EP1341142B1 - LED- Beleuchtung - Google Patents
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- F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
Definitions
- the invention relates to an LED lighting according to the preamble of the main claim, in particular an LED lighting with a number of boards provided with light emitting diodes and at least one, the boards to each other and the voltage source connecting cable.
- the invention has set itself the task of creating an easy to install, universally applicable, rainproof, bright system that can be easily and quickly installed anywhere.
- a substantially transparent sheath advantageously covers a plurality of light emitting diodes on each of these individual boards in a transparent and substantially watertight manner.
- LEDs are combined in a tube. Any moisture that penetrates the ends can be evaporated again by the self-heating of the LEDs and escape.
- insulation e.g. a shrink tube absolutely sufficient.
- the overall depth of bodies to be illuminated e.g. Reduce letters of a neon sign because of the lower heat emission and the self-size of the lighting according to the invention; It can illuminate finer details and closer installation of multiple loops of the hose, the light intensity can easily and cheaply increase.
- the lighting is easy to install and the license requirements for over 1000-volt systems that have to be complied with in the past with neon-crystallisation are completely eliminated.
- the life is increased significantly, to 15-80,000 hours, which is not expected to complete failure but with slow decrease in brightness.
- a coating hose the diameter of which is greater than the diameter of the board, advantageously a shrink tube, which engages by heating, tight the board and thus loses its original round shape and thus a flat mounting surface on the back of the PCBs, opposite the LED offers.
- the individual boards are connected by a cable having an inner strand or a wire which is connected to the conductor paths on the boards.
- the sheathing of the line can also be made in one piece with the substantially transparent sheath of the light emitting diodes, so that it does not require a shrink tube, which is otherwise pulled over the possibly provided sheath of the line and in particular the boards together.
- a repair is possible by replacing individual diodes, including the subsequent coating of shrink tubing on the repair site.
- LED lighting arises at least in the area of the boards, so that they can be fastened, for example via double-sided adhesive tape, the LED light is illuminated substantially perpendicular to the mounting surface.
- a certain amount of light at an angle to the side is quite desirable in the illumination of letters by internal LED lighting.
- This scattering effect can be due to embedded Diffused particles are reinforced in the transparent sheath or changed by colored particles or colorations in their color.
- fluorescent components in the sheath have been found to be advantageous because they reduce the punctiform light character of the light-emitting diodes and produce a larger luminous area. At the same time, the color can be significantly influenced in this way.
- the ballast should suitably have a power of 50W in the case of the rectified high voltage 990V and a constant diode current of, for example, 50mA. In the preferred embodiment for 220 V results in a correspondingly lower performance.
- each LED is a Z-diode connected in parallel.
- the ballast can be manually dimmed to zero using a potentiometer or control.
- the tube can be separated between two diodes.
- a connection cable which is connected via a terminal, a simple connection to both hose ends of the other LED lighting hose.
- the in the Fig. 1 illustrated, preferred embodiment with a pulled over the board shrink tubing consists of about 4 cm spaced LED boards, which are provided substantially at right angles, but with omitted outer corners in a tube which is arranged by way of example in a letter 'a' .
- the substantially upwardly emitting in a narrow beam LEDs are mounted on boards, which are surrounded by the transparent sheathing in the form of a sprayed cable jacket or in the form of a shrink tube or otherwise covered in a transparent manner.
- optically active particles or substances can be introduced in order to widen or color the light cone.
- the light cone of the LEDs will suffice, with an accurate upward orientation not necessary, because due to the small distance to the next LED, the interior of a lighting fixture is illuminated anyway by a plurality of LEDs.
- a double-sided adhesive tape which can be mounted in particular on the back of the flat board sections of the hose, has proven itself.
- commercially available cable holder or the like to make the LED lighting easier to replace.
- the interconnects 14 branch off from the interconnects to the LED diode to a Zener diode, which is connected in parallel with the LED diode.
- the Zener diode is arranged on one side of the LED diode on the board laterally next to the LED diode. On the opposite side, however, the board is sized just as large, in order not to obtain the straight arrangement disturbing the mounting, one-sided symmetry of the boards in the hose.
- the boards are with a length of about 10 mm and a width of 5 mm from the z. B. 2 mm diameter cable with sheathing be much wider, so that the shrink tube, which engages tightly when heated, this leaves clearly visible as thickening in the diode tube. If necessary, an additional jacket can be sprayed onto the diode or heated into the hose, which may not yet be shrunk, before the heat-shrinkable tube has been heated.
- the distances of the circuit board from each other are at the cables connecting to a voltage source (see FIG Fig. 2 ) chosen so that at an angle between 90 and 150 ° large (preferably 115 to 125 °) in already 6 cm deep Lighting fixtures a uniform illumination of a windshield is possible.
- width of a lighting fixture is greater than 4 cm (width of a leg to be illuminated in Fig. 1 ), it is proposed to lay the substantially transparent, tubular sheath 20 of the LEDs 16 on the boards 10 double row.
- a slight inclination to the windshield which illuminates the more inner wall of the luminous element, first equalizes the light distribution, only when parts of the windshield are no longer illuminated, should a rotation of the hose by attaching e.g. the hose fixing holders are reduced. Since a board 10 is provided for each light emitting diode 16, it is easy to ensure a flat alignment in the correct position.
- the substantially watertight sheath 20 of the light-emitting diodes makes it possible to make the luminous element simpler, wherein the sheath 20 can cover more than one circuit board 10 and also the connecting paths between adjacent luminous bodies.
- the sheath is a shrink tube, the sheet character of the boards is maintained and subsequent seals are no problem.
- Suitable material of the sheath 20 or incorporated fluorescent substances may cause novel color effects instead of or in addition to colored interior spaces to be illuminated.
- a DC voltage supplying ballast with mains voltage can be integrated into the body to be illuminated, leaving enough space in front of and in addition to such a so-called converter in order to bring about uniform illumination.
- a substantially rectangular, with its longitudinal extent corresponding to the extension of the cable connected to this board is selected, the corners are removed to form an elongated octagonal board.
Description
- Die Erfindung betrifft eine LED-Beleuchtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, insbesondere eine LED-Beleuchtung mit einer Anzahl von mit Leuchtdioden versehenen Platinen und wenigstens einem, die Platinen zueinander und zur Spannungsquelle verbindenden Kabel.
- Ein Beleuchtungssystem insbesondere zur Beleuchtung von Schildern, Beschriftungen und Buchstaben mit einer inneren Ausleuchtung ist bereits aus der
DE A1 100 52 380 bekannt, die ein Niedervoltbeleuchtungssystem beschreibt, bei dem einzelne Platinen mit Befestigungselementen an die gewünschten Orte innerhalb der Buchstaben gebracht werden. Nachteil dieses Systemes ist die begrenzte Anzahl von Dioden, die in Serie geschaltet werden kann, wobei für jede Reihenschaltung ein Reihenwiderstand oder eine elektronische Schaltung zur Konstanthaltung des Stroms vorgesehen werden muß. - Weiter müssen eine Vielzahl von Steckern gegen das Eindringen von Wasser geschützt werden. Dies ist aufwendig und kostenträchtig, wie beispielsweise das in der
DE A1 199 04 915 gezeigte Verfahren des Ausgießens unter einer profilförmigen Abdeckung zeigt. Hier entsteht ein starrer, mechanisch nicht beweglicher Körper, der sich anschließend nur schwer noch an spezifische Einsatzorte anpassen kann. - Die Erfindung hat sich dagegen zur Aufgabe gesetzt, ein leicht zu verlegendes, universell verwendbares, regendichtes, leuchtstarkes System zu schaffen, das einfach und schnell an beliebigen Orten verlegt werden kann.
- Gelöst wird dies durch eine LED-Beleuchtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen wieder.
- Vorteilhaft ist dabei insbesondere, daß eine im wesentlichen transparente Ummantelung vorteilhafterweise mehrere Leuchtdioden auf jeweils einzelnen Platinen diese transparent und im wesentlichen wasserdicht überzieht. Dabei können z.B. 150 LEDs in einem Schlauch zusammengefaßt werden. Eventuell an den Enden eindringende Feuchtigkeit kann schon durch die Eigenerwärmung der LEDs wieder verdunstet werden und austreten. Als Isolierung ist z.B. ein Schrumpfschlauch absolut ausreichend.
- Gegenüber bisher bekannten Beleuchtungen läßt sich die Bautiefe von auszuleuchtenden Körpern, z.B. Buchstaben einer Leuchtreklame wegen der geringeren Wärmeabgabe und der Eigengröße der erfindungsgemäßen Beleuchtung verringern; es lassen sich feinere Details ausleuchten und durch engeres Verlegen mehrerer Schleifen des Schlauches läßt sich die Lichtstärke problemlos und billig erhöhen. Die Beleuchtung ist einfach zu verlegen und die bisher bei Neonistallation zu beachtenden genehmigungsrechtlichen Auflagen für über 1000-Volt-Anlagen entfallen komplett.
- Da die Lichtabgabe von LED bei kälteren Temperaturen ansteigt, wird nachts, aber auch im Winter und auch bei schlechtem Wetter aufgabengemäß mehr Licht abgegeben.
- Die Lebensdauer wird erheblich erhöht, auf 15-80.000 Stunden, wobei dann nicht mit völligem Ausfall sondern mit langsamer Abnahme der Helligkeit zu rechnen ist.
- Es wird vorgeschlagen, als Überzug einen Schlauch zu verwenden, dessen lichter Durchmesser größer, als die Platine ist, vorteilhafterweise einen Schrumpfschlauch, der durch Erhitzen, sich eng die Platine anlegt und damit seine ursprünglich runde Form verliert und damit eine flache Anbringfläche auf der Rückseite der Platinen, gegenüberliegend den LED bietet.
- In dem Schlauch sind die einzelnen Platinen durch ein Kabel verbunden, das eine innere Litze oder einen Draht besitzt, die oder der an die Leitungsbahnen auf den Platinen angeschlossen ist. Die Ummantelung der Leitung kann aber auch einstückig mit der im wesentlichen transparenten Ummantelung der Leuchtdioden gefertigt werden, so daß es keines Schrumpfschlauches bedarf, der ansonsten über die ggf. vorgesehene Ummantelung der Leitung und insbesondere die Platinen gemeinschaftlich übergezogen wird.
- Eine Reparatur ist durch Austausch einzelner Dioden möglich, auch der nachträgliche Überzug von Schrumpfschlauch über die Reparaturstelle.
- Wichtig ist, daß eine unrunde LED-Beleuchtung wenigstens im Bereich der Platinen entsteht, so daß diese beispielsweise über doppelseitiges Klebeband befestigbar sind, wobei die LED-Leuchte im wesentlichen senkrecht zur Befestigungsfläche leuchtet. Eine gewisse Leuchtwirkung schräg zur Seite ist bei der Beleuchtung von Buchstaben durch innenliegende LED-Beleuchtung durchaus erwünscht. Diese Streuwirkung kann durch eingelagerte Streuteilchen in der transparenten Ummantelung verstärkt werden oder durch farbige Teilchen oder Einfärbungen in ihrer Farbigkeit geändert werden.
- Insbesondere fluoreszierende Bestandteile in der Ummantelung haben sich als vorteilhaft herausgestellt, da diese den punktförmigen Lichtcharakter der Leuchtdioden vermindern und einen größeren leuchtenden Bereich erzeugen. Gleichzeitig kann auf diese Weise die Farbe erheblich beeinflußt werden.
- Weiter wird vorgeschlagen, die Dioden nicht mit Niederspannung im Bereich von 10 V bis maximal 50 V zu betreiben, sondern mit Netzspannung von 220 V oder sogar der maximal möglichen "Niederspannung" von 990 V. Durch Gleichrichtung entsteht eine Gleichspannung von ca. 300 V bzw. 990 V, so daß bis zu 470 (rot/gelbe 2,1 V) oder 275 blau/grün/weiße Dioden (3,6 V) in einem Diodenschlauch untergebracht werden können. Bei 3 cm Diodenabstand ergeben sich Längen von 14,1 m (rot/gelb) bzw. 8,25 m (blau/grün/weiß).
- Das Vorschaltgerät sollte geeigneterweise für den Fall der gleichgerichteten Hochspannung 990 V und einem konstanten Diodenstrom von beispielsweise 50 mA eine Leistung von 50 W haben. Bei der bevorzugten Ausführung für 220 V ergibt sich eine entsprechend niedrigere Leistung.
- Um beim Ausfall (Unterbrechung einer einzelnen Diode) nicht die gesamte Serienschaltung außer Funktion zu setzen, wird jedem LED eine Z-Diode parallel geschaltet. Dazu wird auf der im wesentlichen rechtwinklig ausgebildeten Platine neben der z.B. mittig angeordneten SMD-Diode (SMD = engl. surface mounted device) eine Z-Diode angeordnet.
- Durch die stets gleiche Entfernung der Leuchtdioden im Kabel ist eine gleichmäßige Verteilung der LEDs erleichtert, die zudem durch Platine und Kabel gekühlt werden.
- Es tritt weder Verlustwärme durch Vorwiderstände oder Konstantstromschaltungen innerhalb der LED-Beleuchtung auf. Da keine Vorwiderstände vorhanden sind, ist auch keine Verlustleistung in der Energiebilanz zu berücksichtigen. Die im Vorschaltgerät entstehenden Gleichrichterverluste sind vernachlässigbar gering.
- Da der Diodenstrom vom Vorschaltgerät eingeprägt wird und an jeder Stelle gleich ist, herrscht die gleiche Helligkeit auch dann, wenn der Schlauch gekürzt wird. Optional kann am Vorschaltgerät manuell über ein Potentiometer oder eine Steuerung bis auf "Null" gedimmt werden.
- Für erforderliche Brückenverbindungen zwischen zwei Leuchtkörpern kann der Schlauch zwischen zwei Dioden aufgetrennt werden. Durch ein Verbindungskabel, welches über eine Klemme angeschlossen wird, erfolgt ein einfacher Anschluß an beide Schlauchenden des weiteren LED-Beleuchtungsschlauches.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- die erfindungsgemäße LED-Beleuchtung mit beispielhaft neun LEDs,
- Fig. 2
- eine Detaildarstellung einer LED-Platine sowie der angrenzenden Leitungsstücke,
- Fig. 3
- die LED-Platine ohne angrenzende Leitung in Draufsicht, und
- Fig. 4
- die LED-Platine der
Fig. 2 im Schnitt durch Außenschlauch und befestigendes Klebeband. - Die in der
Fig. 1 dargestellte, bevorzugte Ausführung mit einem über die Platine gezogenen Schrumpfschlauch besteht aus ca. 4 cm voneinander beabstandeten LED-Platinen, die im wesentlichen rechtwinklig, jedoch mit fortgelassenen äußeren Ecken in einem Schlauch vorgesehen sind, der beispielhaft in einem Buchstaben 'a' angeordnet ist. Die im wesentlich nach oben in einem engen Lichtkegel abstrahlenden LEDs sind dabei auf Platinen befestigt, die von der transparenten Ummantelung in Form einer aufgespritzten Leitungsummantelung oder in Form eines Schrumpfschlauches oder anderweitig transparent ummantelt umgeben sind. - In diese transparente Ummantelung können optisch aktive Partikel oder Substanzen eingebracht werden, um den Lichtkegel aufzuweiten oder zu färben. Im wesentlichen jedoch wird der Lichtkegel der LEDs ausreichen, wobei eine genaue Ausrichtung nach oben nicht notwendig ist, da aufgrund des geringen Abstands zur nächsten LED das Innere eines Beleuchtungskörpers ohnehin von einer Vielzahl von LEDs beleuchtet wird. Als Befestigung des Schlauchs hat sich ein doppelseitiges Klebeband, das insbesondere auf der Rückseite der flächigen Platinenabschnitte des Schlauches angebracht werden kann, bewährt. Es ist jedoch auch denkbar, handelsübliche Kabelhalter oder dergleichen zu verwenden, um die LED-Beleuchtung einfacher auswechselbar zu gestalten.
- In der
Fig. 3 sind die auf der Platine angeordneten Leiterbahnen 14, gut zu erkennen. Die Leiterbahnen 14 zweigen dabei von den Leiterbahnen zur LED-Diode zu einer Z-Diode, die der LED-Diode parallel geschaltet ist, ab. Die Z-Diode ist auf einer Seite der LED-Diode auf der Platine seitlich neben der LED-Diode angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die Platine jedoch ebenso groß bemessen, um keine, die gerade Anordnung bei der Befestigung störende, einseitige Symmetrie der Platinen im Schlauch zu erhalten. - Die Platinen werden mit einer Länge von ca. 10 mm und einer Breite von 5 mm gegenüber dem z. B. 2 mm Durchmesser aufweisenden Kabel mit Ummantelung deutlich breiter sein, so daß der Schrumpfschlauch, der sich beim Erhitzen eng anlegt, diese als Verdickungen in dem Diodenschlauch deutlich erkennbar beläßt. Gegebenenfalls kann noch vor Erhitzen des Schrumpfschlauches eine zusätzliche Ummantelung auf die Diode aufgespritzt werden oder in den - ggf. noch nicht geschrumpften - Schlauch eingespritzt werden.
- In der
Fig. 4 sind die geometrischen Verhältnisse im Schnitt schematisch dargestellt. - Bei der erfindungsgemäßen LED-Beleuchtung mit einer Anzahl von mit Leuchtdioden 16 versehenen Platinen 10 sind die Abstände der Platine zueinander an dem mit einer Spannungsquelle verbindenden Kabeln (siehe
Fig. 2 ) so gewählt, daß bei einem zwischen 90 und 150° großen Abstrahlwinkel (bevorzugt 115 bis 125°) in schon 6 cm tiefen Beleuchtungskörpern eine gleichmäßige Ausleuchtung einer Frontscheibe ermöglicht ist. - Wird die Breite eines Beleuchtungskörpers größer als 4 cm (Breite eines auszuleuchtenden Schenkels in
Fig. 1 ) wird vorgeschlagen, die im wesentlichen transparente, schlauchförmige Ummantelung 20 der Leuchtdioden 16 auf den Platinen 10 doppelreihig zu verlegen. - Eine geringe Neigung zur Frontscheibe, die die mehr Innenwandung der Leuchtkörper anstrahlt, vergleichmäßigt zunächst die Lichtverteilung, erst wenn Teile der Frontscheibe nicht mehr ausgeleuchtet werden, sollte eine Verdrehung des Schlauches durch Anbringen von z.B. den Schlauch fixierenden Haltern vermindert werden. Da eine Platine 10 für jede Leuchtdiode 16 vorgesehen ist, kann einfach eine lagerichtige flächige Ausrichtung sichergestellt werden.
- Die im wesentlichen wasserdichte Ummantelung 20 der Leuchtdioden erlaubt es, die Leuchtkörper einfacher zu gestalten, wobei die Ummantelung 20 mehr als eine Platine 10 und auch die Verbindungsstrecken zwischen benachbarten Leuchtkörpern überziehen kann.
- Wenn wie vorgeschlagen, die Ummantelung ein Schrumpfschlauch ist, bleibt der flächige Charakter der Platinen erhalten und nachträgliche Abdichtungen sind kein Problem.
- Geeignetes Material der Ummantelung 20 oder eingelagerte fluoreszierende Substanzen können statt oder zusätzlich zu farbigen Innenräumen auszuleuchtender Körper neuartige Farbeffekte hervorrufen.
- Weiter kann ein mit Netzspannung versorgendes Gleichspannung abgebendes Vorschaltgerät mit in die auszuleuchtenden Körper integriert werden, es verbleibt genug Platz vor und neben einem solchen sog. Converter, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu bewirken.
- Ein Verschaltungsschutz wird durch Z-Dioden 18, die zu jeder LED antiparallel geschaltet sind, gewährleistet. Diese sind bevorzugt ebenso wie das Kabel 12, das mit einem Draht oder einer Litze 11 an eine Leiterbahn 14 der Platine angelötet ist, auf dieser Platine vorgesehen.
- Als Form der Platine 10 wird eine im wesentlichen rechteckige, mit ihrer Längserstreckung entsprechend der Erstreckung des Kabels an diesem angeschlossene Platine gewählt, deren Ecken unter Bildung einer länglich achteckigen Platine entfernt sind.
Claims (10)
- LED-Beleuchtung mit einer Anzahl von mit Leuchtdioden (16) versehenen Platinen (10) und die Platine zueinander und zu einer Spannungsquelle verbindenden Kabeln (12), gekennzeichnet durch
einen im wesentlichen transparente Überzugsschlauch als Ummantelung (20) wenigstens der Leuchtdioden (16) auf den Platinen (10). - LED-Beleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platine (10) pro Leuchtdiode (16) vorgesehen ist.
- LED-Beleuchtung, nach einem, der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (20) der Leuchtdioden wasserdicht ist.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Ummantelung (20) mehr als eine Platine (10) überzieht.
- LED-Beleuchtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß, die Ummantelung ein Schrumpfschlauch ist.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Ummantelung (20) fluoreszierende Substanzen aufweist.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an mit Netzspannung versorgtes, Gleichspannung abgebendes Vorschaltgerät.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Z-Diode (18) , die zu jeder LED antiparallel geschaltet ist.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (12) einen Draht oder Litze (11) aufweist, die an an eine Leiterbahn (14) der Platine angelötet ist.
- LED-Beleuchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (10) im wesentlichen rechteckig mit ihrer Längserstreckung entsprechend der Erstreckung des Kabels an dieses angeschlossen ist, wobei die Ecken des Rechteckes unter Bildung einer länglich achteckigen Platine nicht mehr vorhanden sind.
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