schaltbild eines LED-Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 zeigt ein schematisches Schaltbild einer modifizierten Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Betreiben von in 5 gezeigten LED-Modulen.
- 7 zeigt ein schematisches Schaltbild eines weiteren LED-Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren modifizierten Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Betreiben von in 7 gezeigten LED-Modulen.
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Im Folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines LED-Moduls, das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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Das LED-Modul 10 enthält eine Mehrzahl von Leuchtdioden 11a, 11b, 11c, 11d, die zwischen einen gemeinsamen Anodenanschlussknoten 12 und einen gemeinsamen Kathodenanschlussknoten 13 geschaltet sind. In der Figur sind als nicht einschränkendes Beispiel jeweils zwei Leuchtdioden in Serie zueinander als Strang zwischen den Anodenanschlussknoten 12 und den Kathodenanschlussknoten 13 geschaltet, und zwei Stränge von Leuchtdioden sind parallel zueinander geschaltet. Die Anzahl der Dioden pro Strang sowie die Anzahl parallelgeschalteter Stränge kann jedoch beliebig gewählt sein.
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Das LED-Modul 10 enthält ferner einen Anodenanschluss 14 zum Zuführen einer Anodenspannung von außen an das LED-Modul sowie einen Kathodenanschluss 15 zum Zuführen einer Kathodenspannung von außen an das LED-Modul.
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Der Anodenanschluss 14 enthält zwei räumlich getrennt voneinander angeordnete Anodenanschlusskontakte 14a, 14b, die beide elektrisch miteinander und mit dem gemeinsamen Anodenanschlussknoten 12 verbunden sind. Ebenso enthält der Kathodenanschluss 15 zwei räumlich getrennt voneinander angeordnete Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b, die beide elektrisch miteinander und mit dem mit dem gemeinsamen Kathodenanschlussknoten 13 verbunden sind.
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Mechanisch kann ein solches LED-Modul beispielsweise so ausgeführt sein, dass die einzelnen Leuchtdioden auf einer Vorderseite eines Substrats angeordnet und über auf dem Substrat angebrachte Leiterbahnen miteinander verbunden sind. Die Anschlusskontakte können beispielsweise durch Anschlussflächen gebildet sein, die auf der Vorder- oder Rückseite des Substrats angeordnet und über Leiterbahnen und/oder Durch- oder Seitenkontaktierungen elektrisch mit den Leuchtdioden verbunden sind.
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2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Parallelschaltung von LED-Modulen.
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Die Figur zeigt als nicht einschränkendes Beispiel eine Parallelschaltung 200 von drei LED-Modulen 10, 20,30. Die LED-Module 20 und 30 sind dabei so aufgebaut wie oben für das LED-Modul 10 beschrieben. Die Parallelschaltung wird dadurch erzielt, dass jeweils die Anodenanschlusskontakte 14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b elektrisch miteinander verbunden sind, und dass ebenso die Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b elektrisch miteinander verbunden sind.
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3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Schaltungsanordnung, die zur Stromversorgung einer solchen Parallelschaltung von LED-Modulen geeignet ist.
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Die Schaltungsanordnung 300 weist einen Pluspolanschluss 41a und einen Minuspolanschluss 41b auf, an denen in zum Anschluss eines zur Stromversorgung dienender Treiber 41 angeschlossen ist. Der Treiber 41 ist vorzugsweise als Konstantstromtreiber gebildet. Eine Pluspolanschlussleitung 42 und eine Minuspolanschlussleitung 43 dienen jeweils zum Anschließen der LED-Module 10, 20, 30 an den Pluspolanschluss 41a bzw. den Minuspolanschluss 41b.
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Dazu weist die Pluspolanschlussleitung 42 eine Mehrzahl von Pluspolanschlusskontakten 44a, 44b, 46a, 46b, 48a, 48b zum Verbinden der Pluspolanschlussleitung 42 mit den Anodenanschlusskontakten 14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b der LED-Module 10, 20, 30 sowie eine Mehrzahl von Minuspolanschlusskontakten 45a, 45b, 47a, 47b, 49a, 49b zum Verbinden der Minuspolanschlussleitung 43 mit den Kathodenanschlusskontakten 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b der LED-Module 10, 20, 30 auf. Anzahl und Anordnung der Pluspolanschlusskontakte 44a, 44b, 46a, 46b, 48a, 48b und der Minuspolanschlusskontakte 45a, 45b, 47a, 47b, 49a, 49b sind so gewählt, dass sie der Anzahl und Anordnung der Anodenanschlusskontakte 14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b und der Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b der LED-Module 10, 20, 30 entsprechen, so dass die LED-Module 10, 20, 30, wenn sie in die Schaltungsanordnung 300 eingesetzt sind, elektrisch mit den jeweiligen Pluspolanschlusskontakten 44a, 44b, 46a, 46b, 48a, 48b und Minuspolanschlusskontakten 45a, 45b, 47a, 47b, 49a, 49b verbunden sind.
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Für die wie oben mit Bezug auf 1 beschriebene Ausführung der LED-Module ergibt sich damit folgender Aufbau:
- In der Pluspolanschlussleitung 42 liegen von dem Pluspolanschluss 41a aus gesehen die Pluspolanschlusskontakte 44a und 44b für das LED-Modul 10, die Pluspolanschlusskontakte 46a und 46b für das LED-Modul 20 und die Pluspolanschlusskontakte 44a und 44b für das LED-Modul 30 in dieser Reihenfolge hintereinander. Dabei ist die Pluspolanschlussleitung 42 zwischen den Pluspolanschlusskontakten desselben LED-Moduls unterbrochen und daher in eine Mehrzahl von Leitungsabschnitten 42a, 42b, 42c unterteilt. Der Leitungsabschnitt 42a führt von dem Pluspolanschluss 41a aus zu dem Pluspolanschlusskontakt 44a. Der Leitungsabschnitt 42b führt von dem Pluspolanschlusskontakt 44b aus zu dem Pluspolanschlusskontakt 46a. Der Leitungsabschnitt 42c führt von dem Pluspolanschlusskontakt 46b aus zu dem Pluspolanschlusskontakt 48a. Der Pluspolanschlusskontakt 48b bleibt unverbunden.
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In der Minuspolanschlussleitung 43 liegen von dem Minuspolanschluss 41b aus gesehen die Minuspolanschlusskontakte 49b und 49a für das LED-Modul 30, die Minuspolanschlusskontakte 47b und 47a für das LED-Modul 20 und die Minuspolanschlusskontakte 45b und 45a für das LED-Modul 10 in dieser Reihenfolge hintereinander. Dabei ist die Minuspolanschlussleitung 43 zwischen den Minuspolanschlusskontakten desselben LED-Moduls unterbrochen und daher in eine Mehrzahl von Leitungsabschnitten 43a, 43b, 43c unterteilt. Der Leitungsabschnitt 43a führt von dem Minuspolanschluss 41b aus zu dem Minuspolanschlusskontakt 49b. Der Leitungsabschnitt 43b führt von dem Minuspolanschlusskontakt 49a aus zu dem Minuspolanschlusskontakt 47b. Der Leitungsabschnitt 43c führt von dem Minuspolanschlusskontakt 47a aus zu dem Minuspolanschlusskontakt 45b. Der Minuspolanschlusskontakt 45a bleibt unverbunden.
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Mechanisch können die Pluspolanschlussleitung 42 und die Minuspolanschlussleitung 43 sowie die entsprechenden Leitungsabschnitte 42a, 42b, 42c, 43a, 43b, 43c beispielsweise als Drähte innerhalb einer LED-Leuchte gebildet sein. Die Pluspolanschlusskontakte 44a, 44b, 46a, 46b, 48a, 48b und die Minuspolanschlusskontakte 45a, 45b, 47a, 47b, 49a, 49b können beispielsweise durch Anschlussklemmen gebildet sein.
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4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer LED-Leuchte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die LED-Leuchte 400 umfasst die Schaltungsanordnung 300 und die darin eingesetzten LED-Module 10, 20, 30. Die LED-Module 10, 20, 30 sind herausnehmbar in die LED-Leuchte eingesetzt. Herausnehmbar bedeutet, dass sie einfach und ohne spezielles Werkzeug aus der Leuchte entnommen werden können. Das Herausnehmen kann dabei lediglich von Hand oder mit einem einfachen und generell vorhandenen Werkzeug wie beispielsweise einem Schraubenzieher erfolgen.
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Bei dem LED-Modul 10 kontaktiert der Anodenanschlusskontakt 14a den Pluspolanschlusskontakt 44a, der Anodenanschlusskontakt 14b den Pluspolanschlusskontakt 44b, der Kathodenanschlusskontakt 15a den Minuspolanschlusskontakt 45a und der Kathodenanschlusskontakt 15a den Minuspolanschlusskontakt 45a. Die LED-Module 20 und 30 sind entsprechend angeschlossen.
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Durch die in den LED-Modulen 10, 20, 30 bereitgestellten elektrischen Verbindungen zwischen den jeweiligen Anodenanschlusskontakten 14a-14b, 24a-24b, 34a-34b sind die Leitungsabschnitte 42a, 42b, 42c der Pluspolanschlussleitung 42 elektrisch miteinander verbunden, so dass alle Anodenanschlusskontakte14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b elektrisch mit dem Pluspolanschluss 41a verbunden sind.
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Ebenso sind die Leitungsabschnitte 43a, 43b, 43c der Minuspolanschlussleitung 43 durch die in den LED-Modulen 10, 20, 30 bereitgestellten elektrischen Verbindungen zwischen den jeweiligen Kathodenanschlusskontakten 15a-15b, 25a-25b, 35a-35b elektrisch miteinander verbunden, so dass alle Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b elektrisch mit dem Minuspolanschluss 41b verbunden sind.
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Somit sind die LED-Module 10, 20,30 in der LED-Leuchte 400 im Normalbetrieb parallel zueinander geschaltet.
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Wird eines der LED-Module 10, 20,30 aus der LED-Leuchte 400 entfernt, sind die Pluspolanschlussleitung 42 und die Minuspolanschlussleitung 43 an dieser Stelle unterbrochen. Bei der oben beschriebenen Schaltungsanordnung wird dadurch erreicht, dass die hinter dem entnommenen LED-Modul an der Pluspolanschlussleitung 42 angeschlossenen LED-Module (in 4 rechts von dem entnommenen LED-Modul) nicht mehr mit dem Pluspolanschluss 41a verbunden sind, und dass die hinter dem entnommenen LED-Modul an der Minuspolanschlussleitung 42 angeschlossenen LED-Module (in 4 links von dem entnommenen LED-Modul) nicht mehr mit dem Minuspolanschluss 41b verbunden sind.
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Beispielsweise sind bei Entnahme des LED-Moduls 10 die LED-Module 20 und 30 nicht mehr mit dem Pluspolanschluss 41a verbunden. Bei Entnahme des LED-Moduls 20 ist das LED-Modul 10 nicht mehr mit dem Minuspolanschluss 41b verbunden, und das LED-Modul 30 ist nicht mehr mit dem Pluspolanschluss 41a verbunden. Bei Entnahme des LED-Moduls 30 sind die LED-Module 10 und 20 nicht mehr mit dem Minuspolanschluss 41b verbunden.
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Es gibt also kein LED-Modul mehr, das sowohl mit dem Pluspolanschluss 41a als auch mit dem Minuspolanschluss 41b verbunden ist. Somit gibt es auch keinen geschlossenen Stromkreis mehr, der von dem Pluspolanschluss 41a aus über ein LED-Modul zu dem Minuspolanschluss 41b führt. Daher kann keines der in der LED-Leuchte 400 verbleibenden LED-Module überlastet werden und damit die Sicherheit der Leuchte gefährden oder schließlich selber ausfallen.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen werden LED-Module mit doppelten Anschlüssen pro Pol (Anode / Kathode) verwendet. Weiter sind die stromführenden Leitungen der Schaltungsanordnung zwischen den jeweiligen zwei Anschlüssen für die LED-Module unterbrochen. Nur durch Einsetzen der LED-Module wird eine durchgehende leitende Verbindung hergestellt. Ferner sind Anode und Kathode der einzelnen LED-Module in invertierter Reihenfolge mit dem Treiber verbunden.
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Dadurch kann ausgeschlossen werden, dass die Sicherheit bei einer Entnahme eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte beeinträchtigt wird, ohne dass die LED-Module eine individuelle Stromüberwachung bzw. -begrenzung aufweisen müssen. Dabei ist es unerheblich, welches oder wie viele LED-Module aus einer Leuchte entfernt werden, da in jedem Fall bereits bei Entnahme eines beliebigen LED-Moduls der den Treiber einschließende Stromkreis unterbrochen wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein betriebsfähiger Zustand einer Parallelschaltung von LED-Modulen in einer LED-Leuchte erst dann erzielt, wenn alle vorgesehenen LED-Module in die LED-Leuchte eingesetzt sind. Fehlt nur ein einziges LED-Modul, gibt es keinen geschlossenen Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der verbleibenden LED-Module. Dieser Effekt kann jedoch auch auf eine andere Weise erzielt werden als durch den konkreten Schaltungsaufbau, wie er oben beschrieben ist.
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So können LED-Module können auch speziell für die vorliegende Erfindung ausgebildet sein. Beispielsweise können die Funktionen der elektrischen Verbindung von zwei Anschlusskontakten und der Stromzufuhr zu den LED-Strängen getrennt voneinander verwirklicht sein. Ein Beispiel für ein solches LED-Modul ist in 5 dargestellt. Dabei sind die Bestandteile, die denen des in 1 dargestellten LED-Moduls entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
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Das in 5 dargestellte LED-Modul 500 hat wie das in 1 dargestellte LED-Modul 10 zwei elektrisch miteinander verbundene Anodenanschlusskontakte 14a, 14b und zwei elektrisch miteinander verbundene Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b. Diese sind jedoch nicht mit dem gemeinsamen Anodenanschlussknoten 12 bzw. dem gemeinsamen Kathodenanschlussknoten 13 verbunden.
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Stattdessen ist ein zusätzlich bereitgestellter Anodenanschlusskontakt 14c elektrisch mit dem Anodenanschlussknoten 12 verbunden, und ein zusätzlich bereitgestellter Kathodenanschlusskontakt 15c ist elektrisch mit dem Kathodenanschlussknoten 13 verbunden. Der zusätzliche Anodenanschlusskontakt 14c und der zusätzliche Kathodenanschlusskontakt 15c sind jedoch nicht mit den übrigen Anodenanschlusskontakten 14a, 14b bzw. den übrigen Kathodenanschlusskontakten 15a, 15b verbunden.
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6 zeigt ein schematisches Schaltbild einer modifizierten Schaltungsanordnung, die zur Stromversorgung einer Parallelschaltung von LED-Modulen 500 geeignet ist. Auch hier sind die Bestandteile, die denen der in 3 dargestellten Schaltungsanordnung entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
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Die in 6 gezeigte Schaltungsanordnung 600 enthält zusätzliche Pluspolanschlusskontakte 44c, 46c, 48c und Minuspolanschlusskontakte 45c, 47c, 49c, die zum Verbinden der Pluspolanschlussleitung 42 bzw. der Minuspolanschlussleitung 43 mit dem zusätzlichen Anodenanschlusskontakt 14c bzw. dem zusätzlichen Kathodenanschlusskontakt 15c der anzuschließenden LED-Module 500 vorgesehen sind. Diese zusätzlichen Pluspolanschlusskontakte 44c, 46c, 48c und Minuspolanschlusskontakte 45c, 47c, 49c sind über Leitungsabschnitte 62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c jeweils elektrisch mit der Pluspolanschlussleitung 42 bzw. der Minuspolanschlussleitung 43 verbunden. Dabei ist jeder der zusätzlichen Pluspolanschlusskontakte 44c, 46c, 48c und Minuspolanschlusskontakte 49c, 47c, 45c elektrisch mit dem Leitungsabschnitt 42a, 42b, 42c, 43a, 43b, 43c der Pluspolanschlussleitung 42 bzw. der Minuspolanschlussleitung 43 verbunden, der von den Anschlusskontakten eines LED-Moduls aus zu dem Plus- bzw. Minuspol 41a, 41b führt.
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Als Alternative zu der in 6 gezeigten Ausführung kann der jeder der zusätzlichen Pluspolanschlusskontakte und Minuspolanschlusskontakte auch elektrisch mit dem Leitungsabschnitt der Pluspolanschlussleitung bzw. der Minuspolanschlussleitung verbunden sein, der von den Anschlusskontakten eines LED-Moduls aus von dem Plus- bzw. Minuspol wegführt. Diese Leitungsabschnitte sind nach Einsetzen des Moduls über die elektrische Verbindung zwischen den Anodenanschlusskontakten 14a, 14b bzw. den Kathodenanschlusskontakten 15a, 15b ebenfalls mit den zu dem Plus- bzw. Minuspol hinführenden Leitungen verbunden und können daher ebenfalls die Stromversorgung der LED-Dioden übernehmen.
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In dieser Ausführungsform übernehmen also die Anodenanschlusskontakte 14a, 14b und die Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b die Funktion der Überbrückung der Leitungsunterbrechung der Pluspolanschlussleitung 42 bzw. der Minuspolanschlussleitung 43. Der Anodenanschlusskontakt 14c und der Kathodenanschlusskontakt 15c übernehmen getrennt davon die Stromzufuhr zu den Leuchtdioden 11a, 11b, 11c, 11d.
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Als weitere Alternative kann beispielsweise jeder LED-Strang einen eigenen Anodenanschlussknoten und/oder einen eigenen Kathodenanschlussknoten aufweisen, und für jeden dieser Anoden- und/oder Kathodenanschlussknoten kann ein eigener Anoden- bzw. Kathodenanschlusskontakt bereitgestellt sein. Ein Beispiel für ein solches LED-Modul ist in 7 dargestellt. Dabei sind die Bestandteile, die denen des in 1 dargestellten LED-Moduls entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
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Das in 7 dargestellte LED-Modul 700 hat wie das in 1 dargestellte LED-Modul 10 zwei elektrisch miteinander verbundene Anodenanschlusskontakte 14a, 14b und zwei elektrisch miteinander verbundene Kathodenanschlusskontakte 15a, 15b. Diese sind jedoch nicht mit den Leuchtdioden 11a, 11b, 11c, 11d verbunden.
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Die Leuchtdioden bilden in dieser Ausführungsform zwei Stränge 11a, 11b, und 11c, 11d, die jedoch nicht elektrisch miteinander verbunden sind. Stattdessen ist die Anodenseite jedes Strangs mit einem eigenen Anodenanschlusskontakt 14c, 14d verbunden, und die Kathodenseite jedes Strangs ist mit einem eigenen Kathodenanschlusskontakt 15c, 15d verbunden.
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8 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiter modifizierten Schaltungsanordnung, die zur Stromversorgung einer Parallelschaltung von LED-Modulen 700 geeignet ist. Auch hier sind die Bestandteile, die denen der in 6 dargestellten Schaltungsanordnung entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
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Die in 8 gezeigte Schaltungsanordnung 800 enthält weitere Pluspolanschlusskontakte 44d, 46d, 48d und Minuspolanschlusskontakte 49d, 47d, 45d, die zum Verbinden der Pluspolanschlussleitung 42 bzw. der Minuspolanschlussleitung 43 mit dem zusätzlichen Anodenanschlusskontakt 14d bzw. dem zusätzlichen Kathodenanschlusskontakt 15d der anzuschließenden LED-Module 700 vorgesehen sind. Über zusätzliche Leitungsabschnitte 82a, 82b, 82c, 83a, 83b, 83c sind die Pluspolanschlusskontakte bzw. die Minuspolanschlusskontakte eines Moduls elektrisch miteinander verbunden.
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Wie als Alternative zu der Schaltungsanordnung 600 beschrieben, kann auch jeder der Plus- bzw. Minuspolanschlusskontakte, der einem der mit einem LED-Strang verbundenen Anoden- bzw. Kathodenanschlusskontakt eines LED-Moduls entspricht, mit einem beliebigen der zwei zu diesem LED-Modul hinführenden Leitungsabschnitte der Plus- bzw. Minuspolanschlussleitung verbunden sein. Dabei können alle dieser Plus- bzw. Minuspolanschlusskontakte mit demselben Leitungsabschnitt verbunden sein. Alternativ kann ein Teil dieser Plus- bzw. Minuspolanschlusskontakte mit einem dieser Leitungsabschnitte verbunden sein und ein anderer Teil mit dem anderen Leitungsabschnitt.
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Die Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise ähnlich wie in 7 gezeigt eine Mehrzahl zusätzlicher Anoden- bzw. Kathodenanschlusskontakte bereitgestellt sein, von denen jeder zumindest mit einem LED-Strang verbunden ist. Einer oder mehrere der zusätzlichen Anoden- bzw. Kathodenanschlusskontakte kann aber auch mit zwei oder mehr parallel geschalteten LED-Strängen verbunden sein.
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Weitere Abwandlungen der konkret beschriebenen Ausführungen sind möglich, solange sichergestellt ist, dass beim Entfernen eines LED-Moduls aus der LED-Leuchte kein geschlossener Stromkreislauf zwischen dem Treiber und irgendeinem der verbleibenden LED-Module verbleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 20, 30, 500, 700
- LED-Modul
- 11a-d
- Leuchtdiode, LED
- 14
- Anodenanschluss
- 14a-b, 24a-b, 34a-b
- Anodenanschlusskontakt
- 12
- Anodenanschlussknoten
- 15
- Kathodenanschluss
- 15a-b, 24a-b, 34a-b
- Kathodenanschlusskontakt
- 13
- Kathodenanschlussknoten
- 41
- Treiber
- 41a
- Pluspolanschluss
- 41b
- Minuspolanschluss
- 42
- Pluspolanschlussleitung
- 42a-c, 62a-c, 82a-c, 84a-c
- Leitungsabschnitt
- 43
- Minuspolanschlussleitung
- 43a-c, 63a-c, 83a-c, 85a-c
- Leitungsabschnitt
- 44a-b, 46a-b, 48a-b,
- Pluspolanschlusskontakt
- 45a-b, 47a-b, 49a-b
- Minuspolanschlusskontakt
- 200
- Parallelschaltung
- 300, 600, 800
- Schaltungsanordnung
- 400
- LED-Leuchte