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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Aus dem Stand der Technik sind Beleuchtungseinrichtungen bekannt. Aus der Beschreibung der
polnischen Patentanmeldung P.387697 ist eine Lichtquelle aus LED-Dioden bekannt, die die LED-Dioden mit einer kalten Farbe und die Dioden mit einer warmen Farbe hat, wobei die Dioden mit einer kalten und warmen Farbe auf Montageleiterplatten gleichzeitig angeordnet sind, indem sie die so genannten gemischten LED-Schaltungen bilden. Im gemischten LED-System sind viel weniger Dioden mit kalter Farbe als Dioden mit warmer Farbe angeordnet, wobei das Verhältnis der Dioden mit kalter Farbe zu Dioden mit warmer Farbe 5–90 % beträgt, und sie sind im richtigen Mengenverhältnis gemischt. Die so entwickelten gemischten LED-Schaltungen ermöglichen eine Beleuchtung von kleinen und sehr großen Flächen, praktisch aus beliebigen Entfernungen. Sie können für die Beleuchtung, insbesondere von Straßen, Parkplätzen, Plätzen, Fassaden, Werbetafeln und Räumen aller Art verwendet werden.
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Aus der Beschreibung der
polnischen Patentanmeldung P.405.792 ist eine LED-Lichtquelle bekannt, die vom Niederspannungs-Stromnetz über einen nicht isolierten Versorgungskreis eingespeist ist, der ein Metallgehäuse aufweist, an dem eine Leiterplatte mit einem Metallsubstrat mit aufgetragener dielektrischer Isolierschicht angebracht ist, an der elektrische Schaltungen für Versorgungszuführungen zu einem lichtemittierenden Halbleiterelement aufgetragen sind. Weiterhin hat sie eine zweite Isolierschicht, die zwischen dem Metallgehäuse und dem Metallsubstrat der Leiterplatte angebracht ist.
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Aus der Beschreibung der Patentanmeldung US2014203939 ist eine intelligente Leuchtdiode (LED) bekannt, eine Vorrichtung enthält, die das Ausschalten und Einschalten oder Dimmen der Glühbirne ohne Verwendung eines Wandschalters ermöglicht. Eine solche Vorrichtung kann enthalten: Schaltungen, die auf die Drehung eines Teils der LED-Glühbirne reagieren; Schaltungen, die auf Berührungen oder Klopfen der Glühbirne reagieren; oder drahtlose Bluetooth- oder Wi-Fi-Standards, die die Steuerung der Glühbirne mit Smartphone-Verwendung oder einer anderen Vorrichtung ermöglichen, die die Steuerungsanwendung der Glühbirne startet. Eine andere Vorrichtung kann ein Mikrofon zur Steuerung der Glühbirne mit Stimme, Ton oder Musik enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung zum Ausschalten, Einschalten oder Dimmen der Glühbirne eine Powerline Communication Schnittstelle (PLC) umfassen, die die Steuerung der Glühbirne oder der Glühbirnen über das Internet ermöglicht. Die Kameras oder Bildsensoren können zur Verfügung gestellt werden, um die Glühbirne mit Gesten zu steuern. Das System kann eine Vielzahl von intelligenten LED-Glühbirnen enthalten.
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Aus der Beschreibung der Patentanmeldung US2015070897 ist eine LED mit mehr als einer beweglichen Ebene bekannt, die in Abhängigkeit von der Wahl eines von beweglichen Mitteln ausgetauscht werden kann, die nahe und ferne Beleuchtung, Bildausstrahlung, zwei oder beliebige Kombination anderer Lichteffekte oder Bildausstrahlung der digitaler Daten bieten können, oder mehr als einen von der LED emittierten Lichtstrahl hat, die durch mehr als eine Steuereinheit gesteuert sind, oder die mehr als eine Funktion der Lichtstrahlemittierung beim Versorgungsausfall mittels der Fernbedienung, Infrarot-Controller, Blue-Tooth, WiFi, mittels Internet, der Anwendungssoftware oder Bewegungssensoren besitzt, die mindestens einen Lichtstrahl zur Beleuchtung oder Bildausstrahlung auslösen.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare Beleuchtungseinrichtung zu schaffen. Außerdem soll ein Baukastensystem mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 und ein Baukastensystem nach Anspruch 14 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Beleuchtungseinrichtung umfasst zumindest eine Lichtquelle, mehrere elektrische Leiter und einen Stromanschluss zur Stromversorgung der Beleuchtungseinrichtung. Die elektrischen Leiter verbinden den Stromanschluss mit der Lichtquelle. Die Beleuchtungseinrichtung weist ein Aufnahmemittel für eine kartenförmige elektronische Einheit auf. Das Aufnahmemittel ist über die elektrischen Leiter mit dem Stromanschluss und der Lichtquelle verbunden. Es lässt sich somit in einfacher Art und Weise die kartenförmige elektronische Einheit in das Aufnahmemittel einführen. Die kartenförmige elektronische Einheit kann beispielsweise eine Steuereinheit sein, die Benutzersignale empfangen und die Lichtquelle in Abhängigkeit von den Benutzersignalen steuern kann. Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Benutzersignale über Bluetooth, WLAN, DALI, Funkwellen oder als elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich zu empfangen. So kann beispielsweise eine Gestensteuerung der Beleuchtungseinrichtung oder die Verbindung der Beleuchtungseinrichtung mit einem Bewegungsmelder ermöglicht werden.
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Durch das Aufnahmemittel können verschiedene kartenförmige elektronische Einheiten in einfacher Art und Weise mit der Beleuchtungseinrichtung verbunden werden. So können ohne großen Aufwand die Funktionen der Beleuchtungseinrichtung erweitert oder verändert werden. Es ist beispielsweise möglich, die Beleuchtungseinrichtung nachträglich mit Funktionen zu erweitern. Es ist auch möglich, Beleuchtungseinrichtungen mit sehr unterschiedlichen Funktionen besonders kostengünstig herzustellen. Die Funktionen können einfach über die eingesetzten kartenförmigen elektronischen Einheiten angepasst werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung eine Platine umfassen, auf der die elektrischen Leiter, die Lichtquelle, der Stromanschluss und die Aufnahmemittel angeordnet sind. Die Bauform auf einer Platine ist besonders platzsparend.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Aufnahmemittel derart auf der Platine angeordnet sein und von ihr abstehen, sodass die kartenförmige elektronische Einheit in das Aufnahmemittel im auf der Platine angebrachten Zustand einführbar ist. Die kartenförmige elektronische Einheit kann also in das Aufnahmemittel eingeführt werden, wenn das Aufnahmemittel an der Platine angeordnet ist. Vorzugsweise kann die kartenförmige elektronische Einheit in das Aufnahmemittel seitlich einschiebbar sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Aufnahmemittel zumindest ein Halteelement umfassen, das dazu ausgebildet sein kann, die kartenförmige elektronische Einheit im Aufnahmemittel zu halten. Das Halteelement kann beispielsweise ein Vorsprung sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die kartenförmige elektronische Einheit zwischen dem Halteelement und der Platine in das Aufnahmemittel einschiebbar sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die kartenförmige elektronische Einheit nach Einführung in das Aufnahmemittel aus dem Aufnahmemittel entnehmbar sein. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die kartenförmige elektronische Einheit ohne Hilfsmittel und ohne Zerstörung oder Beschädigung der kartenförmigen elektronischen Einheit und des Aufnahmemittels aus dem Aufnahmemittel entnommen werden kann. Die kartenförmige elektronische Einheit kann insbesondere aus dem Aufnahmemittel entnommen werden, ohne dass das Aufnahmemittel von der Platine gelöst werden muss.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Aufnahmemittel dazu ausgebildet sein, die kartenförmige elektronische Einheit mit einer Länge von 25 mm und einer Breite von 15 mm aufzunehmen. Dabei handelt es sich um die Maße einer ID-000-Karte gemäß ISO/IEC 7810. Solche Karten sind besonders günstig in großer Anzahl herzustellen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung die kartenförmige elektronische Einheit umfassen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung zur Implementierung im System der intelligenten Beleuchtung vorbereitet sein, die eine Reihen- oder Reihen-Parallel-Schaltung von LED-Dioden beinhaltet, die mit einer Gleichspannung von wenigstens 24 V gespeist ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie in Reihen mindestens 8 angeordnete LED-Dioden besitzt, die mit einem Universalanschluss über die Stabilisierungsschaltungen verbunden sind.
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Die LED-Dioden können mit Stabilisierungsschaltungen über einen Versorgungseingang des ersten Kanals und/oder über einen Versorgungseingang des zweiten Kanals vorteilhaft verbunden sein. Der Universalanschluss ist mit der kartenförmigen elektronischen Einheit vorteilhaft verbunden, die mit der SIM-Buchse kompatibel ist. Die kartenförmige elektronische Einheit kann auch als austauschbare Steuereinheit bezeichnet werden.
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Der Universalanschluss mit der austauschbaren Steuereinheit ist drahtlos mit einer Benutzerschnittstelle über die Steuereinheiten vorteilhaft verbunden, die insbesondere auf linearen Schaltungen basieren.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Beleuchtungseinrichtung einen eingebauten Anschluss für eine kompatible, intelligente Steuereinheit. Das Blockschaltbild zeigt ein Modell eines intelligenten Beleuchtungssystems, wo der Universalanschluss, die Stabilisierungsschaltungen und die LED-Dioden auf dem Modul angeordnet sind. Die Erfindung erlaubt mehrere Montageversionen der LED-Lichtquellen auszuführen. Die Module sind laut der Erfindung durch entsprechende Eigenschaften gekennzeichnet. Die LED-Dioden sind in solcher Weise verbunden, die ihre Einteilung in zwei (oder mehrere) unabhängige Kanäle ermöglicht, wobei es zweckmäßig ist, dass jeder Kanal eine identische Anzahl von LED-Dioden aufweist. Diese Verbindung erlaubt die Module mit einer gewählten Farbe, mit unterschiedlicher Anzahl von Dioden sowie mit „dynamic white“ mit veränderlicher Farbtemperatur zu erreichen. Die Ausführung der Gleichspannungsvarianten erfordert den Einsatz der Stromstabilisierungsschaltungen, die derart verbunden sind, um eine Gleichstromversion auszuführen, die diese Schaltungen nicht enthalten. Die entwickelten Module erlauben einen entsprechenden Anschluss, insbesondere SIM-Buchse, zu montieren, der mit intelligenten Steuereinheiten kompatibel ist. Darüber hinaus können alle Montageversionen mit Wärmeschutz ausgestattet werden, der die Lichtquelle vor Überhitzung schützt. Die Verwendung einer Platte, für die Ausführung von neun oder mehr verschiedenen Varianten ist vorteilhaft, weil dies die Herstellungskosten reduziert. Eine universelle Leiterplatte reduziert ihre Anzahl am Lager, die erforderlich ist, um eine ausreichende Produktionsleistung zu erhalten. Zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit der konfigurierbaren Lichtquellen mit einziger Farbe oder „dynamic white“ wurden die Verbindungen von LED-Dioden angewendet, die durch Gleichspannung mit einem Wert von mindestens 24 V versorgt sind, die für den Fachmann bekannten leistungshohen Stabilisierungsschaltungen sowie moderne Dioden ausnutzen. Die Module bestehen aus N-Reihen mit jeweils mindestens 8 Dioden. Aufgrund der Verbindung wird die Lichtausbeute der Lichtquelle um etwa 12,5 % höher als im Fall der Ausnutzung von N-Reihen mit jeweils 7 LED-Dioden sein, auch wird der Energieverbrauch deutlich reduziert. Für die richtige Wirkung ist eine derartige Anwendung der LED-Dioden mit geeigneten Parametern dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Spannungsabfall in der Reihenschaltung den Wert der Versorgungsspannung nicht übersteigt. Zusätzlich können die LED-Dioden zwecks der gegenseitigen Absicherung in Reihen und parallel geschaltet werden.
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Für die Beleuchtungseinrichtung besteht die Möglichkeit sie mit einer SIM-Buchse als Universalanschluss auszurüsten, um eine intelligente Steuereinheit anzuschließen. Sie zeichnet sich durch geringe Abmessungen und geringe Produktionskosten aus. Darüber hinaus erleichtert sie einen Prozess der Montage und des Austausches der Steuereinheit, so dass die Ausführung solcher Operationen für wenig erfahrene Benutzer erlaubt wird. Die intelligenten Steuereinheiten können mit beliebigen Gleichspannungs-LED-Modulen (einfarbig und dynamic white) unter der Bedingung zusammenarbeiten, dass sie mit kompatibler SIM-Buchse (Anschluss) ausgerüstet werden. Dank dessen werden die Modifizierungen der Beleuchtung mit notwendigem Austausch dieser Steuereinheiten nicht verbunden. Da die Steuereinheiten elektronische Schaltkreise mit deutlich längerer Lebensdauer im Vergleich zu den LED-Dioden sind, wird der Austausch alter Lichtquellen nicht mit Kosten einer neuen Steuerung verbunden. Bei keinem Anschluss einer intelligenten Steuereinheit über einen kompatiblen Anschluss werden die LED-Module wie gewöhnliche Lichtquellen wirken und können über externe Steuereinheiten gesteuert werden. Diese Eigenschaften verursachen, dass die konfigurierbaren Beleuchtungseinrichtungen universell sind und als Ersatz für herkömmliche Module verwendet werden können.
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Für die Kontrolle der intelligenten Steuereinheiten werden verschiedenartige Benutzerschnittstellen verwendet, die dem Fachmann bekannt sind. Die konfigurierbaren Beleuchtungseinrichtungen können mehrere Steuereinheiten, wie: Bluetooth, ZigBee, Funksteuerung bedienen, und es ist möglich, eine kompatible Steuerung basierend auf anderen Standards zu entwickeln. Durch die Universalität der angewendeten SIM-Buchse kann das Modul mit Hilfe von Sensoren, z. B. Näherungssensoren, Bewegungssensoren, gesteuert werden.
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Die betrachteten Steuereinheiten basieren auf linearen Stabilisatoren, die durch niedrigeres Störungs- und Verzerrungsniveau sowie Rauschniveau als Impulsschaltungen gekennzeichnet sind. Der Unterschied in der Wirkung dieser Systeme ist besonders beim Dimmen über die Versorgungsleitung erkennbar. Der Hauptgrund für unvorteilhaftes Rauschen in Impulswandlern sind die Keramikkondensatoren, ohne die diese Systeme nicht richtig funktionieren.
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Auf dem Schaltschema sind mögliche Verbindungen gezeigt, die die Anforderungen einer konfigurierbaren Beleuchtungseinrichtung erfüllen. Die Montageversionen sind durch Öffnen entsprechender Verbindungen realisiert. Bei Lichtquellen mit konstanter Farbtemperatur wird nur ein Eingang, bei der Versorgung beider Kanäle gleichzeitig oder nur eines Kanals davon, benutzt. Die dynamic white Variante benutzt dagegen zwei Eingänge. Die Dioden sind dabei in zwei Kanäle mit unterschiedlichen Randtemperaturen der Farbe geteilt. Die Lichtquellen in der Gleichspannungsversion enthalten die Stromstabilisierungsschaltungen. Zu diesen Schaltungen kann eine SIM-Buchse als Universalanschluss angeschlossen werden, die aus ausgewähltem Eingang versorgt wird. Dies ermöglicht eine intelligente Steuereinheit zu verwenden sowie die von der Platte zu versorgen. Die Verwendung der SIM-Buchse als Universal-Anschluss in der Beleuchtung zur Verbindung der Beleuchtungseinrichtung mit Steuereinheit ermöglicht eine schnelle Anpassung der Steuerart oder derer Austausch. Zugleich gewährleistet sie die Kompatibilität der Steuerung mit mehreren Modulen.
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Das Baukastensystem gemäß Anspruch 14 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung und mehrere kartenförmige elektronische Einheiten. Unter einem Baukastensystem wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein System mit mehreren Komponenten verstanden, die nicht zwangsläufig miteinander verbunden sein müssen, aber miteinander verbindbar sind. Die mehreren kartenförmigen elektronischen Einheiten können alle in das Aufnahmemittel der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden. Die Funktionalität der Beleuchtungseinrichtung kann somit an bestimmte Umstände oder Wünsche eines Benutzers angepasst werden, indem die geeignete kartenförmige elektronische Einheit ausgewählt und in das Aufnahmemittel eingesetzt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine vergrößerte Detailansicht der Beleuchtungseinrichtung aus 1; und
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4 eine schematische perspektivische Ansicht eine kartenförmigen elektronischen Einheit.
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Die Beleuchtungseinrichtung 100 in 1 umfasst eine Platine 101 und ein auf der Platine 101 angeordnetes Aufnahmemittel 102. In dem Aufnahmemittel 102 ist eine kartenförmige elektronische Einheit 103 angeordnet. Die kartenförmige elektronische Einheit 103 kann auch als Steuereinheit bezeichnet werden.
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Die kartenförmige elektronische Einheit 103 kann dazu ausgebildet sein, Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung 100 zu steuern. Beispielsweise kann die kartenförmige elektronische Einheit 103 eine Funksteuerung der Lichtquellen über Bluetooth, WLAN, Dali, Funkwellen oder elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich ermöglichen. So kann ein Benutzer einfach und komfortabel die Helligkeit und/oder die Farbe der von den Lichtquellen emittierten elektromagnetischen Strahlung ändern.
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Durch die Verwendung von unterschiedlichen kartenförmigen elektronischen Einheiten 103 kann die Beleuchtungseinrichtung 100 an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Das Aufnahmemittel 102 ist daher so gestaltet, dass die kartenförmige elektronische Einheit 103 in einfacher Art und Weise eingeführt und entnommen werden kann, ohne dass Werkzeug benötigt wird oder Beschädigungen eines Bauteils auftreten.
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Die in 2 dargestellte Beleuchtungseinrichtung 200 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Beleuchtungseinrichtung 100 insbesondere dadurch, dass die Platine 101 eine andere Form aufweist und das Aufnahmemittel 102 an einer anderen Position angeordnet ist.
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In 3 ist dargestellt, dass das Aufnahmemittel 102 zwei Halteelemente 300 aufweist, die die kartenförmige elektronische Einheit 103 im Aufnahmemittel 102 halten und gegen ein Herausrutschen nach oben sichern. Die Beleuchtungseinrichtung 100 kann somit auch umgedreht werden, ohne dass die kartenförmige elektronische Einheit 103 aus dem Aufnahmemittel 102 fällt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- PL 387697 [0002]
- PL 405792 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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