DE202016101043U1

DE202016101043U1 - Direkt-AC-Leuchtdioden-Modul

Info

Publication number: DE202016101043U1
Application number: DE202016101043.8U
Authority: DE
Original assignee: Tridonic Jennersdorf GmbH
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2026-03-01

Abstract

Leuchtdioden-Modul (1) mit einer Leuchtdioden-Strecke (2) von in Serie geschalteten Leuchtdioden (3) und einer Steuerschaltung (4); wobei – die Leuchtdioden-Strecke (2) wenigstens drei Leuchtdioden (3) umfasst; – das Leuchtdioden-Modul (1) dazu angepasst ist, der Leuchtdioden-Strecke (2) eine periodische gleichgerichtete Wechselspannung zuzuführen; – die Steuerschaltung (4) dazu angepasst ist, abhängig vom Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung selektiv Leuchtdioden (3) kurzzuschließen, – die wenigstens drei Leuchtdioden (3) der Leuchtdioden-Strecke (2) in wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) aufgeteilt sind, wobei die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) in Serie geschaltet sind; und – die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) derart auf einer Trägerplatte (8) des Leuchtdioden-Moduls (1) angeordnet sind, dass eine erste Gruppe (G1) der wenigsten drei Gruppen (G1, G2, G3), dessen wenigstens eine Leuchtdiode (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist, zwischen den anderen zwei Gruppen (G2, G3) der wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) angeordnet ist.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtdioden-Modul zur Abgabe von Licht, insbesondere ein Direkt-AC-Leuchtdioden-Modul.
2. Hintergrund
Aus dem Stand der Technik sind Leuchtdioden-Module (LED-Module), welche ohne Verwendung von einem zusätzlichen Treiber, Konverter oder Vorschaltgeräten für eine Leistungsfaktorkorrektur („PFC”) direkt an eine Netzspannung anschließbar sind, als Direkt AC-Leuchtdioden-Module („Direct AC LED Modules”) bekannt. Derartige Leuchtdioden-Module weisen in der Regel zumindest eine Leuchtdioden-Strecke mit in Serie geschalteten Leuchtdioden sowie eine Steuerschaltung auf, wobei die Steuerschaltung ein Kurzschließen der in Serie geschalteten Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke derart steuert, dass der durch die Leuchtdioden-Strecke fließende Strom an den Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung, mit der derartige Leuchtdioden-Module direkt versorgt werden, angepasst wird. D. h. üblicherweise werden die in Serie geschalteten Leuchtdioden stufenweise ein- und ausgeschalten, je nachdem wie groß die Amplitude der gleichgerichtet Wechselspannung ist. Folglich leuchten die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke solcher Leuchtdioden-Module unterschiedlich lange, da z. B. die Leuchtdioden, welche in der Nähe des Maximalwertes der Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung eingeschaltet sind, „seltener” bzw. für kürzere Zeit eingeschaltet sind im Vergleich zu den Leuchtdioden, die bereits bei niedrigeren Werten der Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung eingeschaltet sind.
In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass bei solchen Leuchtdioden-Modulen ein Bedarf besteht, die Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke zu verbessern. Unter der Homogenität des emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke versteht man wie gleichmäßig das Licht von der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls, insbesondere der Leuchtdioden-Strecke, abgegeben wird und folglich wie gleichmäßig die Trägerplatte durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke ausgeleuchtet wird.
Im Lichte dieses Standes der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein LED-Modul, insbesondere ein Direkt-AC-Leuchtdioden-Modul, bereitzustellen, mit dem eine Verbesserung der Homogenität des durch die Leuchtdioden emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke ermöglicht wird.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leuchtdioden-Modul mit einer Leuchtdioden-Strecke von in Serie geschalteten Leuchtdioden und einer Steuerschaltung bereitgestellt; wobei

– die Leuchtdioden-Strecke wenigstens drei Leuchtdioden umfasst;
– das Leuchtdioden-Modul dazu angepasst ist, der Leuchtdioden-Strecke eine periodische gleichgerichtete Wechselspannung zuzuführen;
– die Steuerschaltung dazu angepasst ist, abhängig vom Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung selektiv Leuchtdioden kurzzuschließen,
– die wenigstens drei Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke in wenigstens drei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die wenigstens drei Gruppen in Serie geschaltet sind; und
– die wenigstens drei Gruppen derart auf einer Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls angeordnet sind, dass eine erste Gruppe der wenigsten drei Gruppen, dessen wenigstens eine Leuchtdiode während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist, zwischen den anderen zwei Gruppen der wenigstens drei Gruppen angeordnet ist.

Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Gruppe mit der wenigstens einen Leuchtdiode, welche während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen ist bzw. am längsten eingeschaltet ist und somit am längsten Licht emittiert im Vergleich zu den anderen Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke, zwischen die anderen zwei Gruppen der wenigstens drei Gruppen des Leuchtdioden-Moduls auf der Trägerplatte anzuordnen. Dadurch besteht die Möglichkeit eine verbesserte Homogenität des durch die wenigstens drei Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke bereitstellen zu können. D. h. dadurch besteht die Möglichkeit, dass das Licht gleichmäßiger über die Länge der Leuchtdioden-Strecke abgestrahlt wird. Mit anderen Worten wird eine größere Homogenität des emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke erreicht, indem auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls zwischen den wenigstens zwei Gruppen des Leuchtdioden-Moduls, deren Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht am längsten nicht kurzgeschlossen sind bzw. nicht am längsten eingeschaltet sind und somit nicht am längsten Licht emittieren, die erste Gruppe angeordnet ist, welche die wenigstens eine Leuchtdiode der Leuchtdioden-Strecke aufweist, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen bzw. am längsten eingeschaltet ist.
Ferner wird auch eine bessere Wärmeverteilung der von den wenigstens drei Leuchtdioden abgegebenen Wärme auf dem Leuchtdioden-Modul erreicht. Die wenigstens eine Leuchtdiode der ersten Gruppe gibt hierbei während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am meisten Wärme im Vergleich zu den anderen Gruppen ab, da die wenigstens eine Leuchtdiode der ersten Gruppe während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen ist und somit am längsten Licht emittiert.
Somit ist das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul vorteilhaft, da das Leuchtdioden-Modul eine gleichmäßigere Helligkeit über die Oberfläche der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls aufgrund der optimierten Homogenität des emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke aufweist. Ferner werden die auf der Trägerplatte angeordneten Leuchtdioden sowie anderen elektrischen Bauelemente aufgrund der gleichmäßigeren Wärmeverteilung vor einer zu hohen Wärmeentwicklung an einer Stelle der Trägerplatte geschützt, wodurch die Lebensdauer der Leuchtdioden und anderen elektrischen Bauelemente erhöht wird.
Unter einer verbesserten Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke versteht man, dass die Helligkeit des abgegebenen Lichts gleichmäßiger über die Fläche der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls verteilt ist und somit die Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls gleichmäßiger ausgeleuchtete ist.
Unter einer verbesserten Wärmeverteilung versteht man eine über die Fläche der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls gleichmäßigere Wärmeverteilung.
Im Folgenden wird mit dem Begriff „Leuchtdiode” insbesondere eine Leuchtdiode der Leuchtdioden-Strecke bezeichnet. Das Leuchtdioden-Modul kann noch weitere Leuchtdioden aufweisen, die nicht Bestandteil der Leuchtdioden-Strecke sind, wie z. B. eine als Kontrolllampe vorgesehene Leuchtdiode, die anzeigt, ob das Leuchtdioden-Modul mit einer Wechselspannung versorgt ist oder nicht.
Unter einer Leuchtdiode versteht man jedes Halbleiterbauelement, das dazu angepasst ist, elektromagnetische Wellen, insbesondere elektromagentische Wellen in dem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich, zu emittieren, wie z. B. anorganische oder organische Leuchtdioden, Leuchtdioden mit oder ohne einer Sekundäranregung durch einen Leuchtstoff usw.
Unter in Serie geschalteten Leuchtdioden bzw. in Serie geschalteten Gruppen versteht man eine Reihenschaltung von Leuchtdioden bzw. von Gruppen.
Unter einer periodisch gleichgerichteten Wechselspannung versteht man eine Gleichspannung, deren Amplitude sich wenigstens abschnittsweise periodisch verändert (d. h. eine pulsierende Gleichspannung) und die dazu geeignet ist, das Leuchtdioden-Modul derart mit elektrischer Energie zu versorgen, dass die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke Licht emittieren, wenn sie durch die Steuerschaltung dazu veranlasst werden. Vorzugsweise entspricht die gleichgerichtete Wechselspannung einer gleichgerichteten Netzwechselspannung.
Eine Wechselspannung entspricht insbesondere einer Spannung mit zwei Polaritäten und eine Gleichspannung entspricht insbesondere einer Spannung mit nur einer Polarität.
Unter dem Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung versteht man die wenigstens abschnittsweise periodische (d. h. sich wiederholende) Änderung der Amplitude der gleichgerichteten Wechselspannung über die Zeit. Die wenigstens abschnittsweise periodische (d. h. sich wiederholdende) Änderung der Amplitude der gleichgerichteten Wechselspannung über die Zeit kann sowohl symmetrisch wie auch asymmetrisch sein.
Unter einem selektiven Kurzschließen einer Leuchtdiode wird ein selektives elektrisches Überbrücken der Leuchtdiode verstanden, sodass der durch die in Serie geschalteten Gruppen von Leuchtdioden bzw. durch die Leuchtdioden-Strecke fließende Strom nicht durch die kurzgeschlossene Leuchtdiode fließt. Folglich emittiert eine kurzgeschlossene Leuchtdiode kein Licht, d. h. eine kurzgeschlossene Leuchtdiode leuchtet nicht.
Unter einem Anordnen der Gruppen mit jeweils wenigstens einer Leuchtdiode auf einer Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls wird das Platzieren jeder Gruppe auf einer Lichtabgabeseite der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls verstanden. D. h. für den Fall, dass eine Gruppe nur eine Leuchtdiode umfasst, entspricht ein Anordnen der Gruppe auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls einem Platzieren der einen Leuchtdiode der Gruppe auf der Trägerplatte. Für den Fall, dass eine Gruppe mehrere Leuchtdioden aufweist, entspricht ein Anordnen einer Gruppe auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls einem Platzieren aller Leuchtdioden der Gruppe auf der Trägerplatte derart, dass sich zwischen den einzelnen Leuchtdioden der Grippe keine Leuchtdiode einer anderen Gruppe befindet und dass die Leuchtdioden der Gruppe derart in einer Reihe auf der Trägerplatte angeordnet sind, dass bis auf die zwei Leuchtdioden an den beiden Enden der Reihe, jede Leuchtdiode eine in der Reihe vorausgehende und eine in der Reihe nachfolgende Leuchtdiode hat, d. h. benachbart zu zwei Leuchtdioden der Gruppe ist.
Die Zeitdauer während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung, während der eine Leuchtdiode nicht kurzgeschlossen ist, entspricht der Zeitdauer während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung, während der der durch die Leuchtdioden-Strecke fließende Strom durch die Leuchtdiode fließt und folglich während der die Leuchtdiode Licht emittiert bzw. leuchtet. Somit entspricht diese Zeitdauer der Einschaltdauer einer Leuchtdiode während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung.
Vorzugsweise entspricht das Leuchtdioden-Modul einem linearen Leuchtdioden-Modul. D. h. die Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls, auf der die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke angeordnet sind, entspricht einer im Wesentlichen rechteckigen Trägerplatte. Weiter vorzugsweise entspricht das Leuchtdioden-Modul einem linearen Leuchtdioden-Modul, wobei die Breite des Leuchtdioden-Moduls 24 mm und die Länge des Leuchtdioden-Moduls 280 mm entspricht. Hierbei können sowohl die Breite wie auch die Länge um +/–10% variieren.
Vorzugsweise sind die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke entlang eines Streifens in Längsrichtung auf der Trägerplatte angeordnet, insbesondere dann wenn die Trägerplatte rechteckförmig bzw. rechteckig ist. Vorzugsweise sind die Leuchtdioden entlang einer in Längsrichtung bzw. Längserstreckung ausgebildeten Mittenachse der Trägerplatte angeordnet, d. h. die Leuchtdioden sind bezüglich der Breite der Trägerplatte mittig auf der Trägerplatte angeordnet. Die in Längsrichtung ausgebildete Mittenachse der Trägerplatte bildet im Wesentlichen eine in Längsrichtung ausgebildete Symmetrieachse der Trägerplatte.
Es sind vorzugsweise zwischen 3 und 48, besonders vorzugsweise zwischen 4 und 32, und ganz besonders vorzugsweise zwischen 8 und 24 Leuchtdioden auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls angeordnet.
Vorteilhafterweise weist das Leuchtdioden-Modul wenigstens eine Konstantstromquelle auf, welche dazu angepasst ist, der Leuchtdioden-Strecke einen Strom zuzuführen; wobei die Steuerschaltung dazu angepasst ist, die wenigstens eine Konstantstromquelle zu steuern, um den Strom abhängig vom Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung einzustellen.
Mit anderen Worten umfasst das Leuchtdioden-Modul vorzugsweise wenigstens eine Konstantstromquelle, welche die Leuchtdioden-Strecke mit einem Strom versorgt, wobei die Steuerschaltung die Konstantstromquelle derart steuert, dass der Strom an den zeitlichen Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung angepasst wird. D. h. der Strom wird an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung angepasst.
Dies ist vorteilhaft, da das Leuchtdioden-Modul direkt an eine Wechselspannung angeschlossen werden kann, um die Leuchtdioden-Strecke mit elektrischer Energie zu versorgen, ohne dass eine Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung (PFC-Schaltung) benötigt wird. Dies reduziert die Menge an benötigten elektrischen Bauelementen und spart somit Kosten ein.
Ferner umfasst die Leuchtdioden-Strecke des Leuchtdioden-Moduls vorteilhafterweise eine Vielzahl von Leuchtdioden; wobei

– die Leuchtdioden in N Gruppen aufgeteilt sind, wobei
– die N Gruppen in Serie geschaltet sind, und
– die Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine N-te Gruppe darstellt;
– die erste Gruppe in Untergruppen aufgeteilt ist; und
– die N Gruppen derart auf der Trägerplatte angeordnet sind, dass zwischen wenigstens zwei auf der Trägerplatte benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet ist.

Mit anderen Worten ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen wenigstens zwei auf der Trägerplatte benachbarten Gruppen, die eine oder mehrere Leuchtdioden aufweisen, welche während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht am längsten nicht kurzgeschlossen sind bzw. nicht am längsten Licht emittieren, eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet ist, welche Leuchtdioden aufweist, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen sind. Dies ist vorteilhaft, da dadurch die Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke verbessert wird.
Vorzugsweise werden die Untergruppen der ersten Gruppe gleichmäßig zwischen den anderen Gruppen der Leuchtdioden-Strecke verteilt, wodurch nicht nur eine verbesserte Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke erreicht wird, sondern auch die Wärmeverteilung der von den Leuchtdioden abgegebenen Wärme auf dem Leuchtdioden-Modul optimiert wird. Die erste Gruppe bzw. die Untergruppen der ersten Gruppe geben hierbei während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am meisten Wärme im Vergleich zu den anderen Gruppen ab, da die Leuchtdioden der ersten Gruppe während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen sind und somit am längsten Licht emittieren.
Somit ist das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul vorteilhaft, da das Leuchtdioden-Modul eine gleichmäßigere Helligkeit über die Oberfläche der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls aufgrund der verbesserten Homogenität des emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke aufweist. Ferner werden die auf der Trägerplatte angeordneten Leuchtdioden sowie anderen elektrischen Bauelemente aufgrund der optimierten, d. h. gleichmäßigeren, Wärmeverteilung vor einer zu hohen Wärmeentwicklung an einer Stelle der Trägerplatte geschützt, wodurch die Lebensdauer der Leuchtdioden und anderen elektrischen Bauelemente des Leuchtdioden-Moduls erhöht wird.
Des Weiteren sind die Leuchtdioden vorteilhafterweise entlang eines Streifens, der wenigstens einen geraden Abschnitt und/oder wenigstens einen gebogenen Abschnitt umfasst, auf der Trägerplatte angeordnet.
Mit anderen Worten sind die in Gruppen aufgeteilten bzw. gruppierten Leuchtdioden vorzugsweise in einer Reihe auf der Trägerplatte angeordnet, sodass bis auf die zwei Leuchtdioden an den beiden Enden der Reihe jede Leuchtdiode eine in der Reihe vorausgehende und eine in der Reihe nachfolgende Leuchtdiode hat, d. h. benachbart zu zwei Leuchtdioden ist, wobei die Leuchtdioden jeder Gruppe bzw. Untergruppe nebeneinander angeordnet sind, ohne dass auf der Trägerplatte zwischen zwei Leuchtdioden einer Gruppe oder Untergruppe eine Leuchtdiode einer anderen Gruppe bzw. Untergruppe angeordnet ist. Diese Reihe ist dann vorzugsweise entlang eines Streifens angeordnet, der sowohl geradlinig sein kann, aber auch gebogene Abschnitte aufweisen kann. Dies ist vorteilhaft, da die Leuchtdioden nicht nur auf einer rechteckigen Trägerplatte sondern auch auf einer z. B. kreisförmigen Trägerplatte erfindungsgemäß angeordnet werden können, indem die Leuchtdioden entlang eines z. B. spiralförmigen Streifens flächendeckend auf der kreisförmigen Trägerplatte angeordnet werden.
Dies hat den Vorteil, dass nicht nur bei rechteckförmigen Trägerplatten, bei denen die Leuchtdioden entlang eines geraden Streifens angeordnet sind, sondern auch bei Trägerplatte mit anderen Formen, wie z. B. einer Kreisform, die Homogenität des durch die Leuchtdioden emittierten Lichts über den gesamten Bereich der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls verbessert werden kann. Ferner kann auch eine optimierte bzw. gleichmäßigere Wärmeverteilung über die Oberfläche der Trägerplatte erzielt werden.
Ferner weisen die N Gruppen vorzugsweise jeweils gleich viele Leuchtdioden auf. Dies ist vorteilhaft, da dadurch ein automatisches Bestücken der Trägerplatte mit Leuchtdioden vereinfacht wird, wodurch Kosten gespart werden können.
Des Weiteren weist die erste Gruppe vorzugsweise mehr oder weniger Leuchtdioden als die anderen Gruppen auf. Dadurch kann das durch das Leuchtdioden-Modul emittierte Gesamtlicht sowie die auf dem Leuchtdioden-Modul durch die Leuchtdioden abgegebene Gesamtwärme eingestellt werden, da die Leuchtdioden der erste Gruppe während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten Licht emittieren und somit auch am längsten Wärme abgeben.
Ferner sind vorzugsweise in jeder Gruppe, die wenigstens zwei Leuchtdioden aufweist, die Leuchtdioden in Serie und/oder parallel geschaltet.
Vorteilhafterweise ist die erste Gruppe in N – 1 Untergruppen aufgeteilt; und die N Gruppen sind vorzugsweise derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass zwischen jeweils zwei auf der Trägerplatte benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet ist.
Mit anderen Worten werden vorzugsweise auf der Trägerplatte zwischen den Gruppen, die eine oder mehrere Leuchtdioden aufweisen, welche während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht am längsten nicht kurzgeschlossen sind, jeweils eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet. Somit werden die Leuchtdioden der ersten Gruppe, welche während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten eingeschaltet sind, gleichmäßig zwischen den anderen Gruppen auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls verteilt, wodurch sowohl die Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke wie auch die Wärmeverteilung der von den Leuchtdioden abgegebenen Wärme auf der Trägerplatte optimiert bzw. verbessert wird.
Des Weiteren weist die erste Gruppe N – 1-mal so viele Leuchtdioden im Vergleich zu einer der anderen Gruppen auf. Das bedeutet, dass wenn die erste Gruppe in N – 1 Untergruppen aufgeteilt wird, jede dieser Untergruppen genauso viele Leuchtdioden wie eine der anderen Gruppen aufweist. Vorzugsweise weisen die anderen Gruppen und die N – 1 Untergruppen die gleiche Anzahl an Leuchtdioden auf.
Ferner sind die N Gruppen vorzugsweise derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass

– die Gruppen in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet sind;
– am Anfang der Reihenfolge benachbart zu einer zweiten Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die zweit längste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; und
– am Ende der Reihenfolge die N-te Gruppe angeordnet ist.

Mit anderen Worten sind die Leuchtdioden der N Gruppen vorzugsweise derart in einer Reihe auf der Trägerplatte angeordnet, dass bis auf die zwei Leuchtdioden an den beiden Enden der Reihe jede Leuchtdiode eine in der Reihe vorausgehende und eine in der Reihe nachfolgende Leuchtdiode hat, d. h. benachbart zu zwei Leuchtdioden ist, wobei die Leuchtdioden jeder Gruppe bzw. Untergruppe nebeneinander angeordnet sind, ohne dass auf der Trägerplatte zwischen zwei Leuchtdioden einer Gruppe oder Untergruppe eine Leuchtdiode einer anderen Gruppe bzw. Untergruppe angeordnet ist. Hierbei ist an einem Ende der Reihe eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet. Zwischen dieser Untergruppe und dem anderen Ende der Reihe sind dann die Gruppen in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe auf der Trägerplatte angeordnet ist. Es werden also vorzugsweise alle Gruppen, außer der ersten Gruppe, in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet. Hierbei ist vorzugsweise am Anfang dieser Reihenfolge und jeweils zwischen zwei Gruppen dieser Reihenfolge eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet.
Dadurch wird sowohl die Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke wie auch die Wärmeverteilung der von den Leuchtdioden abgegebenen Wärme auf der Trägerplatte verbessert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Leuchtdioden-Moduls sind die Leuchtdioden in wenigstens drei Gruppen, vorzugsweise in genau drei Gruppen, aufgeteilt; wobei

– die wenigstens drei Gruppen derart auf der Trägerplatte angeordnet sind, dass – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Gruppe eine erste Untergruppe der zwei Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; – zwischen der zweiten Gruppe und einer dritten Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine zweite Untergruppe der zwei Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Untergruppe der ersten Gruppe die dritte Gruppe angeordnet ist.

Des Weiteren sind die N Gruppen vorzugsweise derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass

– die Gruppen in aufsteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet sind;
– am Anfang der Reihenfolge benachbart zu der N-ten Gruppe eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; und
– am Ende der Reihenfolge eine zweite Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die zweit längste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, angeordnet ist.

Mit anderen Worten sind die Leuchtdioden der N Gruppen vorzugsweise derart in einer Reihe auf der Trägerplatte angeordnet, dass bis auf die zwei Leuchtdioden an den beiden Enden der Reihe jede Leuchtdiode eine in der Reihe vorausgehende und eine in der Reihe nachfolgende Leuchtdiode hat, d. h. benachbart zu zwei Leuchtdioden ist, wobei die Leuchtdioden jeder Gruppe bzw. Untergruppe nebeneinander angeordnet sind, ohne dass auf der Trägerplatte zwischen zwei Leuchtdioden einer Gruppe oder einer Untergruppe eine Leuchtdiode einer anderen Gruppe bzw. Untergruppe angeordnet ist. Hierbei ist an einem Ende der Reihe eine Untergruppe der ersten Gruppe angeordnet. Zwischen dieser Untergruppe und dem anderen Ende der Reihe sind dann die Gruppen in aufsteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe auf der Trägerplatte angeordnet ist. Es werden also vorzugsweise alle Gruppen, außer der ersten Gruppe, in aufsteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte angeordnet. Hierbei ist vorzugsweise am Anfang dieser Reihenfolge und jeweils zwischen zwei Gruppen dieser Reihenfolge eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet.
Dadurch wird sowohl die Homogenität des durch die Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke wie auch die Wärmeverteilung der von den Leuchtdioden abgegebenen Wärme auf der Trägerplatte verbessert.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Leuchtdioden-Moduls können die Leuchtdioden in wenigstens drei Gruppen, vorzugsweise in genau drei Gruppen, aufgeteilt sein; wobei

– die wenigstens drei Gruppen derart auf der Trägerplatte angeordnet sind, dass – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu einer dritten Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine erste Untergruppe der zwei Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; – zwischen der dritten Gruppe und der zweiten Gruppe eine zweite Untergruppe der zwei Untergruppen der ersten Gruppe angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Untergruppe der ersten Gruppe die zweite Gruppe angeordnet ist.

Ferner ist die Trägerplatte des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig und weist vorzugsweise eine Länge zwischen 260 und 300 mm, vorzugsweise von 280 mm, sowie eine Breite zwischen 24 und 26,4 mm, vorzugsweise von 24 mm, auf.
Mit anderen Worten beträgt bzw. entspricht die Länge der Trägerplatte vorzugsweise zwischen 260 und 300 mm, besonders vorzugsweise 280 mm, und die Breite der Trägerplatte beträgt bzw. entspricht vorzugsweise zwischen 24 und 26,4 mm, besonders vorzugsweise 24 mm.
Des Weiteren ist vorzugsweise zwischen elektrisch leitenden Bereichen der Trägerplatte und dem Rand der Trägerplatte ein erster Abstand zwischen 3 und 3,3 mm vorgesehen ist, wobei der erste Abstand einem ersten Schutzbereich entspricht.
Unter elektrisch leitenden Bereichen versteht man Bereiche auf der Trägerplatte, die einen Strom bzw. eine Spannung aufweisen können, wie zum Beispiel Bereiche in denen Leuchtdioden, weitere elektrische Bauelemente (z. B. Konstantstromquelle, Gleichrichterschaltung usw.) elektrische Leiter (z. B. elektrische Hauptversorgungsleitung) usw., auf der Trägerplatte angeordnet sind. Folglich versteht man unter einem elektrisch leitenden Bereich ebenfalls einen Anschlussbereich für Leuchtdioden sowie einen Anschlussbereich für andere elektrische Bauelemente. D. h. elektrisch leitende Bereiche sind Bereiche auf der Trägerplatte, in denen ein Strom fließen kann bzw. eine Spannung anliegen kann.
Unter einem ersten Schutzbereich wird ein vorzugsweise elektrisch nicht leitender Bereich auf der Trägerplatte verstanden, der in der Lage ist, elektrische Störungen zwischen elektrischen leitenden Bereichen zu vermeiden.
Unter dem Rand der Trägerplatte versteht man den äußeren Rand bzw. die äußere Grenz der Trägerplatte bzw. der Lichtabgabeseite der Trägerplatte, auf der die Leuchtdioden (sowie die elektrisch leitenden Bereiche) angeordnet sind.
Ferner ist vorzugsweise zwischen benachbarten elektrisch leitenden Bereichen ein zweiter Abstand zwischen 1,5 und 1,65 mm vorgesehen, wobei der zweite Abstand einem zweiten Schutzbereich entspricht.
Unter einem zweiten Schutzbereich wird ein vorzugsweise elektrisch nicht leitender Bereich auf der Trägerplatte verstanden, der in der Lage ist, elektrische Störungen zwischen elektrischen leitenden Bereichen zu vermeiden.
Des Weiteren umfasst die Trägerplatte vorzugsweise wenigstens zwei Anschlussbereiche für Leuchtdioden, welche vorzugsweise entlang der Längsachse der Trägerplatte angeordnet sind, wobei die Leuchtdioden vorzugsweise auf bzw. in den wenigstens zwei Anschlussbereichen der Trägerplatte in einer Reihe auf der Trägerplatte angeordnet sind. Eine erste Gruppe von Anschlussbereichen ist vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch den zweiten Schutzbereich umgeben und eine zweite Gruppe von Anschlussbereichen ist vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch zweimal den zweiten Schutzbereich umgeben.
Unter einem Anschlussbereich für Leuchtdioden versteht man einen Bereich auf der Trägerplatte bzw. auf der Lichtabgabeseite der Trägerplatte, der Lötstellen bzw. Lötpads für eine elektrische Verbindung der Leuchtdioden auf der Trägerplatte umfasst. Hierbei werden die Leuchtdioden gemäß den obigen Ausführungen miteinander elektrisch verbunden und gemäß den obigen Ausführungen in Gruppen auf der Trägerplatte angeordnet.
Wie bereits oben beschrieben, werden die Leuchtdioden vorzugsweise derart in einer Reihe auf der Trägerplatte bzw. auf der Lichtabgabeseite der Trägerplatte angeordnet, dass bis auf die zwei Leuchtdioden an den beiden Enden der Reihe jede Leuchtdiode eine in der Reihe vorausgehende und eine in der Reihe nachfolgende Leuchtdiode hat, d. h. benachbart zu zwei Leuchtdioden ist, wobei die Leuchtdioden jeder Gruppe bzw. Untergruppe nebeneinander angeordnet sind, ohne dass auf der Trägerplatte zwischen zwei Leuchtdioden einer Gruppe oder einer Untergruppe eine Leuchtdiode einer anderen Gruppe bzw. Untergruppe angeordnet ist. Ferner sind die Gruppen von Leuchtdioden in Serie miteinander geschaltet bzw. elektrisch verbunden und die Leuchtdioden einer Gruppe sind vorzugsweise in Serie und/oder parallel geschaltet bzw. elektrisch verbunden.
Ferner sind vorzugsweise ein oder mehrere Anschlussbereiche für weitere elektrische Bauelemente, wie z. B. eine Konstantstromquelle oder Gleichrichterschaltung, auf der Trägerplatte angeordnet, welche vorzugsweise entlang der Längsachse der Trägerplatte angeordnet sind.
Aufgrund der Verschaltung bzw. elektrischen Verbindung der Anschlussbereiche für Leuchtdioden sowie vorzugsweise der Anschlussbereiche für weitere elektrische Bauelemente, werden die erfindungsgemäße elektrische Verbindung der Leuchtdioden und die erfindungsgemäße Anordnung der Leuchtdioden auf der Trägerplatte ermöglicht.
Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Anschlussbereiche für Leuchtdioden entlang der Längsachse der Trägerplatte auf der Trägerplatte angeordnet, so dass die Leuchtdioden in einer Reihe entlang der Längsachse der Trägerplatte auf der Trägerplatte angeordnet sind.
Wie oben bereits erwähnt, ist eine erste Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch den zweiten Schutzbereich umgeben und eine zweite Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden ist vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch zweimal den zweiten Schutzbereich umgeben.
Mit anderen Worten ist vorzugsweise entlang wenigstens einem Teil einer Seite jedes Anschlussbereichs einer ersten Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden der zweite Schutzbereich angeordnet und entlang wenigstens einem Teil einer Seite jedes Anschlussbereichs einer zweiten Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden zweimal der zweite Schutzbereich angeordnet. D. h. benachbart zu einer Seite jedes Anschlussbereichs der ersten Gruppe von Anschlussbereichen ist vorzugsweise wenigstens teilweise ein Schutzbereich angeordnet, der dem zweiten Schutzbereich entspricht, und benachbart zu einer Seite jedes Anschlussbereich der zweiten Gruppe von Anschlussbereichen ist vorzugsweise wenigstens teilweise ein Schutzbereich angeordnet, der zweimal dem zweiten Schutzbereich bzw. dem doppelten zweiten Schutzbereich entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Beleuchtungsgerät mit wenigstens einem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Modul bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Leuchtdioden-Modul bereitgestellt, das nach einem Verfahren aufweisend zumindest die folgenden Schritte hergestellt wird:

– Bereitstellen einer Trägerplatte;
– Anordnen der wenigstens drei Leuchtdioden in wenigstens drei Gruppen auf der Trägerplatte;
– Verbinden der wenigstens drei Gruppen in Serie;
– Anordnen der wenigstens drei Gruppen auf der Trägerplatte derart, dass eine erste Gruppe der wenigsten drei Gruppen, dessen wenigstens eine Leuchtdiode während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist, zwischen den anderen zwei Gruppen der wenigstens drei Gruppen angeordnet ist.

4. Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. Darin zeigt:
1 einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
2 einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
3 ein Beispiel des Verlaufs des Stroms I_LED, der durch die Leuchtdioden-Strecke fließt, über die Zeit bei einem erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Modul.
4 jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von vier bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
5 eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
6 jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von zwei bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
7 jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von vier bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
8 jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von zwei bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
9 einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
10 eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist.
11 eine schematische Draufsicht auf ein Layout der Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
12 eine schematische Draufsicht auf das in 11 gezeigte Layout der Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls 1, das eine Steuerschaltung 4, eine Leuchtdioden-Strecke 2 und eine Gleichrichterschaltung 7 umfasst.
Die Leuchtdioden-Strecke 2 besteht aus in Serie geschalteten Leuchtdioden 3, wobei erfindungsgemäß die Leuchtdioden-Strecke 2 wenigstens drei Leuchtdioden 3 aufweist, d. h. die Leuchtdioden-Strecke 2 kann drei oder mehr Leuchtdioden aufweisen. Vorzugsweise weist die Leuchtdioden-Strecke zwischen 3 und 48, besonders vorzugsweise zwischen 4 und 32, und ganz besonders vorzugsweise zwischen 8 und 24 Leuchtdioden auf.
Die wenigstens drei Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke 2 sind in wenigstens drei Gruppen G1, G2 und G3 aufgeteilt bzw. gruppiert, d. h. die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke 2 können in drei oder mehr Gruppen aufgeteilt werden. In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke 2 in drei Gruppen aufgeteilt sind.
Wie in 1 gezeigt, ist zu den Gruppen G2 und G3 jeweils ein Schalter parallel geschaltet, wobei zu der Gruppe G2 der Schalter 6b parallel geschaltet ist und zu der Gruppe G3 der Schalter 6a parallel geschaltet ist. Für die Schalter können jede dem Fachmann bekannten Schalter verwendet werden. Vorzugsweise sind die Schalter Transistoren, insbesondere bipolar Transistoren oder MOSFET Transistoren.
In Serie zu der Leuchtdioden-Strecke 2 ist eine Konstantstromquelle 5 geschaltet, welche die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke 2 mit einem Strom I_LED versorgt, sodass die Leuchtdioden 3 Licht emittieren. Über den Strom I_LED kann in üblicher Weise das von den Leuchtdioden 3 emittierte Licht eingestellt werden. Für die Konstantstromquelle kann jede dem Fachmann bekannte Konstantstromquelle verwendet werden, die dazu geeignet ist, von einer Steuerschaltung gesteuert zu werden, um einen durch die Steuerschaltung bestimmten bzw. eingestellten Strom I_LED bereitzustellen.
Das Leuchtdioden-Modul 1 ist an eine Wechselspannung direkt anschließbar, welche durch die Gleichrichterschaltung 7 gleichgerichtet wird. Für die Gleichrichterschaltung 7 kann jede dem Fachmann bekannte Gleichrichterschaltung verwendet werden, wie z. B. eine Brückengleichrichter-Schaltung bestehend aus vier Dioden oder eine Zweiweggleichrichter-Schaltung bestehend aus zwei Dioden. Die Gleichrichterschaltung kann auch nicht Bestandteil des Leuchtdioden-Moduls sein, sodass eine Gleichrichtung der Wechselspannung außerhalb des Leuchtdioden-Moduls stattfindet und eine bereits gleichgerichtete Wechselspannung dem Leuchtdioden-Modul zugeführt wird.
Die Steuerschaltung 4 steuert sowohl die Schalter 6a und 6b wie auch die Konstantstromquelle 5 derart, dass der Strom I_LED an den zeitlichen Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung angepasst wird. Um dies zu erreichen werden die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke 2 stufenweise eingeschaltet. Ein Beispiel für die Anpassung des Stroms I_LED an den zeitlichen Verlauf der gleichgerichtete Wechselspannung bzw. an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung ist in 3 für eine Periode der gleichgerichteten Wechselspannung zu sehen.
Zuerst sind die Schalter 6a und 6b geschlossen, sodass die Leuchtdioden 3 der Gruppen G3 und G2 kurzgeschlossen sind und der Strom I_LED nur durch die Gruppe G1 fließt. Folglich leuchtet zuerst nur die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe G1. Dabei steuert die Steuerschaltung 4 die Konstantstromquelle 5 derart, dass diese einen im Wesentlichen an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung angepassten Strom I_LED bereitstellt. In 3 entspricht dieser Strom dem Strom I₁.
Als nächstes wird der Schalter 6b geöffnet (Schalter 6a bleibt geschlossen), sodass nur die wenigstens eine Leuchtdiode 3 der Gruppe G3 kurzgeschlossen ist und der Strom I_LED durch die Gruppen G1 und G2 fließt. Folglich leuchten nun die Leuchtdioden der Gruppen G1 und G2. Dabei steuert die Steuerschaltung 4 die Konstantstromquelle 5 derart, dass diese einen im Wesentlichen an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung angepassten Strom I_LED bereitstellt. In 3 entspricht dieser Strom dem Strom I₂.
In der Nähe des Maximalwertes der Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung wird dann auch der Schalter 6a geöffnet, sodass der Strom I_LED durch die Gruppen G1, G2 und G3 fließt. Folglich leuchten nun die Leuchtdioden der Gruppen G1, G2 und G3. Dabei steuert die Steuerschaltung 4 die Konstantstromquelle 5 derart, dass diese einen im Wesentlichen an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung angepassten Strom I_LED bereitstellt. In 3 entspricht dieser Strom dem Strom I₃.
Die Steuerung durch die Steuerschaltung 4 zur Anpassung des Stroms I_LED an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung kann vorzugsweise in jeder dem Fachmann bekannten Weise erfolgen.
Im Folgenden wird die Gruppe G1 auch als erste Gruppe bezeichnet, die wenigstens eine Leuchtdiode 3 aufweist, welche während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist und die Gruppen G2 und G3 werden entsprechend als zweite und dritte Gruppe bezeichnet. Die aufsteigende Nummerierung der Gruppen (und der entsprechenden Bezugszeichen) entspricht also in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der die wenigstens eine Leuchtdiode einer Gruppe nicht kurzgeschlossen ist bzw. Licht emittiert während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung. D. h. je größer die Nummer (des Bezugszeichens) der Gruppe ist desto kürzer ist die Zeitdauer, während der die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe nicht kurzgeschlossen ist bzw. Licht emittiert. Im vorliegenden Fall entspricht also die erste Gruppe G1 der Gruppe, dessen wenigstens eine Leuchtdiode die längste Zeitdauer während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist und somit Licht emittiert, und die dritte Gruppe G3 entspricht der Gruppe, dessen wenigstens eine Leuchtdiode die kürzeste Zeitdauer während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist und somit Licht emittiert.
Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform des Leuchtdioden-Moduls 1 ist die Gruppe G1 nie kurzgeschlossen, sodass die wenigstens eine Leuchtdiode 3 der Gruppe G1 Licht emittiert, sobald ein entsprechender Strom I_LED der Leuchtdioden-Strecke 2 bereitgestellt wird, d. h. sobald ein entsprechender Strom I_LED durch die Leuchtdioden-Strecke 2 fließt. Vorzugsweise kann aber parallel zu der Gruppe G1 ebenfalls ein Schalter angeordnet sein, der dazu angepasst ist, die Gruppe G1 kurzzuschließen.
Die oben beschriebene Steuerung der Schalter und der Konstantstromquelle durch die Steuerschaltung des Leuchtdioden-Moduls, um den Strom I_LED an den zeitlichen Verlauf bzw. an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung gemäß dem in 3 beispielhaft gezeigten Prinzip anzupassen, kann auch auf mehrere Gruppen und entsprechend mehrere Schalter angewendet werden.
Die Steuerschaltung ist vorzugsweise ein ASIC, ein Mikrokontroller oder ein Hybrid aus diesen beiden.
2 zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 gezeigten Ausführungsform, sodass das Vorstehende im Wesentlichen ebenfalls für die in 2 gezeigte Ausführungsform zutreffend ist. Identische Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Folgenden werden insbesondere die Unterschiede zwischen der in 1 gezeigten Ausführungsform und der in 2 gezeigten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist nun anstelle eines Schalters jeweils eine Konstantstromquelle zu den Gruppen G2 und G3 parallel geschaltet, wobei die Konstantstromquelle 5b parallel zu der Gruppe G2 und die Konstantstromquelle 5a parallel zu der Gruppe G3 geschaltet ist. Die Konstantstromquelle 5c der 2 entspricht der Konstantstromquelle 5 der 1.
Die Steuerschaltung 4 steuert nun die Konstantstromquellen 5a, 5b und 5c derart, dass die Gruppen G1, G2 und G3 stufenweise eingeschaltet werden und der Strom I_LED an den zeitlichen Verlauf bzw. die Hüllkurve der durch die Gleichrichterschaltung 7 bereitgestellten gleichgerichteten Wechselspannung angepasst wird.
Vorzugsweise emittiert die wenigstens eine Leuchtdiode 3 einer Gruppe kein Licht, wenn die zu dieser Gruppe parallel geschaltete Konstantstromquelle einen Strom bereitstellt. Dies entspricht einem Kurzschließen der wenigstens einen Leuchtdiode 3 der Gruppe.
Wie bereits erwähnt ist ein Beispiel für die Anpassung des Stroms I_LED an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung in 3 für eine Periode der gleichgerichteten Wechselspannung zu sehen.
Vorzugsweise steuert die Steuerschaltung 4 die Konstantstromquellen derart, dass die Konstantstromquelle 5b den in 3 gezeigten Strom I₁ und die Konstantstromquelle 5a den in 3 gezeigten Strom I₂ bereitstellt und die Konstantstromquelle 5c keinen Strom bereitstellt, wobei der Strom I_LED dem kleineren Strom entspricht, d. h. I_LED = I₁. Es leuchtet nur die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe G1.
Als nächstes steuert die Steuerschaltung 4 vorzugsweise die Konstantstromquellen derart, dass die Konstantstromquelle 5b keinen Strom bereitstellt, die Konstantstromquelle 5a den in 3 gezeigten Strom I₂ bereitstellt und die Konstantstromquelle 5c den in 3 gezeigten Strom I₃ bereitstellt, wobei der Strom I_LED dem kleineren Strom entspricht, d. h. I_LED = I₂. Es leuchten nun die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe G1 und die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe G2.
In der Nähe des Maximalwertes der Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung steuert die Steuerschaltung 4 vorzugsweise die Konstantstromquellen derart, dass die Konstantstromquellen 5a und 5b keinen Strom bereitstellen und die Konstantstromquelle 5c den in 3 gezeigten Strom I₃ bereitstellt, sodass I_LED = I₃. Somit leuchten nun die Leuchtdioden der Gruppen G1, G2 und G3.
Die Steuerung durch die Steuerschaltung 4 zur Anpassung des Stroms I_LED an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung kann vorzugsweise in jeder dem Fachmann bekannten Weise erfolgen.
In der Ausführungsform der 2 kann der Gruppe G1 vorzugsweise auch eine Konstantstromquelle parallel geschaltet sein.
Die oben beschriebene Steuerung der Konstantstromquellen durch die Steuerschaltung des Leuchtdioden-Moduls, um den Strom I_LED an den zeitlichen Verlauf bzw. an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung gemäß dem in 3 beispielhaft gezeigten Prinzip anzupassen, kann auch auf mehrere Gruppen und entsprechend mehrere Konstantstromquellen angewendet werden.
3 zeigt ein Beispiel des Verlaufs des Stroms I_LED, der durch die Leuchtdioden-Strecke fließt, über die Zeit bei einem erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Modul für eine Periode der gleichgerichteten Wechselspannung, mit der das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul direkt versorgt werden kann. Der Strom I₁ ist kleiner als die Ströme I₂ und I₃ und der Strom I₂ ist kleiner als der Strom I₃, d. h. I₁ < I₂ < I₃.
Wie in 3 beispielhaft für ein Leuchtdioden-Modul mit drei Gruppen gezeigt, wird der Strom I_LED stufenweise an die Hüllkurve der gleichgerichteten Wechselspannung angepasst. Vorzugsweise kann der zeitliche Verlauf des Strom I_LED mehr Stufen aufweisen als in 3 gezeigt.
Aufgrund der Anpassung des I_LED Stroms an den zeitlichen Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung durch entsprechendes Kurzschließen der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke wird bei dem erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Modul eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC-Schaltung) nicht benötigt.
Die Steuerschaltung des Leuchtdioden-Moduls kann vorzugsweise das Kurzschließen der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke bzw. das Ein- und Ausschalten der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke in jeder dem Fachmann bekannten Weise steuern, um eine Anpassung des Strom I_LED, der durch die Leuchtdioden-Strecke fließt, an die gleichgerichtete Wechselspannung, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt ist, zu erreichen.
4 zeigt jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von vier bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 3 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 4 zutreffend.
Die beiden in der obersten Reihe der 4 gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls zeigen jeweils ein Leuchtdioden-Modul, dessen Leuchtdioden-Strecke genau drei Leuchtdioden 3 aufweist, welche in drei Gruppen G1, G2 und G3 aufgeteilt sind. Im Folgenden wird durch ein Kästchen eine Leuchtdiode dargestellt.
Wie bereits oben erwähnt, entspricht die aufsteigende Nummerierung der Gruppen (und der entsprechenden Bezugszeichen) in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der die wenigstens eine Leuchtdiode einer Gruppe während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen ist bzw. Licht emittiert. D. h. je größer die Nummer (des Bezugszeichens) der Gruppe ist desto kürzer ist die Zeitdauer, während der die wenigstens eine Leuchtdiode der Gruppe nicht kurzgeschlossen ist bzw. Licht emittiert.
Wie in der obersten Reihe der 4 gezeigt, ist die Leuchtdiode 3 der Gruppe G1 zwischen der Leuchtdiode der Gruppe G2 und der Leuchtdiode der Gruppe G3 auf der Trägerplatte 8 angeordnet. Somit ist die Leuchtdiode, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen ist, bezüglich der Längsrichtung der Trägerplatte mittig auf der Trägerplatte angeordnet, wodurch sich eine verbesserte Homogenität des durch die drei Leuchtdioden emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdiode-Strecke ergibt.
In der mittleren und unteren Reihe sind zwei Ausführungsformen gezeigt, bei denen die Leuchtdioden-Strecke des Leuchtdioden-Moduls eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweist, die in drei Gruppen aufgeteilt sind. Die Leuchtdioden der ersten Gruppe G1 sind zwischen den anderen beiden Gruppen G2 und G3 auf der Trägerplatte angeordnet, wobei die Leuchtdioden in einer Reihe angeordnet sind. Die Leuchtdioden, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am längsten nicht kurzgeschlossen sind, sind also bezüglich der Längsrichtung der Trägerplatte mittig auf der Trägerplatte angeordnet, wodurch sieh eine verbesserte Homogenität des durch die Leuchtdioden emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke ergibt.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 4 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 5 zutreffend.
In 5 wird gezeigt, dass die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls auch in mehr als drei Gruppen aufgeteilt werden können. D. h. die Leuchtdioden können in N Gruppen aufgeteilt werden, wobei N größer gleich 3 ist, d. h. N ≥ 3. Hierbei entspricht dann die N-te Gruppe der Gruppe, die eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung am kürzesten nicht kurzgeschlossen sind und somit am kürzesten Licht emittieren.
Wie bereits in 4 gezeigt, sind gemäß der 5 die Leuchtdioden der ersten Gruppe vorzugsweise mittig in der Reihe der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke des Leuchtdioden-Moduls auf der Trägerplatte 8 des Leuchtdioden-Moduls angeordnet.
6 zeigt jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von zwei bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 5 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 6 zutreffend.
Nun ist der bereits vorstehend beschriebene Fall gezeigt, bei dem die Leuchtdioden 3 der ersten Gruppe G1 in N – 1 Untergruppen UG1 bis UG_N-1 aufgeteilt sind, wobei an einem Ende der Reihe von Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke eine erste Untergruppe UG1 auf der Trägerplatte 8 angeordnet ist. Zwischen dieser Untergruppe UG1 der Gruppe G1 und dem anderen Ende der Reihe von Leuchtdioden sind die Gruppen in absteigender Reihenfolge (linke Seite in 6) oder in aufsteigender Reihenfolge (rechte Seite in 6) der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte S angeordnet. Zwischen jeweils zwei benachbarten Gruppen ist eine Untergruppe der ersten Gruppe G1 auf der Trägerplatte 8 angeordnet.
Dies führt zu einer verbesserten Homogenität des durch die Leuchtdioden emittierten Lichts über die Länge der Leuchtdioden-Strecke. Ferner wird auch eine verbesserte Wärmeverteilung der durch die Leuchtdioden abgegebenen Wärme erreicht.
7 zeigt jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von vier bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 6 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 7 zutreffend.
In der 7 ist oben eine Trägerplatte 8 eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls gezeigt, die rechteckig ist. Die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke sind entlang eines Streifens 9 in einer Reihe auf der Trägerplatte 8 angeordnet. (Die dunklen bzw. grauen Kästchen entsprechen den Leuchtdioden der ersten Gruppe G1, die während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind.)
Bei linearen Leuchtdioden-Modulen, d. h. Leuchtdioden-Modulen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Trägerplatte 8, ist der Streifen 9 geradlinig und entspricht vorzugsweise einer in Längsrichtung der Trägerplatte 8 ausgebildeten Mittenachse, welche die Breite der Trägerplatte mittig schneidet. D. h. die Leuchtdioden sind vorzugsweise bezüglich der Breite der Trägerplatte 8 mittig auf der Trägerplatte angeordnet. Die in Längsrichtung der Trägerplatte ausgebildete Mittenachse bildet im Wesentlichen eine in Längsrichtung ausgebildeten Symmetrieachse der Trägerplatte.
In der Mitte der 7 ist eine Trägerplatte 8 eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls gezeigt, die sowohl gerade wie auch gebogene Abschnitte aufweist. Folglich sind die Leuchtdioden entlang eines Streifens 9 auf der Trägerplatte angeordnet, der ebenfalls gerade wie auch gebogene Abschnitte aufweist.
In der 7 ist unten gezeigt, wie Leuchtdioden in einer Reihe entlang eines Streifens 9 erfindungsgemäß auf einer kreisförmigen Trägerplatte 8 angeordnet werden können. Hierbei sind die einzelnen Leuchtdioden nicht gezeigt. So können die Leuchtdioden z. B. entlang eines im Wesentlichen s-förmigen bzw. serpentinenförmigen Streifens 9 (linke Seite) oder entlang eines spiralförmigen Streifens 9 (rechte Seite) auf der Trägerplatte angeordnet werden. Statt kreisförmige oder rechteckförmige Trägerplatten können auch andere Formen für die Trägerplatte verwendet werden.
8 zeigt jeweils eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte von zwei bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei jeweils die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 7 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 8 zutreffend.
Gemäß 8 sind die Leuchtdioden 3 der Leuchtdioden-Strecke in drei Gruppen G1, G2 und G3 aufgeteilt, wobei die erste Gruppe G1 in zwei Untergruppen UG1 und UG2 aufgeteilt ist. Die Gruppen G2 und G3 weisen jeweils 6 Leuchtdioden auf und die Gruppe G1 weist 12 Leuchtdioden auf, wobei die Untergruppen UG1 und UG2 jeweils 6 Leuchtdioden aufweisen. Auf der linken Seite ist eine Anordnung der Leuchtdioden auf der Trägerplatte 8 gezeigt, wenn die Gruppen in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte 8 angeordnet sind. Auf der rechten Seite ist eine Anordnung der Leuchtdioden auf der Trägerplatte 8 gezeigt, wenn die Gruppen in aufsteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte 8 angeordnet sind.
9 zeigt einen schematischen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 8 sind im Wesentlichen auch für die 9 zutreffend.
Im Wesentlichen entspricht der in 9 gezeigte Schaltplan dem in 2 gezeigten Schaltplan, der nun auf die in den 8 und 10 gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls angepasst ist. D. h. die Gruppen G2 und G3 sowie die Untergruppen UG1 und UG2 der Gruppe G1 weisen jeweils sechs Leuchtdioden 3 auf, wobei jeweils drei in Serie geschaltete Leuchtdioden parallel zu drei anderen in Serie geschalteten Leuchtdioden geschaltet sind. Die Untergruppen UG1 und UG2 der ersten Gruppe G1 sind in dem Schaltplan der 9 bereits gemäß ihrer Anordnung auf der Trägerplatte des Leuchtdioden-Moduls angeordnet.
10 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls, wobei die Anordnung der Leuchtdioden der Leuchtdioden-Strecke auf der Trägerplatte gezeigt ist. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 9 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 10 zutreffend.
Gemäß 10 ist die Trägerplatte 8 des Leuchtdioden-Moduls 1 im Wesentlichen rechteckig bzw. rechteckförmig und die Leuchtdioden sind entlang eines geradlinigen Streifens angeordnet, der einer in Längsrichtung ausgebildeten Mittenachse der Trägerplatte entspricht. Diese Mittenachse bildet im Wesentlichen eine in Längsrichtung ausgebildete Symmetrieachse der Trägerplatte 8.
Wie in 10 gezeigt, sind die Leuchtdioden LED1 bis LED24 vorzugsweise derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass die Mittenachse bzw. Symmetrieachse der Lichtabgabeseite der Leuchtdioden LED1 bis LED24 in Deckung mit der in Längsrichtung ausgebildeten Mittenachse der Trägerplatte ist.
Vorzugsweise weist die Trägerplatte 8 eine Länge zwischen 260 und 300 mm sowie eine Breite zwischen 24 und 26,4 mm auf. Besonders vorzugsweise entspricht die Breite der Trägerplatte 24 mm und die Länge der Trägerplatte 8 entspricht 280 mm, wobei sowohl die Breite wie auch die Länge um +/–10% variieren können.
Der in 9 gezeigte Schaltplan entspricht dem in 10 gezeigten Leuchtdioden-Modul 1, wobei in 10 die Positionen des Gleichrichters 7 und der Stromquellen 5a, 5b und 6c auf der Trägerplatte gezeigt sind.
11 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Layout der Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls. Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 10 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsform, eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 11 zutreffend.
Vorzugsweise weist die Trägerplatte eine Länge zwischen 260 und 300 mm sowie eine Breite zwischen 24 und 26,4 mm auf. Besonders vorzugsweise entspricht die Breite der Trägerplatte 24 mm und die Länge der Trägerplatte 8 entspricht 280 mm, wobei sowohl die Breite wie auch die Länge um +/–10% variieren können.
In der 11 entsprechen die dunklen Flächen elektrisch leitenden Bereichen auf der Trägerplatte, insbesondere auf der Lichtabgabeseite der Trägerplatte. (Die gezeigten dunklen Strukturen im Layout sind leitend in der obersten Schicht der Leiterplatte.) Diese elektrisch leitenden Bereiche entsprechen Anschlussbereichen für Leuchtdioden und weitere elektrische Bauelemente 5a, 5b und 7 sowie den elektrischen Leitern zur elektrischen Versorgung der Leuchtdioden und weiteren Bauelementen auf der Trägerplatte.
Gemäß der 11 sind acht Anschlussbereiche g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7 und g8 für Leuchtdioden auf der Trägerplatte angeordnet, wobei jeweils drei Leuchtdioden in einem Anschlussbereich für Leuchtdioden auf der Trägerplatte elektrisch verbunden werden. Vorzugsweise weist die Trägerplatte mehr oder weniger Anschlussbereiche für Leuchtdioden auf und es können mehr oder weniger Leuchtdioden in einem Anschlussbereich angeordnet werden. D. h. die in 11 gezeigte Anzahl an Anschlussbereichen für Leuchtdioden sowie Leuchtdioden pro Anschlussbereich ist lediglich exemplarisch zur Beschreibung eines Layouts der Trägerplatter einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls.
Jeder Anschlussbereich g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7 und g8 für Leuchtdioden umfasst Lötpads bzw. Lötstellen, an denen die Leuchtdioden festgelötet werden können bzw. durch welche die Leuchtdioden mit der Trägerplatte sowie mit den anderen Leuchtdioden und elektrischen Bauelementen auf der Trägerplatte elektrisch verbunden werden können.
Vorzugsweise sind die Anschlussbereiche g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7 und g8 entlang der Längsachse der Trägerplatte auf der Trägerplatte angeordnet. Bezüglich des in 10 gezeigten Leuchtdioden-Moduls entsprechen die Anschlussbereiche g1 und g2 den Anschlussbereichen, in bzw. auf denen die Leuchtdioden der Untergruppe UG1 auf der Trägerplatte angeordnet werden, die Anschlussbereiche g3 und g4 entsprechen den Anschlussbereichen, in bzw. auf denen die Leuchtdioden der Gruppe G2 oder G3 auf der Trägerplatte angeordnet werden, die Anschlussbereiche g5 und g6 entsprechen den Anschlussbereichen, in bzw. auf denen die Leuchtdioden der Untergruppe UG2 auf der Trägerplatte angeordnet werden, und die Anschlussbereiche g7 und g8 entsprechen den Anschlussbereichen, in bzw. auf denen die Leuchtdioden der Gruppe G3 oder G2 auf der Trägerplatte angeordnet werden.
Auf der linken Seite der 11 sind schematisch die in den obigen Ausführungen beschriebenen Leuchtdioden LED1 bis LED24 und elektrischen Bauelemente 5a, 5b und 7 gezeigt sowie deren Anordnung auf der Trägerplatte gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf der rechten Seite ist das entsprechende Layout gezeigt, das unter anderem die Lötpads der Anschlussbereiche g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7 und g8 für Leuchtdioden zeigt. Ferner ist eine Vergrößerung des Anschlussbereichs g1 gezeigt.
Für den in 11 gezeigten Fall, dass acht Anschlussbereiche g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7 und g8 für Leuchtdioden auf der Trägerplatte angeordnet sind, ist vorzugsweise wenigstens in vier Anschlussbereichen für Leuchtdioden wenigstens eine Leuchtdiode entgegengesetzt zu den anderen Leuchtdioden desselben Anschlussbereichs auf der Trägerplatte angeordnet. Mit anderen Worten weist in wenigstens vier der acht Anschlussbereiche für Leuchtdioden wenigstens eine Leuchtdiode vorzugsweise eine entgegengesetzte Orientierung auf der Trägerplatte auf im Vergleich zu den anderen Leuchtdioden desselben Anschlussbereichs. Dies wird in der in 11 oben gezeigten Vergrößerung des Anschlussbereichs g1 gezeigt. Die LED1 ist nämlich mit einer entgegengesetzten Orientierung im Anschlussbereich g1 auf der Trägerplatte angeordnet im Vergleich zu der Orientierung der Leuchtdioden LED3 und LED5 (die Orientierung der Leuchtdioden wird durch ein Sternchen „*” angedeutet).
Für den Fall, dass die wenigstens vier Anschlussbereiche der acht Anschlussbereiche für Leuchtdioden mehr als drei Leuchtdioden aufweisen, können vorzugsweise in den wenigstens vier Anschlussbereichen maximal zwei Leuchtdioden mit einer entgegengesetzten Orientierung auf der Trägerplatte angeordnet werden im Vergleich zu der Orientierung der anderen Leuchtdioden desselben Anschlussbereichs. Dies ist vorzugsweise im Wesentlichen für die Fälle, in denen die Trägerplatte zwischen sechs und acht Anschlussbereiche für Leuchtdioden auf der Trägerplatte umfasst, zutreffend. Für den Fall, dass die Trägerplatte sechs Anschlussbereiche für Leuchtdioden umfasst, sollte vorzugsweise in wenigstens einem Anschlussbereich für Leuchtdioden wenigstens eine Leuchtdiode eine entgegengesetzte Orientierung auf der Trägerplatte aufweisen im Vergleich zu der Orientierung der anderen Leuchtdioden desselben Anschlussbereichs. Vorzugsweise weist eine Trägerplatte sechs bis zehn Anschlussbereiche für Leuchtdioden auf. Bei einer Länge der Trägerplatte um die 280 mm weist die Trägerplatte vorzugsweise acht Anschlussbereiche für Leuchtdioden auf, wobei vorzugsweise jeweils in einem Anschlussbereich für Leuchtdioden der Trägerplatte zwischen einer und vier Leuchtdioden auf der Trägerplatte angeordnet sind.
Wie in 11 gezeigt, sind die Leuchtdioden LED1 bis LED24 vorzugsweise derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass die Mittenachse bzw. Symmetrieachse der Lichtabgabeseite der Leuchtdioden LED1 bis LED24 in Deckung mit der in Längsrichtung ausgebildeten Mittenachse der Trägerplatte ist.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf das in 11 gezeigte Layout der Trägerplatte einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls. (Die gezeigten dunklen Strukturen im Layout sind leitend in der obersten Schicht der Leiterplatte.) Die vorstehenden Ausführungen bezüglich der 1 bis 11 sind im Wesentlichen auch für die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls der 12 zutreffend.
Gemäß der 12 ist zwischen den elektrisch leitenden Bereichen der Trägerplatte und dem äußeren Rand bzw. der äußeren Grenze der Trägerplatte ein Abstand zwischen 3 und 3,3 mm vorgesehen. Mit anderen Worten sind die elektrische leitenden Bereiche (wie z. B. die Anschlussbereiche für die Leuchtdioden, die Bereiche, in denen weitere elektrische Bauelemente auf der Trägerplatte angeordnet werden, und elektrische Leiter) zwischen 3 bis 3,3 mm von dem äußeren Rand der Trägerplatte entfernt angeordnet.
In 12 ist also ein Abstand zur äußeren Grenze bzw. Rändern der Trägerplatte von mindestens 3 bis 3,3 mm vorgesehen. Dieser Bereich zwischen den elektrisch leitenden Bereichen und dem äußeren Rand der Trägerplatte wird als erster Schutzbereich 11 bezeichnet. D. h. die elektrisch leitenden Bereiche sind durch einen ersten Schutzbereich 11 zwischen 3 und 3,3 mm von dem äußeren Rand der Trägerplatte getrennt.
Gemäß der 12 ist zwischen benachbarten elektrisch leitenden Bereichen, wie z. B. benachbarten elektrischen Leitungen, ein Abstand zwischen 1,5 und 1,65 mm vorgesehen. In 12 ist also ein Abstand zwischen elektrisch leitenden Bereichen (z. B. elektrischen Leitern) von mindestens 1,5 bis 1,65 mm vorgesehen. Der durch diesen Abstand gebildete Bereich zwischen zwei benachbarten elektrisch leitenden Bereichen wird als zweiter Schutzbereich 12 bezeichnet.
Die Anschlussbereiche für Leuchtdioden g4 und g5 weisen gemäß der 12 auf der rechten Seite zweimal den zweiten Schutzbereich 12 auf und die anderen Anschlussbereichen für Leuchtdioden g1, g2, g3, g6, g7 und g8 weisen auf einer Seite einmal den zweiten Schutzbereich 12 auf. Folglich, ist eine erste Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden (erste Gruppe umfasst die Anschlussbereiche g1, g2, g3, g6, g7 und g8) vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch den zweiten Schutzbereich 12 umgeben und eine zweite Gruppe von Anschlussbereichen für Leuchtdioden (zweite Gruppe umfasst die Anschlussbereiche g4 und g5) ist vorzugsweise wenigstens teilweise von einer Seite aus durch zweimal den zweiten Schutzbereich 12 umgeben.
Die Abbildungen in den 1 bis 12 sind lediglich schematisch und folglich nicht maßstabsgetreu. Folglich kann eine auf der Trägerplatte gezeigte Leuchtdiode (Kästchen) in Wirklichkeit kleiner oder größer sein im Vergleich zu den Ausmaßen (Breit und Länge) der Trägerplatte. Das Gleiche gilt für den in 10 gezeigten Gleichrichter 7 und die gezeigten Stromquellen 5a, 5b und 5c.

Claims

Leuchtdioden-Modul (1) mit einer Leuchtdioden-Strecke (2) von in Serie geschalteten Leuchtdioden (3) und einer Steuerschaltung (4); wobei – die Leuchtdioden-Strecke (2) wenigstens drei Leuchtdioden (3) umfasst; – das Leuchtdioden-Modul (1) dazu angepasst ist, der Leuchtdioden-Strecke (2) eine periodische gleichgerichtete Wechselspannung zuzuführen; – die Steuerschaltung (4) dazu angepasst ist, abhängig vom Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung selektiv Leuchtdioden (3) kurzzuschließen, – die wenigstens drei Leuchtdioden (3) der Leuchtdioden-Strecke (2) in wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) aufgeteilt sind, wobei die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) in Serie geschaltet sind; und – die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) derart auf einer Trägerplatte (8) des Leuchtdioden-Moduls (1) angeordnet sind, dass eine erste Gruppe (G1) der wenigsten drei Gruppen (G1, G2, G3), dessen wenigstens eine Leuchtdiode (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist, zwischen den anderen zwei Gruppen (G2, G3) der wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 1, wobei – das Leuchtdioden-Modul (1) wenigstens eine Konstantstromquelle (5) aufweist, welche dazu angepasst ist, der Leuchtdioden-Strecke (2) einen Strom (I_LED) zuzuführen; und – die Steuerschaltung (4) dazu angepasst ist, die wenigstens eine Konstantstromquelle (5) zu steuern, um den Strom (I_LED) abhängig vom Verlauf der gleichgerichteten Wechselspannung einzustellen.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei – die Leuchtdioden-Strecke (2) eine Vielzahl von Leuchtdioden (3) umfasst; – die Leuchtdioden (3) in N Gruppen aufgeteilt sind, wobei – die N Gruppen in Serie geschaltet sind, und – die Gruppe, dessen eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine N-te Gruppe (G_N) darstellt; – die erste Gruppe (G1) in Untergruppen aufgeteilt ist; und – die N Gruppen derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass zwischen wenigstens zwei auf der Trägerplatte (8) benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leuchtdioden (3) entlang eines Streifens (9), der wenigstens einen geraden Abschnitt und/oder wenigstens einen gebogenen Abschnitt umfasst, auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die N Gruppen jeweils gleich viele Leuchtdioden (3) aufweisen.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Gruppe (G1) mehr oder weniger Leuchtdioden (3) als die anderen Gruppen aufweist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in jeder Gruppe, die wenigstens zwei Leuchtdioden (3) aufweist, die Leuchtdioden (3) in Serie und/oder parallel geschaltet sind.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 3 bis 7, wobei – die erste Gruppe (G1) in N – 1 Untergruppen aufgeteilt ist; und – die N Gruppen derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass zwischen jeweils zwei auf der Trägerplatte (8) benachbarten Gruppen eine Untergruppe der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 8, wobei die erste Gruppe (G1) N – 1-mal so viele Leuchtdioden (3) im Vergleich zu einer der anderen Gruppen aufweist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei – die N Gruppen derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass – die Gruppen in absteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind; – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu einer zweiten Gruppe (G2), dessen eine oder mehrere Leuchtdioden während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die zweit längste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge die N-te Gruppe (G_N) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 10, wobei – die Leuchtdioden (3) in wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3), vorzugsweise in genau drei Gruppen (G1, G2, G3), aufgeteilt sind; – die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Gruppe (G2) eine erste Untergruppe (UG1) der zwei Untergruppen (UG1, UG2) der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; – zwischen der zweiten Gruppe (G2) und einer dritten Gruppe (G3), dessen eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine zweite Untergruppe (UG2) der zwei Untergruppen (UG1, UG2) der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Untergruppe (UG2) der ersten Gruppe (G1) die dritte Gruppe (G3) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei – die N Gruppen derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass – die Gruppen in aufsteigender Reihenfolge der Zeitdauer, während der ihre eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung nicht kurzgeschlossen sind, auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind; – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu der N-ten Gruppe (G_N) eine der N – 1 Untergruppen der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge eine zweite Gruppe (G2), dessen eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die zweit längste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 12, wobei – die Leuchtdioden (3) in wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3), vorzugsweise in genau drei Gruppen (G1, G2, G3), aufgeteilt sind; – die wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) derart auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, dass – am Anfang der Reihenfolge benachbart zu einer dritten Gruppe (G3), dessen eine oder mehrere Leuchtdioden (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die kürzeste Zeitdauer aufweisen, während der sie nicht kurzgeschlossen sind, eine erste Untergruppe (UG1) der zwei Untergruppen (UG1, UG2) der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; – zwischen der dritten Gruppe (G3) und der zweiten Gruppe (G2) eine zweite Untergruppe (UG2) der zwei Untergruppen (UG1, UG2) der ersten Gruppe (G1) angeordnet ist; und – am Ende der Reihenfolge benachbart zu der zweiten Untergruppe (UG2) der ersten Gruppe (G1) die zweite Gruppe (G2) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerplatte (8) im Wesentlichen rechteckig ist, eine Länge zwischen 260 und 300 mm, vorzugsweise von 280 mm, sowie eine Breite zwischen 24 und 26,4 mm, vorzugsweise von 24 mm, aufweist.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen elektrisch leitenden Bereichen der Trägerplatte (8) und dem Rand der Trägerplatte (8) ein erster Abstand zwischen 3 und 3,3 mm vorgesehen ist und der erste Abstand einem ersten Schutzbereich (11) entspricht.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen benachbarten elektrisch leitenden Bereichen ein zweiter Abstand zwischen 1,5 und 1,65 mm vorgesehen ist und der zweite Abstand einem zweiten Schutzbereich (12) entspricht.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß Anspruch 16, wobei – die Trägerplatte (8) wenigstens zwei Anschlussbereiche (g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8) für Leuchtdioden (3), vorzugsweise entlang der Längsachse der Trägerplatte (8), umfasst, – die Leuchtdioden (3) auf den wenigstens zwei Anschlussbereichen (g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8) der Trägerplatte (8) in einer Reihe auf der Trägerplatte (8) angeordnet sind, – eine erste Gruppe von Anschlussbereichen (g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8) wenigstens teilweise von einer Seite aus durch den zweiten Schutzbereich (12) umgeben ist, und – eine zweite Gruppe von Anschlussbereichen (g1, g2, g3, g4, g5, g6, g7, g8) wenigstens teilweise von einer Seite aus durch zweimal den zweiten Schutzbereich (12) umgeben ist.
Beleuchtungsgerät mit wenigstens einem Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Leuchtdioden-Modul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, hergestellt nach einem Verfahren aufweisend zumindest die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Trägerplatte (8); – Anordnen der wenigstens drei Leuchtdioden (3) in wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) auf der Trägerplatte (8); – Verbinden der wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) in Serie; – Anordnen der wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) auf der Trägerplatte (8) derart, dass eine erste Gruppe (G1) der wenigsten drei Gruppen (G1, G2, G3), dessen wenigstens eine Leuchtdiode (3) während einer Periode der gleichgerichteten Wechselspannung die längste Zeitdauer aufweist, während der sie nicht kurzgeschlossen ist, zwischen den anderen zwei Gruppen (G2, G3) der wenigstens drei Gruppen (G1, G2, G3) angeordnet ist.