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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel, vorzugsweise zur Effektbeleuchtung, mit Leuchtdioden in Kombination mit einer Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einer dimmbaren Energiesparlampe.
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Technisches Gebiet
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Dimmbare Energiesparlampen können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise bei der energieeffizienten Beleuchtung als Ersatz von Glühlampen. Derartige Leuchtmittel werden auch in Beleuchtungssystemen verwendet, um eine flächige Beleuchtung von Räumen, Wegen oder auch Fluchtwegen zu erreichen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert und bei Bedarf aktiviert. Für eine derartige Beleuchtung werden Gasentladungslampen oder auch Leuchtdioden (LED) als Lichtquelle genutzt.
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Stand der Technik
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Zur Beleuchtung werden anstelle von Gasentladungslampen und Glühlampen immer häufiger auch Leuchtdioden als Lichtquelle eingesetzt. Die Effizienz und Lichtausbeute von Leuchtdioden wird immer stärker erhöht, so dass sie bei verschiedenen Anwendungen der Allgemeinbeleuchtung bereits zum Einsatz kommen. Allerdings sind Leuchtdioden noch sehr teuer. Herkömmliche Energiesparlampen auf Basis von Leuchtstofflampen sind jedoch nicht farbveränderlich.
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Eine Beleuchtung mit visuellen Effekten, veränderlichen Beleuchtungsszenarien und hoher Leuchtkraft ist bisher noch nicht möglich.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Energiesparlampe zu ermöglichen, der für verschiedene Zwecke eingesetzt werden kann, beispielsweise zur Effektbeleuchtung.
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Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtmittel, vorzugsweise zur Effektbeleuchtung, bereitzustellen, welches eine Beleuchtung mit visuellen Effekten und hoher Leuchtkraft durch ein Leuchtmittel mit einer Gasentladungslampe ohne die oben genannten Nachteile bzw. unter einer deutlichen Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Lösung für ein Leuchtmittel mit Leuchtdioden und einer Gasentladungslampe beruht auf dem Gedanken, dass das Leuchtmittel einen definierten Lichtaustrittsbereich und mindestens eine Gasentladungslampe, die eine Lichtkammer ausleuchtet und mit einer bestimmten Lichtfarbe und Helligkeit aus dem Lichtaustrittsbereich heraus leuchtet, aufweist. Weiterhin weist das Leuchtmittel mindestens eine Leuchtdiode (im folgenden auch LED genannt) auf, die im Lichtaustrittsbereich des Leuchtmittels angeordnet ist und bei ihrer Aktivierung eine zumindest für einen Teil des Lichtaustrittsbereiches die Lichtfarbe und/oder die Helligkeit ändert. Beispielsweise können gemäß der Erfindung mehrere Leuchtdioden (1) vorhanden sein und die Leuchtdioden (1) in mehrere Teilbereiche aufgeteilt sein, und die Teilbereiche können selektiv angesteuert und aktiviert werden.
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Die Gasentladungslampe ist beispielsweise derart angeordnet, dass das Licht der Gasentladungslampe flächig aus dem Lichtaustrittsbereich abgestrahlt wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Effektbeleuchtung oder eine Werbebeleuchtung aufweisend ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine Beleuchtung mit visuellen Effekten und hoher Leuchtkraft zu erreichen.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 bis 2 zeigen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Leuchtmittels mit Leuchtdioden erklärt.
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Wie in der 1 dargestellt, weist das Leuchtmittel folgende Elemente auf:
- – mindestens einer Gasentladungslampe (2), die eine Lichtkammer (LK) ausleuchtet und mit einer bestimmten Lichtfarbe und Helligkeit aus dem Lichtaustrittsbereich (LB) heraus leuchtet,
- – mindestens einer Leuchtdiode (1), die im Lichtaustrittsbereich (LB) des Leuchtmittels angeordnet ist und bei ihrer Aktivierung eine zumindest für einen Teil des Lichtaustrittsbereiches (LB) die Lichtfarbe und/oder die Helligkeit ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (1) selektiv ansteuerbar ist und nur bei einem Herabsetzen der Helligkeit der Gasentladungslampe angesteuert wird.
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Das Leuchtmittel kann beispielsweise als Energiesparlampe mit einer Gasentladungslampe ausgebildet sein. Die Gasentladungslampe kann von einem Glaskolben oder einer transparenten Kunststoffhülle umgeben sein. Der Innenraum des Glaskolbens oder der Kunststoffhülle bildet in diesem Fall die Lichtkammer (LK). Der Lichtaustrittsbereich (LB) wäre beispielsweise die Außenfläche des Glaskolbens oder der Kunststoffhülle. Alternativ zu dem Glaskolbens oder der Kunststoffhülle kann eine gemeinsame Linse oder ähnliche Optik bzw. andere Abdeckung über der Leuchtdiode (1) und der Gasentladungslampe (2) angebracht sein.
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Durch die selektive Ansteuerung der Leuchtdiode (1) kann eine Änderung der Lichtfarbe beim Ändern der Helligkeit der Gasentladungslampe bewirkt werden.
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Die Ansteuerung der Leuchtdiode kann an die Heizschaltung der Elektroden der Gasentladungslampe (2) gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Heizschaltung einen Heiztransformator aufweisen, wobei vorzugsweise die sekundärseitig von dem Heiztransformator abgegebene Energie zur Speisung der Elektroden der Gasentladungslampe (2) und somit zur Heizung genutzt wird. Der Heiztransformator kann von einer hochfrequenten Spannung gespeist werden. Der Heiztransformator kann beispielsweise an die Betriebsschaltung der Gasentladungslampe angekoppelt sein. Der Heiztransformator kann beispielsweise an die resonante Halbbrücke der Betriebsschaltung der Gasentladungslampe angekoppelt sein. In diesem Fall kann die zu übertragende Heizleistung von der Frequenz der resonanten Halbbrücke abhängen. Der Heiztransformator kann beispielsweise durch einen hochfrequent gesteuerten Schalter, der auf der Primärseite der Heizschaltung angeordnet ist, getaktet werden. In diesem Fall kann die zu übertragende Heizleistung von dem Einschaltverhältnis des hochfrequent gesteuerten Schalters abhängen.
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Die Leuchtdiode (1) kann angesteuert werden, wenn die von der Heizschaltung übertragene Heizleistung einen bestimmten Wert überschreitet. Beispielsweise kann über eine Diode, die ab einer bestimmten Spannung einen Heizstrom durchlässt, oder durch einen aktiv zuschaltbaren Schalter die Ansteuerung der Leuchtdiode (1) ab einem bestimmten Wert erreicht werden. Es kann beispielsweise durch die Sekundärseite der Heizschaltung ein Kondensator aufgeladen werden. Sobald aufgrund der erhöhten Heizleistung beim Unterschreiten eines bestimmten Helligkeitsgrades der Gasentladungslampe (2) so stark ansteigt, dass die Spannung an dem Kondensator einen bestimmten Wert überschreitet, kann die Diode durchsteuern und somit die Leuchtdiode (1) mit einem Strom gespeist werden und somit aktiviert werden.
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Die Leuchtdiode (1) kann als rote Leuchtdiode ausgebildet sein. Die rote Leuchtdiode (1) kann als farbkonvertierte Leuchtdiode ausgebildet sein.
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Die Helligkeit der Gasentladungslampe (2) abhängig von einem über die Versorgungsspannung übertragenem Signal eingestellt werden. Die Helligkeit der Gasentladungslampe (2) kann beispielsweise abhängig von einem Phasenanschnitts- oder Phasenabschnittssignal eingestellt werden. Die Einstellung der Helligkeit kann beispielsweise über eine Änderung der Frequenz oder des Tastverhältnisses der Betriebsschaltung des Betriebsgerätes für die Gasentladungslampe erfolgen, beispielsweise über die Frequenzänderung bei einer resonanten Halbbrücke.
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So kann die Leuchtdiode (1) beispielsweise auch angesteuert werden, wenn das die Helligkeit der Gasentladungslampe (2) einstellende übertragene Signal einen bestimmten Wert unterschreitet (d. h. einen bestimmten niedrigen Dimmwert erreicht). Ab diesem Unterschreiten kann durch einen aktiv zuschaltbaren Schalter die Ansteuerung der Leuchtdiode (1) erreicht werden. Es kann beispielsweise dann der aktiv zuschaltbaren Schalter zugeschaltet werden und somit die Leuchtdiode (1) mit einem Strom aus der Heizschaltung gespeist werden und somit aktiviert werden.
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Somit wird auch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Leuchtmittels ermöglicht, mit
- – mindestens einer Gasentladungslampe (2),
- – mindestens einer Leuchtdiode (1), wobei die Ansteuerung der Leuchtdiode an die Heizschaltung der Elektroden der Gasentladungslampe (2) gekoppelt ist und die Leuchtdiode (1) angesteuert wird, wenn die von der Heizschaltung übertragene Heizleistung einen bestimmten Wert überschreitet.
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Für das Leuchtmittel können bei Vorhandensein mehrerer Leuchtdioden (1) auch durch die selektive Ansteuerung der Teilbereiche der Leuchtdioden (1) verschiedene Beleuchtungsszenarien erreicht werden.
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Die Gasentladungslampe (2) kann eine Lichtkammer (LK) ausleuchten und das transparente Trägerelement (3) kann die Lichtkammer in ihrem Lichtaustrittsbereich abdecken. Die Lichtkammer (LK) kann eine reflektierende Rückwand und reflektierende Seitenwände aufweisen. Vorzugsweise weist die Lichtkammer (LK) eine gewisse Tiefe auf, um eine möglichst gleichmäßige Lichtmischung zu erreichen. Die Gasentladungslampe (2) ist dabei vorzugsweise von dem Lichtaustrittsbereich beabstandet. Somit ist es möglich, dass das Licht der Gasentladungslampe (2) flächig aus dem Lichtaustrittsbereich abgestrahlt wird und für den Betrachter der störende Einfluß der linienförmigen Gasentladungslampe (2) vermindert wird. Die Leuchtdiode (1) kann auf der reflektierenden Rückwand und/oder auf einem Trägerelement angeordnet sein.
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In dem Trägerelement können die elektrischen Zuleitungen für die Leuchtdiode (1) integriert sein.
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Eine gemeinsame Linse oder ähnliche Optik bzw. Abdeckung kann über der Leuchtdiode (1) angebracht sein.
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Beispielsweise kann eine Energiesparlampe gebildet werden, bei der mindestens eine Gasentladungslampe (2) mit einer bestimmten Lichtfarbe und Helligkeit aus dem Lichtaustrittsbereich heraus leuchtet, und mindestens eine Leuchtdiode (1), die im Lichtaustrittsbereich des Leuchtmittels angeordnet ist und bei ihrer Aktivierung eine zumindest für einen Teil des Lichtaustrittsbereiches die Lichtfarbe und/oder die Helligkeit ändert. Dabei wird die Leuchtdiode (1) selektiv nur dann angesteuert und aktiviert, wenn die Helligkeit der Gasentladungslampe (2) einen bestimmten Wert unterschreitet. Vorzugsweise wird die Helligkeit der Leuchtdiode (1) mit abnehmender Hellgkeit der Gasentladungslampe (2) erhöht. Auf diese Weise kann beispielsweise Energiesparlampe geschaffen werden, um ein Verhalten ähnlich einer Glühlampe beim Dimmen zu erreichen.
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In einer möglichen Ausführungsform können sowohl die Gasentladungslampe (2) als auch die Leuchtdiode (1) durch ein gemeinsames Betriebsgerät angesteuert werden. Vorzugsweise ist es möglich, dass die Versorgung der Leuchtdiode (1) an die Heizschaltung der Gasentladungslampe (2) gekoppelt ist. Es kann auch an einen Ausgang der Heizschaltung eine zusätzliche Treiberstufe für die Leuchtdiode (1) gekoppelt sein. Es ist aber alternativ auch möglich, dass die Gasentladungslampe (2) und die Leuchtdiode (1) durch jeweils ein (separates) Betriebsgerät angesteuert werden, wobei die Betriebsgeräte vorzugsweise über eine Schnittstelle miteinander verbunden sind.
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Im Falle Anwendung für eine Energiesparlampe ist das Betriebsgerät für die Gasentladungslampe (2) und die Leuchtdiode (1) in den Sockel des Leuchtmittels integriert, wie dies in dem Beispiel de 2 dargestellt ist.
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Das Betriebsgerät ist ferner mit einer Netzversorgung (vorzugsweise ein Wechselstromnetz) und optional mit einer Notbeleuchtungsbatterie sowie einem optionalem Lichtsensor (beispielsweise ein Helligkeitssensor) verbunden.
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Als Lichtsensor kann beispielsweise zumindest ein Helligkeitssensor vorhanden sein. Abhängig von der Messung über den Helligkeitssensor kann die Helligkeit des Leuchtmittels eingestellt oder korrigiert werden. Dabei können die Steuerwerte für die Leuchtstärke der Gasentladungslampe (2) einerseits und Leuchtstärke und/oder die Farbtemperatur der Leuchtdiode (1) andererseits, und/oder in einem bestimmten Verhältnis zueinander eingestellt werden.
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Der Helligkeitssensor kann beispielsweise in dem Leuchtmittel (innerhalb der Lichtkammer (LK)) oder auch außerhalb (zur Messung der Umgebungshelligkeit) angeordnet sein. Es können auch mehrere Helligkeitssensoren vorhanden sein, die an verschiedenen Orten angeordnet sind, um eine Lichtsteuerung zu ermöglichen, die auf verschiedene Einflüsse reagieren kann.
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Wenn großer Beleuchtungsbedarf besteht, beispielsweise weil der Lichtsensor geringe Außenhelligkeit meldet, so steuert das Betriebsgerät die Gasentladungslampe (2) auf einem hohen Helligkeitswert ein.
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Wenn die Netzversorgung ausfällt oder auf eine Notbeleuchtungsversorgung umgeschaltet wird, so schaltet das Betriebsgerät die Gasentladungslampe (2) ein und/oder die Leuchtdiode (1) ein (wobei im Falle eines Netzausfalls die Notbeleuchtungsbatterie die Versorgungsspannung liefern würde).
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Wenn bei geringer Außenhelligkeit geringer Beleuchtungsbedarf besteht, so steuert das Betriebsgerät die Gasentladungslampe (2) auf einem niedrigen Helligkeitswert ein.
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Zusätzlich kann auch bei Ausfall der Gasentladungslampe (2) (beispielsweise bei Wendelbruch oder auftretendem Gleichrichteffekt) das Betriebsgerät diesen Ausfall der Gasentladungslampe (2) erkennen und daraufhin die Leuchtdiode (1) anstelle der Gasentladungslampe (2) ansteuern (indem die Heizschaltung aktiviert wird). Somit ist eine Weiterführung der Beleuchtung durch das Leuchtmittel auch nach einem Ausfall der Gasentladungslampe (2) gesichert.
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Der Anwender kann durch die geänderter Helligkeit und/oder geänderte Farbtemperatur (bzw. Farbe) der Leuchte erkennen, dass ein Defekt vorliegt. Bis zum Austausch ist jedoch weiterhin eine Beleuchtung gesichert. Gerade durch die Möglichkeit der LED 1, im Vergleich zur Gasentladungslampe (2) Licht mit einer anderen Farbtemperatur abzustrahlen, kann dem Anwender gut der Ausfall der Gasentladungslampe (2) signalisiert werden, und dennoch weiterhin zumindest eine Grundbeleuchtung sichergestellt werden.
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Der Lichtsensor kann auch einen Farbsensor aufweisen. Abhängig von der Messung über den Farbsensor kann auch die Farbtemperatur des Leuchtmittels eingestellt oder korrigiert werden. Dabei können die Steuerwerte für die Leuchtstärke und/oder die Farbtemperatur der Gasentladungslampe (2) einerseits und der Leuchtdiode (1) andererseits, und/oder in einem bestimmten Verhältnis zueinander eingestellt werden.
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Die Gasentladungslampe (2) ebenfalls und die Leuchtdiode (1) können wie bereits erwähnt beide durch ein und dasselbe Betriebsgerät betrieben werden, wobei vorzugsweise für die Ansteuerung der LED eine Kopplung an die Heizschaltung der Gasentladungslampe vorhanden ist. Das Betriebsgerät kann über verschiedene Ausgangsanschlüsse zur Ansteuerung der Gasentladungslampe (2) und die Leuchtdiode (1) verfügen, wobei das Betriebsgerät über die jeweiligen Ausgangsanschlüsse jeweils die für den Betrieb der zu betreibenden Lampe erforderliche Betriebsspannung und -strom ausgibt. Das Betriebsgerät kann jeweils auch eine spezifische Betriebsschaltung zur Ansteuerung der Gasentladungslampe (2) und eine spezifische Betriebsschaltung zur Ansteuerung der Leuchtdiode (1) aufweisen.
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Beispielsweise kann die Betriebsschaltung für die Ansteuerung der Gasentladungslampe (2) als resonante Halbbrücke ausgeführt sein und für die Ansteuerung die Leuchtdiode (1) kann die Betriebsschaltung als Tiefsetzsteller ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Tiefsetzsteller von einem Ausgang der Heizschaltung der Gasentladungslampe (2) gespeist werden.
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Der Betriebsmodus der Betriebsschaltung kann dadurch geändert werden, dass die Ansteuerung der Schaltelemente der Betriebsschaltung an den jeweils erforderlichen Betriebsmodus angepasst wird.
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Beispielsweise kann die Betriebsschaltung für die Ansteuerung der Gasentladungslampe (2) als resonante Halbbrücke ausgeführt sein und für die Ansteuerung die Leuchtdiode (1) kann die Betriebsschaltung als Schaltregler, beispielsweise als Tiefsetzsteller, isolierter Sperrwandler (Flyback-Konverter) oder resonanter Wandler wie beispielsweise als resonante Halbbrücke ausgeführt sein.
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Die beiden Betriebsschaltungen können dabei gleichzeitig oder auch alternativ zueinander aktiviert werden, je nach gewünschter Art des Betriebes der Gasentladungslampe (2) und der Leuchtdiode (1). Beide Betriebsschaltungen können durch eine gemeinsame aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung gespeist werden, beispielsweise durch einen Boost oder SEPIC PFC.
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Das Betriebsgerät kann so ausgeführt sein, dass es von einer Notbeleuchtungsbatterie gespeist werden kann. Das Betriebsgerät kann weiterhin eine Batterieladeschaltung aufweisen, die die Notbeleuchtungsbatterie bei Anliegen einer Netzspannung aufladen kann.
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Das Betriebsgerät bzw. die beiden Betriebsgeräte können wie bereits erwähnt über eine Schnittstelle verfügen. Diese Steuerleitung kann auch als drahtlose Verbindung ausgeführt sein (z. B. mittels eines über die Versorgungsspannung übertragenen Signals oder auch über Infrarot oder Funk). Über diese Steuerleitung kann dem Betriebsgerät bzw. beiden Betriebsgeräten eine Ansteuerinformation beispielsweise über die gewünschte Helligkeit übermittelt werden. Vorzugsweise wird als Ansteuerinformation beispielsweise die gewünschte Helligkeit der Gasentladungslampe übermittelt.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Leuchtmittels ist es somit möglich, die Beleuchtung in ihrer Lichtfarbe und Helligkeit einzustellen und zu verändern.
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Gemäß der Erfindung kann also ein Leuchtmittel wie beispielsweise eine Energiesparlampe gebildet werden, die zur Effektbeleuchtung geeignet ist.