DE202010001098U1

DE202010001098U1 - Gelblicht-Röhre auf LED-Basis

Info

Publication number: DE202010001098U1
Application number: DE202010001098U
Authority: DE
Original assignee: ASMETEC GmbH
Current assignee: ASMETEC GMBH, DE
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2020-01-19

Abstract

Energiesparende Gelblicht-Röhre (1 bis 4) auf LED-Technologie, gekennzeichnet durch eine Leuchtröhre mit LEDs (Leuchtdioden) (3), die nur noch in einem eng definierten Spektrum Licht emittiert, was entweder durch integrierte Filter und/oder besonders gestaltete LEDs (3) erreicht wird.

Description

Zur Verwendung
Bestimmte Industriezweige benötigen Leuchtmittel, deren Lichtspektrum genau eingegrenzt ist. So werden z. B. UV-sensible Produkte wie UV-härtende Lacke, Farben, Harze mit UV-polymerisierenden bzw. photoempfindlichen Anteilen in sogenannten Gelbräumen verarbeitet.
Als Leuchtmittel dienen bisher zumeist spezielle Leuchtstoffröhren mit eingebautem Gelbfilter oder komplette Lampen, in denen UV-Sperrfilter in Form von Folien oder Kunstglasplatten eingebaut sind. Solche speziellen Leuchtmittel geben sichtbares Licht entsprechend der Filterauswahl so ab, dass das Lichtspektrum erst deutlich über 400 nm beginnt, alle Lichtanteile darunter werden absorbiert. Zumeist werden Filter mit Sperrwirkung unter 420 nm, 470 nm, 520 nm sogar über 620 nm (Dunkelkammer) verwendet. In Laserräumen verwendet man speziell eingegrenztes Grünlicht.
Zum Absperren von Fenstern verwendet man UV-Filterfolien bzw. UV-Filterplatten zumeist aus Acryl oder Polycarbonat mit eingebautem UV-Filter.
Stand der Technik
Stand der aktuellen Technik ist, dass man entweder spezielle Leuchtstoffröhren verwendet, die schon im Röhrenglas entsprechende UV-Filter beinhalten und somit gelbes oder grünes Licht ausstrahlen, oder aber weiße Leuchtstoffröhren, deren Licht durch äußere zusätzliche Filterröhren oder Filterfolien entsprechend eingegrenzt werden. Deckenleuchten und/oder Rasterdecken-Einbauleuchten können solche Filterfolien bzw. Filterplatten ebenfalls enthalten.
All diesen Leuchtmitteln ist gemeinsam, dass Sie zumeist auf kurzlebigen Leuchtstoffröhren basieren, die nach etwa 6000–10.000 Betriebstunden ausgetauscht werden müssen. Hierbei entstehen hohe Wartungskosten (Starter, evtl. auch Vorschaltgerät muss ebenfalls getauscht werden)
Schließlich haben Leuchtstoffröhren im Vergleich zu modernen LED-Röhren einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad; es wird vergleichweise 50–80% mehr Strom verbraucht.
Leuchtstoffröhren strahlen das Licht 360° rundum ab, wobei 2/3 der Lichtleistung weitgehend in den Lampenhalterungen verloren.
Komplette Decken-Einbauleuchten werden heute ebenfalls mit handelsüblichen weißen oder gelben Leuchtstoffröhren bestückt.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund eine energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet und nur noch in einem definierten Spektrum Licht emittiert.
Erfinderische Lösung
Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung zum Gegenstand.
Die Lösung besteht aus der Kombination aus LED-Röhre mit Licht-Filtern oder speziellen LEDs zur Eingrenzung des von den LEDs abgegebenen Lichtwellenbereichs. Mit der Erfindung geht einher, dass heutige gelbe Leuchtstoffröhren durch umweltfreundliche, energiesparende Gelblicht LED-Röhren ersetzt werden können.
Die erfindungsgemäße Gelblicht-LED-Röhre begrenzt das abgegebene Lichtspektrum zweckmäßigerweise so, dass je nach Kundenanforderung das untere Lichtspektrum zum UV-Bereich nicht unterschritten wird. Üblich sind untere Lichtspektrumsgrenzen von 420 nm, 470 nm, 520 nm und 620 nm. Eine genaue Anpassung der unteren und oberen Lichtspektrumsgrenzen ist durch entsprechende Auswahl von LEDs und/oder Filterfolien möglich.
Eine vorteilhafte Bauformen der Erfindung sieht Filterfolien vor, die gegen ein Ausbleichen durch die Strahlung der LEDs gesichert sind. Die Filterfolien bestehen hierfür aus einer wärmestabilen Kunststofffolie mit eingebetteten Pigmenten zur Absorption von Lichtanteilen gemäß der jeweiligen Spezifikation. Die Filterfolien (2) haben hierbei zweckmäßigerweise keinen direkten Kontakt zu den LEDs (3), sondern sind leicht nach oben gewölbt unterhalb der Schutzröhre (2) innenliegend angeordnet.
Anstelle innen liegender Filterfolien (2) können in einer weiteren Bauform der Erfindung auch außen liegende Folien oder Röhren (7) verwendet werden.
Alternativ ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der in die Schutzhülle (1) entsprechende Farbpigmente eingebaut sind. Es ist hierbei zumindest eine dieser Filtermöglichkeiten vorgesehen, es können aber auch eine Kombination verschiedener Filter zweckmäßig sein.
Eine weitere Bauform sieht eine Einschränkung des Lichtspektrums durch die verwendeten LEDs selbst vor. Bei zukünftigen LED-Generationen (3) können diese durch entsprechende Dotierung der Halbleiter und/oder in die Chip-Abdeckung integrierte UV-Blocker bereits im Lichtspektrum eingegrenzt werden, so dass dort eine weitere Verwendung von zusätzlichen UV-Filterfolien (2) entfallen kann. Alternativ kann auch hier eine Kombination aus Filtern und speziellen LEDs zweckmäßig sein.
In einer Ausführung der Erfindung werden Gelblicht-Röhren mit LEDs mit großer Lichtleistung ausgestattet, wodurch eine besonders leistungsstarke Lösung erreicht wird. Erst in den letzten Jahren konnten weiße LEDs mit hoher Lichtleistung zu niedrigen Preisen auf den Markt kommen. Die weitere Entwicklung wird in die Optimierung der Lichtausbeute gehen.
Heute sind LEDs mit etwa 150 lm/Watt erhältlich, die dann unter Berücksichtigung der Verluste durch Treiberelektronik (5), Wärmeverlust und Lichtverlust durch die Abdeckhaube (1) bei effizient ca. 90 lm/Watt liegen. Die Lichtleistung geht mit zunehmender Wärme der LED-Chips zurück, weshalb es vorteilhaft ist, diese auf einer IMS-Leiterplatte als SMD-Bauteil anzubringen.
Sinnvollerweise hat die Leiterplatte bei dieser Bauform direkten Kontakt, ggf. über zusätzliche Wärmeleitpasten oder Wärmeleitfilm mit dem Aluminiumprofil (6), das somit als Kühlkörper dient.
Grundsätzlich erstreckt sich die Offenbarung dieser Lösung auch auf künftige LED-Generationen mit höherer Lichtleistung. Die Verschaltung der LEDs ist hierbei so gestaltet, dass bei Ausfall einer LED die übrigen weiterhin leuchten.
Das Aluminiumprofil (6) wird in einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung als Hohlkörper mit einer sog. „D”- Form oder „C”-Form verwendet. In den Hohlkörper wird ein elektrisch isoliertes Schaltnetzteil (5) eingebracht, das die LEDs (3) mit Konstantstrom und Konstantspannung versorgt, und optional auch eine Erweiterung als Dimmermodul via Funk- oder Infrarot-Steuerung hat.
Es ist für die Anwendung der Erfindung zweckmäßig, dass die erfindungsgemäßen Gelblicht-LED-Röhren in die bereits vorhandenen Leuchten passen, da Sie ja die bisherigen Leuchtstoffröhren ersetzen sollen. Entsprechend müssen die äußeren Abmessungen bezüglich Länge (10) und Durchmesser, sowie der Anschlussgins (9) passend zu den aktuellen Standards der sogenannten G13 Sockel (für Leuchtröhren im Durchmesser T8/T10/T12) bzw. G5-Sockel (für Leuchtröhren im Durchmesser T5) sein.
Verbesserungen durch die neue Gelblicht LED-Röhre
Die Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstoffröhren mit Gelblichtfilter oder Grünlichtfilter werden im Folgenden beschrieben.
Mit der Erfindung der Gelblicht-LED-Röhre werden folgende Eigenschaften erreicht:

• Begrenzung des Lichtspektrums zum blauen bzw. UV-Bereich
• Definierbarer Lichtbereich ab 400 nm bis 650 nm entspr. nachfolgend näher beschriebenen Technik
• Bis zu 80% Stromkostenersparnis gegenüber herkömmlichen Leuchtstofflampen
• Durchschnittliche Lebensdauer bis über 50.000 Betriebsstunden
• Nach unten gerichtetes Licht mit Strahlwinkel von 120° bis 170°
• Von Beginn an volle Leuchtkraft ohne Flackern oder Vorheizen
• Durch integriertes, geregeltes Netzteil mit Eingangsspannungsbereich zwischen 165 und 275 Volt AC ist die Gelblicht-LED-Röhre unempfindlich gegen äußere Spannungsschwankungen und kann auch im Parallelbetrieb mit Leuchtstoffröhren flimmerfrei betrieben werden
• Wartungsfrei, da kein Vorschaltgerät und Starter mehr benötigt wird
• Hohe Schock- und Vibrationsbeständigkeit, weitgehend bruchsicher
• Minimale Wärmeabgabe, somit Reduzierung von Energiekosten, da solche Leuchtmittel zumeist in klimatisierten Räumen zum Einsatz kommen.
• Kein Quecksilber, kein Leuchtgas, keine seltenen Erden, voll wieder verwertbar, womit Entsorgungskosten deutlich reduziert werden
• Passend für alle T5 und T8/T12 Leuchten

Gleiches gilt natürlich auch für Leuchtstoffröhren und Lampen mit Grünfilter oder Rotfilter.
Im Folgenden wir die Erfindung anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße LED-Röhre mit einer unterhalb der Schutzhülle 1 angeordneten Folie 2;
2 einen Querschnitt durch die LED-Röhre mit einem außenliegenden Filterrohr 7;
3 den Abstrahlwinkel 8 der LED-Röhre sowie
4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße LED-Röhre.
Es ist bei den 1 und 2 erkennbar, dass die das emittierte Licht filternden Elemente unterschiedlich an der erfindungsgemäßen LED-Röhre angeordnet sein können. In 1 liegt eine Filterfolie 2 auf der Innenseite der Schutzhülle 1 der LED-Röhre an und ist beispielsweise auf diese aufgeklebt. Sie ist hierbei beabstandet zu den auf der Leiterplatte 4 angeordneten LEDs 3.
Es ist ebenfalls im Querschnitt erkennbar dass Aluminiumprofil 6, in dem in einem Hohlraum unter der Leiterplatte 4 ein Netzteil 5 angeordnet ist.
2 zeigt nun eine andere bauliche Lösung, bei der die Leuchtröhre vollständig von einem UV-Schutzrohr 7 umgeben ist, dass die Röhrenabdeckung 1 umschließt. Auf diese Weise kann keine unerwünschte Strahlung aus der LED-Röhre emittieren. Auch hier ist ein deutlicher Abstand zu den LEDs 3 klar eingehalten.
3 verdeutlicht, dass die Leuchtröhre einen definierten Strahlwinkel aufweist. Im dargestellten Beispielfall ist dieser etwa >= 120 Grad.
Schließlich zeigt 4 die Draufsicht auf die erfindungsgemäße LED-Röhre, bei der auf der Leiterplatte die LEDs 3 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. An den zwei Enden der LED-Röhre sind hierbei herkömmliche Anschlüsse angeordnet, um die LED-Röhren in herkömmlichen Halterungen betreiben zu können. Dies betrifft auch die mit Ziffer 10 dargestellte Abmessung der LED-Röhren, die an herkömmliche Lampenhalterungen angepasst ist.

Claims

Energiesparende Gelblicht-Röhre (1 bis 4) auf LED-Technologie, gekennzeichnet durch eine Leuchtröhre mit LEDs (Leuchtdioden) (3), die nur noch in einem eng definierten Spektrum Licht emittiert, was entweder durch integrierte Filter und/oder besonders gestaltete LEDs (3) erreicht wird.
Energiesparende Gelblicht-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtspektrum der LEDs (3) derart eingegrenzt wird, so dass nur Licht über a. 420 nm (hellgelb), oder b. 470 nm (gelb) oder c. 520 nm (goldgelb), oder d. 625 nm (rot) abgegeben wird oder e. nur im Bereich zwischen 480 bis 580 nm (grün) emittiert wird.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Filterfolien (2) verwendet werden, die über den LEDs (3) aber unterhalb der Röhrenabdeckung (1) angebracht sind.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfolien aus einer wärmestabilen Kunststofffolie mit eingebetteten Pigmenten zur Absorption von Lichtanteilen gemäß der jeweiligen Spezifikation bestehen.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter zumindest als Abdeckhauben (1) mit integrierten UV-Filtern ausgebildet sind.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter zumindest als außen liegende UV-Schutzröhren (7) ausgebildet sind.
Energiesparende Gelblicht-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest besondere Leuchtdioden (3) mit eingeschränkt emittiertem Lichtspektrum verwendet werden.
Energiesparende Gelblicht-Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden (3) verwendet werden, deren emittiertes Lichtspektrum durch eine definierte Dotierung der Halbleiter eingeschränkt ist.
Energiesparende Gelblicht-Röhre nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden (3) verwendet werden, die in ihrer Chip-Abdeckung integrierte UV-Blocker aufweisen.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass hocheffiziente LEDs (3) mit einem Lichtstrom über 90 lm/Watt bei einem Strahlwinkel >= 120° (8) auf einer Leiterplatte (4), vorzugsweise einer IMS-Leiterplatte Aluminiumkern in einer order mehreren Reihen aufgelötet und verschaltet sind.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass diese ein im Hohlkammerbereich des Aluminiumprofils (6) integriertes, geregeltes Netzteil (5) besitzt und optional mit einem Dimmermodul ausgestattet sein kann.
Energiesparende Gelblicht-Röhre auf LED-Technologie nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie von den Abmessungen (10) her in herkömmliche Lampenhalterungen mit G13- oder T5-Sockel (9) passen.