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Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul mit einem Trägerelement, insbesondere einer Platine, auf dem Trägerelement angeordnete LEDs, sowie Anschlussmittel zur Verbindung des LED-Moduls mit einem Betriebsgerät. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Betriebsgerät zum Betreiben eines LED-Moduls und eine Anordnung zur Beleuchtung mit einem LED-Modul sowie einem Betriebsgerät.
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Leuchtdioden (LEDs) werden als Leuchtmittel in den verschiedensten Bereichen der Beleuchtungstechnik immer häufiger eingesetzt, da LEDs erhebliche Vorteile insbesondere bezüglich der Lebensdauer und Energieeffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln aufweisen und mittlerweile auch über eine ausreichende Leuchtintensität verfügen.
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In entsprechenden Anordnungen zur Beleuchtung bzw. Beleuchtungsanordnungen kommen dabei häufig Platinen als Trägerelemente zum Einsatz, auf denen die LEDs entsprechend angeordnet werden. Ein derartiges Trägerelement bzw. eine derartige Platine bildet dann ein LED-Modul, welches innerhalb der Anordnung zur Beleuchtung entsprechend angeordnet und an ein Betriebsgerät angeschlossen ist, das ebenfalls in der Anordnung zur Beleuchtung vorgesehen ist und zur Steuerung und Versorgung des LED-Moduls dient.
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Wie bereits zuvor erwähnt, werden LEDs bzw. entsprechende LED-Module immer häufiger in den verschiedensten Bereichen der Beleuchtungstechnik eingesetzt, unter anderem beispielsweise auch im Außenbereich oder auch in Kühlhäusern oder Kühlvorrichtungen. Hierbei ist zu beachten, dass bei derartigen Anwendungen durchaus relativ niedrige Umgebungstemperaturen vorliegen können, die beispielsweise bis in den Bereich von –40° oder tiefer reichen können.
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Bei derartigen Umgebungstemperaturen besteht dann das Problem, dass Anordnungen zur Beleuchtung bzw. entsprechende LEDs und LED-Module, die nicht dauerhaft angeschaltet sind, unter Umständen starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, da die LEDs bzw. LED-Module im ausgeschalteten Zustand die Umgebungstemperatur, beispielsweise im Außenbereich die Außentemperatur, annehmen und dann nachdem sie angeschaltet bzw. aktiviert worden sind innerhalb kürzester Zeit deutlich höhere Temperaturen auftreten, also ein sehr starker Temperaturgradient auftritt, der innerhalb kurzer Zeit zu einem starken Anstieg der Temperatur führt, da LEDs durchaus einiges an Wärme produzieren.
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Zudem ist es auch nicht besonders vorteilhaft, LEDs bei besonders niedrigen Temperaturen zu betreiben bzw. anzuschalten oder zu aktivieren. Insgesamt wirkt sich eine derart niedrige Umgebungstemperatur, insbesondere bei nicht dauerhaft angeschalteten LEDs bzw. LED-Modulen, negativ auf die Lebensdauer der LEDs aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr eine Möglichkeit zu schaffen, dass niedrige Umgebungstemperaturen keinen negativen Einfluss auf LEDs bzw. auf die Lebensdauer der LEDs haben.
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Die Aufgabe wird durch ein LED-Modul gemäß Anspruch 1, ein Betriebsgerät zum Betreiben eines LED-Moduls gemäß Anspruch 7 und eine Anordnung zur Beleuchtung gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein LED-Modul mit einem Trägerelement, insbesondere einer Platine, auf dem Trägerelement angeordnete LEDs, sowie Anschlussmittel zur Verbindung des LED-Moduls mit einem Betriebsgerät vorgesehen, wobei auf dem Trägerelement zusätzlich Mittel zur Beheizung des LED-Moduls angeordnet sind, welche einen Heizkreis bilden, der bei Zuführung eines externen Versorgungsstroms das LED-Modul erwärmt.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Betriebsgerät zum Betreiben eines entsprechenden LED-Moduls vorgesehen, wobei das Betriebsgerät dazu ausgebildet ist, einen Versorgungsstrom für die LEDs sowie einen Versorgungsstrom für den Heizkreis zur Verfügung zu stellen.
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Außerdem ist erfindungsgemäß noch eine Anordnung zur Beleuchtung mit einem entsprechenden LED-Modul und einem entsprechenden Betriebsgerät vorgesehen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es nunmehr möglich, dass beispielsweise bei niedrigen Umgebungstemperaturen noch vor dem Aktivieren bzw. Anschalten der LEDs das LED-Modul erwärmt wird, wodurch zum Zeitpunkt des Einschaltens der LEDs an den LEDs bzw. in den LEDs nunmehr im Vergleich zur relativ niedrigen Umgebungstemperatur deutlich höhere Temperaturwerte vorliegen, was einerseits zur Folge hat, dass das Aktivieren bzw. Anschalten der LEDs optimiert wird und andererseits zu keinem so hohen Temperaturanstieg mehr bis zur während des Betriebs auftretenden Endtemperatur führt, wodurch der Temperatursprung bzw. Temperaturgradient deutlich reduziert wird. Insgesamt führt dies dazu, dass die LEDs schonender betrieben werden und sich ihre Lebensdauer verlängert.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Mittel zur Beheizung Widerstände und/oder Leiterbahnen aufweisen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das LED-Modul separate Anschlüsse für den Heizkreis aufweist. Ebenso oder zusätzlich dazu könnte aber auch vorgesehen sein, dass der Heizkreis mit den Anschlussmitteln zur Versorgung der LEDs verbunden ist, wobei der Heizkreis vorzugsweise anti-parallel zu einem die LEDs enthaltenden LED-Schaltkreis verschaltet ist.
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Außerdem kann das LED-Modul zusätzliche Mittel zum Erfassen einer an dem LED-Modul vorherrschenden Temperatur aufweisen, wobei es sich bei den Mitteln zur Temperaturerfassung um einen auf dem Trägerelement angeordneten NTC handeln kann.
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Das Betriebsgerät zum Betreiben eines entsprechenden LED-Moduls kann dann des Weiteren einerseits Ausgangsanschlüsse für den Versorgungsstrom für die LEDs, sowie andererseits Ausgangsanschlüsse für den Versorgungsstrom für den Heizkreis aufweisen. Ebenso oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Betriebsgerät Ausgangsanschlüsse aufweist, welche zur Ausgabe sowohl des Versorgungsstroms für die LEDs als auch des Versorgungsstroms für den Heizkreis genutzt werden, wobei vorzugsweise das Betriebsgerät dann dazu ausgebildet ist, den Versorgungsstrom für den Heizkreis mit einer unterschiedlichen Polung im Vergleich zum Versorgungsstrom für die LEDs auszugeben.
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Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass das Betriebsgerät dazu ausgebildet ist, vor Bereitstellung eines Versorgungsstroms für die LEDs grundsätzlich zunächst einen Versorgungsstrom für den Heizkreis auszugeben. Ebenso kann aber auch vorgesehen sein, dass das Betriebsgerät dazu ausgebildet ist, vor Bereitstellung eines Versorgungsstroms für die LEDs abhängig von einer Temperaturinformation zunächst einen Versorgungsstrom für den Heizkreis auszugeben.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Betriebsgerät einen Eingangsanschluss zum Empfangen und Bewerten eines von dem LED-Modul zur Verfügung gestellten Temperatursignals aufweist. Ebenso oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Betriebsgerät interne Temperaturerfassungsmittel aufweist, welche die Temperaturinformationen zur Verfügung stellen.
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Des Weiteren kann das Betriebsgerät dazu ausgebildet sein, für den Fall, dass die ermittelte Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, einen Versorgungsstrom für den Heizkreis für einen vorgegebenen Zeitraum zur Verfügung zu stellen. Ebenso kann das Betriebsgerät aber auch dazu ausgebildet sein, einen Versorgungsstrom für den Heizkreis so lange zur Verfügung zu stellen, bis ein vorgegebener Temperaturgrenzwert überschritten wird.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Beleuchtung mit einem erfindungsgemäßen LED-Modul und einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät;
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2 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Beleuchtung mit einem erfindungsgemäßen LED-Modul und einem erfindungsgemäßen Betriebsgerät.
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Bei Anordnungen zur Beleuchtung bzw. LEDs und LED-Modulen die bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, beispielsweise in einem Außenbereich oder in Kühlhäusern oder Kühlvorrichtungen, Anwendung finden, besteht, wie bereits zuvor ausführlich dargelegt, das Problem, dass bei nicht dauerhaft angeschalteten bzw. aktivierten LEDs also bei LEDs mit entsprechenden Schaltzyklen, eine starke Belastung der LEDs auftritt, da im ausgeschalteten Zustand die LEDs kalt sind, entsprechend der Umgebungstemperatur, und beim Einschalten bzw. Aktivieren innerhalb kürzester Zeit eine hohe Temperatur erreichen. Typische Werte für die Junction-Temperatur der LEDs können zum Beispiel von –40° bis 100° innerhalb weniger Minuten oder darunter sein.
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Erfindungsgemäß ist daher nun vorgesehen, dass ein LED-Modul ein Trägerelement, insbesondere eine Platine aufweist, wobei auf dem Trägerelement LEDs angeordnet sind und das Trägerelement Anschlussmittel zur Verbindung des LED-Moduls mit einem Betriebsgerät aufweist, wobei nun insbesondere vorgesehen ist, dass auf dem Trägerelement zusätzlich Mittel zur Beheizung des LED-Moduls angeordnet sind, welche einen Heizkreis bilden, der bei Zuführung eines externen Versorgungsstroms das LED-Modul erwärmt.
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In den 1 und 2 ist nun jeweils ein erfindungsgemäßes LED-Modul 1 bzw. 2 gezeigt, das jeweils an ein erfindungsgemäßes Betriebsgerät 3 bzw. 4 angeschlossen ist und somit jeweils zusammen mit dem entsprechenden LED-Modul 1 bzw. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Beleuchtung bilden. Sowohl das LED-Modul 1 in 1 als auch das LED-Modul 2 in 2 weist mehrere LEDs 5 auf, die jeweils mit entsprechenden Anschlussmitteln mit dem Betriebsgerät 3 bzw. 4 verbunden sind.
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Des Weiteren sind sowohl in dem LED-Modul 1 von 1 als auch in dem LED-Modul 2 von 2 Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 parallel zu dem LED-Schaltkreis bzw. LED-Kreis angeordnet, welche einen Heizkreis bilden, der zur Aufheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 verwendet wird.
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Sowohl die LEDs 5 als auch die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 sind dann auf einem Trägerelement, beispielsweise einer Platine angeordnet, wobei die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 insbesondere Widerstände und/oder Leiterbahnen aufweisen, die ebenfalls auf dem Trägerelement angeordnet sind.
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In den 1 und 2 sind nun zwei unterschiedliche Varianten gezeigt, wie die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 implementiert und betrieben werden können bzw. wie die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 verschaltet und angeschlossen werden können.
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In der ersten, in 1 gezeigten Variante, ist vorgesehen, dass das LED-Modul 1 separate Anschlüsse für den Heizkreis aufweist, wodurch das LED-Modul 1 sowohl über Anschlüsse für den LED-Kreis zur Versorgung der LEDs 5 mit einem Versorgungsstrom, als auch über weitere separate Anschlüsse für die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 verfügt. In diesem Fall ist dann vorgesehen, dass die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. der Heizkreis vollständig parallel zu den LEDs 5 bzw. dem LED-Kreis verlaufen und separat an das Betriebsgerät 3 bzw. die Treiberschaltung angeschlossen bzw. verbunden ist. Das Betriebsgerät 3 weist hierzu Ausgangsanschlüsse auf, welche zur Ausgabe für den Versorgungsstrom für die LEDs 5 bzw. den LED-Kreis dienen. Des Weiteren ist dann aber auch noch vorgesehen, dass das Betriebsgerät 3 weitere Ausgangsanschlüsse für den Versorgungsstrom für den Heizkreis aufweist.
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In 2 ist demgegenüber eine zweite Variante gezeigt, bei der wiederum grundsätzlich eine Parallelschaltung der Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 2 bzw. des Heizkreises und der LEDs 5 bzw. des LED-Kreises gezeigt ist, wobei jedoch der Heizkreis und der LED-Kreis durch den Einsatz zweier unterschiedlich orientierter Dioden 9 und 10 verschaltet sind. Hierbei ist dann vorgesehen, dass das LED-Modul 2 keine separaten Anschlüsse für den Heizkreis aufweist, sondern vielmehr, dass der Heizkreis mit den Anschlussmitteln zur Versorgung der LEDs 5 verbunden ist, wobei der Heizkreis vorzugsweise anti-parallel, durch die Dioden 9 und 10, zum LED-Kreis verschaltet ist. Dementsprechend weist das Betriebsgerät 4 in 2 dann auch lediglich Ausgangsanschlüsse auf, welche zur Ausgabe sowohl des Versorgungsstroms für die LEDs 5 als auch des Versorgungsstroms für den Heizkreis genutzt werden.
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Durch die anti-parallele Verschaltung des Heizkreises und des LED-Kreises mit entsprechend unterschiedlich orientierten Dioden 9 und 10 ergibt sich dann, dass abhängig von der Polung der Anschlüsse bezüglich des Betriebsgeräts 4 jeweils nur einer von beiden Zweigen mit Strom versorgt wird. Dies wird dann dadurch erreicht, dass das Betriebsgerät 4 dazu ausgebildet ist, den Versorgungsstrom für den Heizkreis mit einer unterschiedlichen Polung im Vergleich zum Versorgungsstrom für die LEDs 5 auszugeben. Das heißt, dass je nach Polung des Stroms, der von dem Betriebsgerät 4 an den Ausgangsanschlüssen ausgegeben wird, entweder die Diode 9 oder die Diode 10 durchschaltet und dann jeweils die andere Diode entsprechend sperrt, wodurch entweder der Heizkreis oder der LED-Kreis mit Strom versorgt wird.
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Zu den in den 1 und 2 gezeigten Varianten ist zusätzlich noch anzumerken, dass es auch denkbar wäre, dass ein Betriebsgerät sowohl separate Ausgangsanschlüsse für den Heizkreis und den LED-Kreis, wie in 1 dargestellt, aufweist, als auch Ausgangsanschlüsse aufweist, welche zur Ausgabe sowohl des Versorgungsstroms für die LEDs als auch des Versorgungsstroms für den Heizkreis genutzt werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Je nach verwendetem LED-Modul werden dann entweder die einen oder anderen Anschlüsse verwendet.
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Des Weiteren wäre es auch denkbar, dass ein LED-Modul sowohl separate Anschlüsse für den Heizkreis und den LED-Kreis, wie in 1 dargestellt, aufweist, als auch eine Verbindung des LED-Kreises mit dem Heizkreis, wie dies in 2 dargestellt ist, vorgesehen ist. Je nach verwendetem Betriebsgerät wird dann das LED-Modul entsprechend angeschlossen. Für den Fall, dass eine Betriebsgerät, welches sowohl separate Ausgangsanschlüsse für den Heizkreis und den LED-Kreis aufweist als auch Ausgangsanschlüsse aufweist, welche zur Ausgabe sowohl des Versorgungsstroms für die LEDs als auch des Versorgungsstroms für den Heizkreis genutzt werden, vorgesehen ist, kann frei gewählt werden, welche Variante der Verbindung zwischen Betriebsgerät und LED-Modul genutzt wird.
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Sowohl bei der Variante in 1 als auch bei der Variante in 2 ist zu beachten, dass es normalerweise ausreichend ist, bevor die LEDs 5 des LED-Moduls 1 bzw. 2 aktiviert bzw. angeschaltet werden den Heizkreis des LED-Moduls 1 bzw. 2 zu betreiben, da nachdem die LEDs 5 aktiviert worden sind, in der Regel keine ergänzende Heizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 mehr erforderlich ist.
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Grundsätzlich wäre es aber insbesondere in 1 möglich, dass auch während des Betriebs der LEDs 5 der Heizkreis aktiviert ist bzw. betrieben wird, was beispielsweise bei stark reduzierter Leistung der LEDs 5 denkbar wäre.
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Sowohl bei der Variante in 1 als auch bei der Variante in 2 kann dann der Heizkreis bzw. können die Mittel 6 zur Beheizung des LED-Moduls 1 bzw. 2 unabhängig von der genauen Umgebungstemperatur immer vor dem Aktivieren bzw. Anschalten der LEDs 5 genutzt werden, sodass das LED-Modul 1 bzw. 2 immer vor dem Aktivieren bzw. Einschalten der LEDs 5 beheizt wird.
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Ebenso wäre es aber auch möglich, dass das LED-Modul 1 bzw. 2 nur situationsbedingt bei entsprechend niedriger Umgebungstemperatur vorgeheizt wird. Hierzu ist sowohl in dem LED-Modul 1 in 1 als auch in dem LED-Modul 2 in 2 ein NTC 7 vorgesehen, durch den die Umgebungstemperatur, insbesondere bei ausgeschalteten bzw. deaktivierten LEDs 5 erfasst werden kann.
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Durch die Ermittlung der Temperatur ist es dann möglich, dass das Betriebsgerät 3 bzw. 4 dazu ausgebildet ist, vor Bereitstellung eines Versorgungsstroms für die LEDs 5 abhängig von einer Temperaturinformation zunächst einen Versorgungsstrom für den Heizkreis auszugeben.
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Der durch den NTC 7 ermittelte Temperaturwert der Umgebungstemperatur kann dann an das Betriebsgerät 3 bzw. 4 übermittelt werden, wodurch dann dem Betriebsgerät 3 bzw. 4 eine entsprechende Temperaturinformation zur Verfügung steht. Das Betriebsgerät 3 bzw. 4 weist hierfür einen entsprechenden Eingangsanschluss zum Empfangen und Bewerten eines von dem LED-Modul 1 bzw. 2 zur Verfügung gestellten Temperatursignals auf.
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Des Weiteren wäre es aber auch vorstellbar, dass wie in 2 angedeutet das Betriebsgerät 4 selber einen NTC 8 und somit eigene interne Temperaturerfassungsmittel aufweist, welche die Temperaturinformationen zur Verfügung stellen können. Eine derartige Ausgestaltung wäre auch in 1 vorstellbar, auch wenn dies dort nicht angedeutet ist. Hierbei ist zu beachten, dass in dem Betriebsgerät angeordnete Temperaturerfassungsmittel auch zusätzlich zu auf dem LED-Modul angeordneten Mitteln zur Temperaturerfassung vorgesehen sein können.
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Im Hinblick auf die Erfassung der Umgebungstemperatur ist anzumerken, dass es hier nicht zwingend erforderlich ist, dass ein absolut exakter Wert der Umgebungstemperatur ermittelt wird, sondern dass es durchaus auch ausreichend sein kann, annäherungsweise festzustellen, in welchem Bereich die Umgebungstemperatur sich befindet.
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Im Hinblick auf die Temperaturmessung innerhalb eines Betriebsgeräts ist noch anzumerken, dass durchaus Betriebsgeräte existieren, die bereits in der Lage sind intern die vorhandenen Temperaturverhältnisse festzustellen. Mit Hilfe dieser bereits vorhandenen Möglichkeiten, könnte ebenfalls eine ungefähre Messung der Umgebungstemperatur vorgenommen werden.
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Im Hinblick auf die Ansteuerung des Heizkreises ist dann noch anzumerken, dass für den Fall, dass die ermittelte Temperatur, die entweder durch Mittel zur Temperaturerfassung auf dem LED-Modul oder durch Temperaturerfassungsmittel in dem Betriebsgerät oder durch beide ermittelt worden ist, unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bzw. einer vorgegebenen Referenztemperatur liegt, ein Versorgungsstrom für den Heizkreis für einen vorgegebenen Zeitraum zur Verfügung gestellt wird. Alternativ hierzu würde aber auch die Möglichkeit bestehen, dass ein Versorgungsstrom für den Heizkreis solange zur Verfügung gestellt wird, bis ein vorgegebener Temperaturgrenzwert überschritten wird.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nunmehr somit erreicht, dass bei entsprechend niedrigen Umgebungstemperaturen die LEDs nicht mehr die niedrigen Umgebungstemperaturen beim Anschalten bzw. Aktivieren aufweisen, wodurch kein extrem hoher Temperaturanstieg mehr erfolgt und somit der Temperatursprung bzw. Temperaturgradient deutlich reduziert ist, was dazu führt, dass die LEDs schonender betrieben werden können und sich die Lebensdauer verlängert.
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Zusätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, dass entsprechende LEDs bzw. LED-Module und Anordnungen zur Beleuchtung bei extrem niedrigen Temperaturen verwendet werden können, bei denen bisher kein Einsatz möglich war.
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Wie bereits eingangs erwähnt, können derart niedrige Umgebungstemperaturen nicht nur in einem Außenbereich sondern beispielsweise auch in Kühlhäusern oder dergleichen vorliegen.
