-
Die
Erfindung betrifft ein LED-Leuchtmittel bestehend aus einem Gehäuse, darin
angeordnet wenigstens eine lichtemittierende Diode (LED), die mechanisch
mit einer Halterung verbunden ist, und ein Spannungswandler mit
jeweils wenigstens zwei elektrischen Anschlussleitern zu einer elektrischen Energieversorgung
und der wenigstens einen LED.
-
Derartige
LED-Leuchtmittel ersetzen häufig herkömmliche
Glühlampen
oder Leuchtstoffröhren. Die
LED-Leuchtmittel zeichnen sich auch gegenüber bereits als energiesparend
geltenden Leuchtstoffröhren
insbesondere dadurch aus, dass sie über einen erheblich besseren
Wirkungsgrad verfügen
und eine erhöhte
Lebensdauer aufweisen.
-
Die
aus dem Stand der Technik bekannten LED-Leuchtmittel sind typischerweise
aus einer Vielzahl von LEDs aufgebaut, die z. B. als Surface Mounted
Device auf einer Platine oder sonstiger Halterung angeordnet und
deren Leiterbahnen miteinander und mit einer elektrischen Stromversorgung
verbunden sind. Zur Energieversorgung ist ein Spannungswandler vorgesehen,
der eingangsseitig mit einem Netzanschluss und ausgangsseitig mit
den Anschlüssen der
Platine elektrisch verbunden ist. Der Spannungswandler transformiert
die Netzspannung auf die erforderliche Betriebsspannung der Platine
bzw. der darauf in Reihen- und/oder Parallelschaltung angeordneten
LEDs.
-
Zum
Schutz vor Umgebungseinflüssen
befinden sich die elektronischen Bauteile in einem Gehäuse. Als
Werkstoffe des Gehäuses
werden, entsprechend den Anforderungen, u. a. Kunststoff und/oder
Glas verwendet. Zur Ausbildung einer Vorzugsrichtung für die Lichtemission
kann das Gehäuse,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, in lichtdurchlässige und
lichtundurchlässige
Segmente unterteilt sein. Weiterhin werden in herkömmlichen Lampen
ebenso wie in den bereits bekannten LED-Leuchtmitteln Reflektoren
eingesetzt, um die räumliche
Abstrahlcharakteristik des LED-Leuchtmittels zu beeinflussen. Bei
einer Variante hat das Gehäuse
die Form und Abmaße
einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre, einschließlich der äußeren elektrischen
und mechanischen Anschlusskontakte.
-
Herkömmlichen
Leuchtstoffröhren
ebenso wie die entsprechenden LED-Leuchtmittel in der Form solcher
Leuchtstoffröhren
weisen zumeist an ihren beiden Stirnseiten je eine Endkappe auf.
Diese Endkappe ist permanent mit dem Gehäuse verbunden. Ein Entfernen
der Endkappen ist ohne Beschädigung
des Gehäuses
oder der Endkappe praktisch nicht möglich und auch nicht vorgesehen.
Durch jede der Endkappen führt
mindestens ein Montagestecker hindurch, der typischerweise zwei
vorstehende Stifte aufweist, die sowohl als mechanische Befestigungsmittel
als auch als stromführende
Leiter genutzt werden. Die genaue Anordnung dieser Montagestecker richtet
sich nach der Leuchtenfassung bzw. Halterung, in die das LED-Leuchtmittel eingesetzt
werden soll. Im Inneren des Gehäuses
sind die Montagestecker elektrisch mit den Leiterbahnen des Stromkreises,
u. a. bestehend aus dem Spannungswandler und wenigstens einer LED,
verbunden.
-
Die
LED-Leuchtmittel haben zwar bei gleicher Leuchtkraft noch höhere Beschaffungskosten als
Glühlampen
oder auch als Leuchtstoffröhren
oder Energiesparlampen, jedoch werden diese höheren Kosten zum einen durch
die längere
Lebens- und Nutzungsdauer, zum anderen aber auch durch den geringeren
Stromverbrauch der LEDs wieder aufgewogen.
-
Da
die durchschnittliche Lebensdauer der Leuchtdiode wesentlich höher ist
als die typische Lebensdauer zumindest einiger der übrigen Baukomponenten
eines LED-Leuchtmittels, werden die herkömmlichen LED-Leuchtmittel im
Allgemeinen durch den Ausfall einer dieser übrigen Baukomponenten (nicht
LED) unbrauchbar. Somit bestimmt das Bauteil mit der geringsten
Lebensdauer die Lebensdauer des gesamten LED-Leuchtmittels. Im Allgemeinen bedeutet
dies, dass z. B. ein Bauteil mit einer geringen Lebensdauer und
einem geringen Kostenfaktor den Ausfall eines kompletten Systems
verursachen kann, welches ansonsten noch andere, höherwertige und
im Prinzip noch funktionsfähige
Komponenten aufweist.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein LED-Leuchtmittel
bereitzustellen, dessen Nutzungsdauer nicht von den Baukomponenten
mit der geringsten Lebensdauer abhängt, um so den wirtschaftlichen
Nutzen zu erhöhen
und hohe Beschaffungskosten durch vorzeitigen Ersatz zu vermeiden.
-
Die
vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein LED-Leuchtmittel
mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, bei welchem wenigstens
eine Gehäuseöffnung vorgesehen
ist, die mit einer entsprechenden Verschlussvorrichtung reversibel
verschließbar
ist.
-
Aufgrund
der reversibel verschließbaren
Verschlussvorrichtung besteht wahlweise ein Zugang zu dem Gehäuseinneren,
so dass Bauteile gewartet oder ausgetauscht werden können. Eine
Zerstörung oder
Beschädigung
des Gehäuses
wird dabei vermieden. Defekte Bauteile können somit kostengünstig ausgetauscht
werden und die höheren
Kosten für den
vorzeitigen Ersatz des gesamten Leuchtmittels können so vermieden werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
weisen die elektrischen Leiterbahnen im Inneren des Gehäuses Steckverbindungen
auf, so dass die betreffenden elektrischen Verbindungen leicht getrennt
und wieder hergestellt werden können.
Der Austausch einzelner Baukomponenten wird somit vereinfacht. Beispielsweise
weist der Spannungswandler sowohl netzspannungsseitig als auch LED-seitig
jeweils Steckverbindungen auf, so dass der Spannungswandler durch
Lösen dieser
Steckverbindungen ohne Einsatz eines Werkzeuges leicht und schnell
ausgebaut und gegen einen neuen Spannungswandler ausgetauscht werden
kann.
-
Eine
erfindungsgemäße Weiterbildung
einer Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vielzahl von LEDs in ein oder
mehr LED-Segmenten sowohl räumlich
als auch elektrisch in Gruppen zusammengefasst sind, beispielsweise
in einer Matrix-Anordnung oder auch in einer einzigen Reihe oder
auch in mehreren Reihen nebeneinander. Durch die Verwendung solcher
LED-Segmente können Systeme,
bestehend aus einer großen
Stückzahl
von LEDs, leicht realisiert werden. Weiterhin ist es beispielsweise
von Vorteil, wenn man durch den Austausch einzelner Segmente verschieden
farbige LEDs in einem LED-Leuchtmittel kombinieren kann.
-
Damit
die LED-Leuchtmittel herkömmliche Leuchtmittel,
insbesondere Leuchtstoffröhren,
ersetzen können,
ist es zweckmäßig, wenn
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Gehäuse genau die Form und die
Maße einer
herkömmlichen
Leuchtstoffröhre
aufweist.
-
Für andere
Anwendungsmöglichkeit
ist es zweckmäßig, dass
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Gehäuse rechteckig ausgebildet
ist und beispielsweise die Form und Maße herkömmlicher Rettungswegleuchten
aufweist.
-
In
einer Ausführungsform
ist die Verschlussvorrichtung eine Endkappe, die an einer der Stirnseiten
der Leuchtröhre
lösbar
angebracht ist. Die Endkappe kann beispielsweise einen zylindrischen
Abschnitt aufweisen, der in das offene zylindrische Ende einer Röhrenförmigen LED-Leuchte hinein oder
auf dieses aufgesteckt wird. Zweckmäßigerweise führt durch
die wenigstens eine Endkappe wenigstens ein Montagestecker, der
das Leuchtmittel mit der Haltevorrichtung für das LED-Leuchtmittel mechanisch
und insbesondere mit der Netzspannung elektrisch verbindet, hindurch.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass keine weiteren elektrischen
Verbindungen zwischen dem LED-Leuchtmittel und einer Haltevorrichtung
bzw. Leuchtmittelfassung geschlossen werden müssen, um den elektrischen Stromkreis
zu schließen.
Das LED-Leuchtmittel
wird demnach mit einfachen Handgriffen in einer entsprechenden Haltevorrichtung
bzw. Leuchtmittelfassung montiert.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn gemäß einer Ausführungsform
das Gehäuse
und die entsprechenden Verschlussvorrichtungen zumindest staubdicht und
vorzugsweise auch spritzwassergeschützt verschließbar ist.
Durch die Abdichtung wird verhindert, dass z. B. Staub oder Regen
(Spritzwasser) in das LED-Leuchtmittel eindringt, so dass die LEDs
und die elektronischen Bauteile in dem Gehäuse weitgehend vor Umgebungseinflüssen geschützt sind,
so dass der Betrieb des LED-Leuchtmittels auch in entsprechend rauhen
Umgebungen ermöglicht
wird. Für
die dauerhafte Benutzung im Außenbereich
sollte das Gehäuse
bzw. die Gehäuseöffnung mindestens spritzwassergeschützt, vorzugsweise
auch Wasser und/oder gasdicht sein, um eine Erodierung von elektrischen
Kontakten durch eindringende Feuchtigkeit zu vermeiden. Hierzu kann
eine Verschlußvorrichtung,
beispielsweise eine Endkappe einer Leuchtstoffröhre, mit einer Dichtung, zum
Beispiel einem Dichtring versehen sein, der beispielsweise in eine umlaufende
Nut eingelegt wird und eine Wand der Gehäuseöffnung gegen die Verschlußvorrichtung
abdichtet.
-
Damit
das LED-Leuchtmittel flexibel einsetzbar ist, ist es besonders von
Vorteil, wenn gemäß einer
weiteren Ausführungsform
die Verschlussvorrichtung mit wenigstens einem Montagestecker gegen eine
andere Verschlussvorrichtung mit einer abweichenden Anordnung von
Montagesteckern bzw. elektrischen Kontakten, ersetzt werden kann;
d. h. die Endkappen weisen jeweils eine standardisierte Verbindung
mit dem Gehäuse
auf, so dass sie beliebig austauschbar sind.
-
Eine
erfindungsgemäße Erweiterung
einer Ausführungsform
besteht in der Integration des Spannungswandlers in die Verschlussvorrichtung.
In diesem Fall kann bei einem Versagen des Spannungswandlers einfach
die Verschlussvorrichtung, beispielsweise eine Endkappe mit einem
fest daran angeordneten Spannungswandler, zusammen mit diesem integrierten
Spannungswandler ausgetauscht werden. Mit Hilfe des Spannungswandlers wird
die Spannung der elektrischen Energieversorgung auf die für den Betrieb
der LED erforderliche Spannung transformiert.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Verschlussvorrichtung eine Klappe, die im Allgemeinen keine
Endkappe ist und einen alternativen Zugangsweg zu den im Gehäuse angeordneten
Bauteilen ermöglicht.
Dabei kann aber (im Falle eines Gehäuses entsprechend einer Leuchtstoffröhre) die Spannungsversorgung
aus Kompatibilitätsgründen dennoch
durch die vorhandenen Montagestecker auf der Stirnseite des Gehäuses anstatt über die
Klappe realisiert werden. Die Endkappen können bei dieser Ausführungsform
unlösbar
am Gehäuse
montiert sein. Dabei kann die Position und Orientierung der Klappe
unabhängig
von der Größe der Endkappen, die
im Allgemeinen Standardmaße
haben, entsprechend der Größe der Gehäuseöffnung und
dem zu erwartenden Wartungsaufwand und unter Berücksichtigung der räumlichen
Ausdehnung der gegebenenfalls auszutauschenden Bauteile gewählt werden.
-
Für die flexible
Verwendung des erfindungsgemäßen LED-Leuchtmittels
kann es zweckmäßig sein,
das LED-Leuchtmittel ohne eine zusätzliche Halterung an einer
Oberfläche
zu montieren. Zu diesem Zweck, kann die Verschlussvorrichtung einen
integrierten Montagewinkel mit einer Bohrung zur wenigstens teilweisen
Aufnahme eines Montagemittels aufweisen. Der Montagewinkel kann
dabei derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass das LED-Leuchtmittel
und/oder der Montagewinkel in flächiger
Anlage bzw. bündig
auf ebenen Oberflächen montiert
werden kann Die Spannungsversorgung des LED-Leuchtmittels kann in
dieser Ausführungsform
anstatt über
die Montagestecker über
eine rückseitig
angebrachte Kabelverbindung zu der externen Spannungsquelle realisiert
sein.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist es zweckmäßig, dass
das Gehäuse
selbst teilbar und reversibel verschließbar ist. Dabei wird effektiv
entlang der Teilungslinie eine entsprechende Gehäuseöffnung bereitgestellt. Die
Wartung und der Austausch einzelner Baukomponenten ist auch bei
dieser Variante nicht an die räumlich
begrenzten Gehäuseöffnungen
an den schmalen Stirnseiten gebunden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist wenigstens ein Bauteil auf einer Führungsschiene gelagert. Ein
fehlerhafter Einbau, insbesondere eine Verkantung, wird dadurch
besser verhindert und der Ein- und Ausbau des Bauteils erleichtert.
-
Weist
das LED-Leuchtmittel gemäß einer weiteren
Ausführungsform
eine elektronische Steuer- und
Regelvorrichtung auf, so ermöglicht
dies einen vielfältigen
Einsatz des LED-Leuchtmittels. Kann die elektronische Steuer- und
Regelvorrichtung leicht eingesetzt und entnommen werden, spart dies
hohe Kosten durch kostengünstiges
Nachrüsten
bestehender LED-Leuchtmittel. Darüber hinaus ist eine Wartung
der eingebauten Steuer- und Regelvorrichtung ohne das Austauschen
des kompletten LED-Leuchtmittels über die reversibel verschließbare Gehäuseöffnung möglich. Für den Fall,
dass die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung die Lichtemission
wenigstens einer LED entsprechend einer Programm-, Zeit- oder Benutzervorgabe
steuert und regelt, können
durch den Austausch bzw. kurzzeitigen Aus- und Wiedereinbau der
Steuer- und Regeleinrichtung die Steuer- und Regelvorgaben, z. B.
durch anschließen an
ein externes Programmiergerät,
verändert
werden.
-
Damit
der Benutzer beim Einsetzen des LED-Leuchtmittels vor Strom- und
Spannungsunfällen
durch unsachgemäßem Umgang
mit dem LED-Leuchtmittel geschützt
ist, kann es zweckmäßig sein,
dass freiliegende Montagestecker beispielsweise mit einer Relaisschaltung,
zunächst
strom- und spannungsfrei gehalten werden sobald wenigstens ein weiterer
vorhandener Montagestecker bereits mit einer Spannungsquelle verbunden
ist. Sind alle Montagestecker mit den elektrischen Stromkreis mit
der Spannungsquelle elektrisch verbunden, wird mit der Relaisschaltung
der Stromkreis für
alle Montagestecker geschlossen und das LED-Leuchtmittel ist betriebsbereit.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
und der dazugehörigen
Figuren. Es zeigen:
-
1 den
schematischen Aufbau eines LED-Leuchtmittels gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
perspektivische Ansicht der Stirnseite eines LED-Leuchtmittels gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und
-
3 eine
schematische Ansicht eines LED-Leuchtmittels mit einer Klappe als
Verschlussvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
4 eine
perspektivische Explosionsansicht eines schematischen Aufbaus eines LED-Leuchtmittels
mit einem rechteckigem Gehäuse 1 und
einer Kappe 4a als Verschlussvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist
schematisch der Aufbau eines LED-Leuchtmittels gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung mit einer reversibel verschließbaren Kappe (Verschlussvorrichtung) 4a gezeigt.
Die Halterung 2 nimmt mindestens eine, vorzugsweise aber zwei
oder auch mehr Reihen dicht hintereinander angeordneter LEDs 8 auf,
die als sogenannte SMDs (service mounted devices) unmittelbar mit
den Leiterbahnen bzw. Kontakten der Platine zum Beispiel durch Lot
elektrisch verbindbare LED-Kontakte aufweisen. Die Zahl der LEDs 8 in
einer einzigen Reihe kann zum Beispiel Zwanzig oder auch Einhundert
betragen, so daß insgesamt
und typischerweise zwischen 20 und mehreren Hundert LEDs 8 auf
einer Platine angeordnet sein können.
-
Dabei
können
die verschiedenen Reihen von LEDs 8 zum Beispiel parallel
geschaltet sein, während
die LEDs 8 in einer Reihe insgesamt oder auch gruppenweise
in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der LEDs 8 in Reihenschaltung
hängt von
der zur Verfügung
gestellten Sekundärspannung
des Spannungswandlers ab, oder es wird umgekehrt der Spannungswandler
an die Zahl der jeweils in Reihe geschalteten LEDs 8 angepasst,
so dass an jeder LED 8 die vorgesehene Nennspannung abfällt bzw. der
gewünschte
Nennstrom fließt.
Der Spannungswandler 7 kann auch eine Strombegrenzungsschaltung
aufweisen und die Spannung an den gewünschten Nennstrom anpassen.
In dem dargestellten Beispiel sind die Leiterbahnen der Platine 9 über eine lösbare Steckverbindung 3 mit
den sekundärseitigen Leiterbahnen
bzw. Anschlußkabel
des Spannungswandlers 7 (nicht im Bild dargestellt) elektrisch
verbunden. Der Spannungswandler 7 ist primärseitig über eine
lösbare
Steckverbindung 3 mit zwei elektrischen Leiterbahnen bzw.
Anschlußkontakten
der Verschlussvorrichtung 4a verbunden.
-
Die
Verschlussvorrichtung (Kappe) 4a verschließt das Gehäuse 1 an
der Stirnseite mindestens staubdicht und vorzugsweise auch mindestens spritzwasserdicht.
Auch ein vollständig
wasserdichter und gasdichter Verschluss durch die Endkappe kann,
zum Beispiel durch Verwendung von Dichtringen, bereitgestellt werden.
Das Gehäuse 1 ist
in lichtdurchlässige
und lichtundurchlässige
Segmente 1a, 1b unterteilt.
-
2 zeigt
eine teilweise weggebrochene Ansicht einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gut erkennbar ist hierbei eine Führungsschiene 6, auf
der die Halterung 2 gelagert ist und die so das Ein- und
Ausbauen der Halterung 2 und der darauf angeordneten wenigstens
einen LED 8 über
die Gehäuseöffnung auf
der Stirnseite erleichtert. Die elektrischen Leiterbahnen zwischen
dem Spannungswandler 7 und der Halterung 2 sind über eine
Steckverbindung 3 elektrisch verbunden die wahlweise gelöst und wieder
hergestellt werden kann. Zweckmäßigerweise
sind die Anschlusskabel des Spannungswandlers 7 und/oder
der damit verbundenen Bauteile ausreichend lang, um ein Lösen und
Wiederherstellen der Steckverbindungen 3 außerhalb
des Gehäuses
zu ermöglichen.
-
In 3 ist
nochmals der schematische Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Die Verschlussvorrichtung ist hier eine Klappe 4b,
die eine Öffnung
verschließt,
durch die elektronische Bauteile ein- und ausgebaut werden können. Die
Spannungsversorgung des LED-Leuchtmittels erfolgt über die
Montagestecker 5 der stirnseitig angebrachten Verschlussvorrichtung
(Kappe) 4a.
-
4 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines schematischen Aufbaus
eines LED-Leuchtmittels
mit einem rechtwinkligem Gehäuse
und einer Kappe 4a als Verschlussvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das LED-Leuchtmittel weist ein rechteckiges Gehäuse 1 auf,
dessen Öffnungen
wiederverschließbare
Kappen 4a aufweisen, wobei die Kappen 4a einen
Montagewinkel mit einer Bohrung 10 aufweisen, die derart
ausgestaltet sind, dass sie als Montagehalterung ein geeignetes
Montagemittel, wie beispielsweise eine Schraube oder Nagel, wenigstens
teilweise aufnehmen können
und so das LED-Leuchtmittel an
einer geeigneten Stelle montiert werden kann, und wobei im Inneren
des Gehäuses 1 eine
Platine 9 auf einer Führungsschiene 6 angeordnet
ist, wobei auf der Platine 9 wenigstens eine LED 8 und
ein Spannungswandler 7 angeordnet sind, wobei der Spannungswandler 7 die
Versorgungsspannung auf die erforderliche Betriebsspannung für die nachgeschaltete
Elektronik, wie beispielsweise eine Steuer- und Regelvorrichtung 11 zur
Beeinflussung der Lichtemission, und die wenigstens eine LED transformiert, wobei
der Spannungswandler 7 mit der wenigstens einen LED 8 und
der nachgeschalteten Elektronik elektrisch verbunden ist.
-
Während die
Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt
und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung
lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht,
so wie er durch die Ansprüche
definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarte Ausführungsform
beschränkt.
-
Für Zwecke
der ursprünglichen
Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich
aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen
Fachmann erschließen,
auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen
beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen
mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar
sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen
wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder
sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit
der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der
Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 1a
- lichtdurchlässiges Segment
- 1b
- lichtundurchlässiges Segment
- 2
- Halterung
- 3
- Steckverbindung
- 4a
- Verschlussvorrichtung
(Kappe)
- 4b
- Verschlussvorrichtung
(Klappe)
- 5
- Montagestecker
- 6
- Führungsschiene
- 7
- Spannungswandler
- 8
- LED
- 9
- Platine
- 10
- Bohrung
- 11
- Steuer-
und Regelvorrichtung
