EP2301306A1 - Drahtlos speisbares leuchtmittel - Google Patents

Drahtlos speisbares leuchtmittel

Info

Publication number
EP2301306A1
EP2301306A1 EP09749602A EP09749602A EP2301306A1 EP 2301306 A1 EP2301306 A1 EP 2301306A1 EP 09749602 A EP09749602 A EP 09749602A EP 09749602 A EP09749602 A EP 09749602A EP 2301306 A1 EP2301306 A1 EP 2301306A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
illuminant
transmitter
mounting surface
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09749602A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Honsberg-Riedl
Wolfgang Pabst
Robert Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2301306A1 publication Critical patent/EP2301306A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/35—Balancing circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

Definitions

  • the invention relates to a light source, in particular a self-adhesive LED lamp, and a light source carrier with a mounting surface for fixing the light source.
  • WO 2007/008646 A2 discloses a general electromagnetic energy transmission device having a first resonator structure that receives power from an external power supply.
  • the first resonator structure has a first quality factor.
  • a second resonator structure is positioned distally of the first resonator structure and provides an operating current of an external load.
  • the second resonator structure has a second quality factor.
  • the spacing of the two resonators may be greater than the characteristic size of each resonator.
  • a non-radiation The energy transfer between the first resonator structure and the second resonator structure is achieved by means of coupling of its evanescent resonance field branches.
  • US 2005/0104453 A1 discloses a general wireless power transmission apparatus including a mechanism for receiving a radio frequency range over a collection of frequencies.
  • the device comprises a mechanism for converting the radio radiation via the accumulation of frequencies into a DC voltage, preferably simultaneously.
  • a wireless power supply method comprises the steps of receiving a range of radio radiation over a collection of frequencies and converting the conversion of the radio radiation to a DC voltage across the collection of frequencies, preferably simultaneously.
  • the lighting means has at least one receiver for the wireless tapping of energy from an alternating field, in particular at least alternating magnetic field, as well as at least one light source, which is connected to the receiver for tapping off electrical power.
  • the alternating field can be a magnetic field, eg. B. in transformer (inductive) coupling, but may also have electrical components that can be used or unused. Since there is no galvanic electrical connection, the space usually required for a galvanic contacting can be saved, instead a - lesser - additional space is required for the receiver. Due to the lack of physical contact, the light source or light module can also be arranged largely free and easy.
  • a further advantage is that a lighting task can also be solved in a special environment (eg under water or in an inaccessible, corrosion-prone and / or potentially explosive area.
  • the receiver preferably has at least one coil which generates a corresponding voltage which can be tapped off in an alternating magnetic field.
  • the at least one light source can pick up the electrical power necessary for its operation directly above the at least one coil.
  • the receiver may comprise a resonant circuit, in particular an LC resonant circuit.
  • a resonant circuit typically has an associated resonant frequency at which the power output is particularly high.
  • the resonant circuit may be equipped with an antenna for better power reception, possibly according to US 2005/0104453 A1.
  • the at least one light source can be electrically connected to the resonant circuit via an inductive or capacitive tap.
  • the luminous means has at least one white or colored luminous diode as luminous source, in particular at least one white or colored luminous LED chip, which is mounted on a submount.
  • luminous source in particular at least one white or colored luminous LED chip
  • LEDs are particularly well suited for bulbs, especially mobile bulbs. Very favorable for LEDs, for example, that even with partial supply (dimming) both the good efficiency of the light source and the color temperature is largely maintained.
  • ignition processes, such. B. at discharge lamps, or threshold power, such. B. incandescent the LED has virtually no on. There are also no problems with burn hazards or high voltage in manual
  • the luminous means has at least two diodes connected in antiparallel, of which at least one diode is a light-emitting diode.
  • the other light emitting diode may also be a light emitting diode, or for example, a non-luminous diode, such as a Schottky diode. It is also possible to connect additional diodes, in particular light-emitting diodes. In general, a single light-emitting diode can be used.
  • the receiving means is followed by a rectifier for converting AC voltage generated by the receiving means into a DC voltage, e.g. B. a full or half-bridge converter.
  • a logic circuit for.
  • an integrated circuit such as a microcontroller, for example of the Texas Instruments MSP 430 type.
  • the illuminant can be equipped with intelligence to allow particularly flexible operation; the light sources are controlled by the microcontroller.
  • the logic circuit is preceded by a DC energy storage, in particular at least one capacitor high energy density, such.
  • a double-layer capacitor also called electrochemical double layer capacitors ("EDLC") or supercapacitor, such as, for example, under the brand names Goldcap, Supercap, BoostCap or Ultracap commercially available. These double-layer capacitors have the highest energy density of all capacitors.
  • the logic circuit is advantageously designed to read data transmitted with the alternating field.
  • the data can be modulated onto the carrier, for example by means of ASK (Amplitude Shift Keying), PSK (Phase Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) or mixed forms thereof, and extracted again at the light source.
  • the data can for example specify a setting of the luminous intensity by the microcontroller.
  • the lighting means may be self-adhesive. It typically has an adhesive contact for a suitable carrier.
  • the adhesive contact is preferably flat in order to promote good heat dissipation via the contact.
  • the adhesive surface can thus be designed in particular as a flat attachment surface, in particular for an attachment to a flat, in particular flat, mounting surface.
  • the adhesive contact of the bulb may be different, z. B. by means of a clamping nose (eg., Similar to genuflaged children's toy building blocks), a Velcro material or an adhesive such as an adhesive silicone.
  • a clamping nose eg., Similar to genuflaged children's toy building blocks
  • Velcro material e.g., Similar to genuflaged children's toy building blocks
  • an adhesive such as an adhesive silicone.
  • the lighting means has a magnetic or magnetizable adhesive surface. Magnetic adhesion has the advantage that the light source is simple is rotatable, z. B. by sliding or by removing and replacing the bulb. It is also very space efficient.
  • the light source can be positioned freely on an adhesive material.
  • a socket with a short thread or a bayonet closure is preferred, which allows a comparatively quick introduction and detachment.
  • a luminous means is preferred in which the receiver is sensitive to a direction of the applied thereto at least magnetic field.
  • an efficiency of the energy pickup can be adjusted by rotation of the light source in the alternating field.
  • a brightness of the luminous means can be adjusted and these can even be switched off.
  • a rotation of about 90 ° is performed to vary the energy transfer between the maximum tapped power and no significant tappable power.
  • the luminous means can be encapsulated in a protective housing, in particular completely accommodated, in which case the housing is preferably permeable to the supply field.
  • the receiver or a part thereof, e.g. B. an antenna or coil attached to an outside, z. B. be printed.
  • the illuminant carrier is equipped with a mounting surface for fixing a luminous means, wherein the illuminant carrier has at least one transmitter for emitting an alternating field through the mounting surface therethrough.
  • a fed area is generated on the mounting surface. If a suitable light source is attached to the attachment surface, then it can use the supply field thus generated to absorb energy. So the energy is over a local at least alternating magnetic field through the retaining mounting surface through, which may be flat or curved, transmitted to relatively freely settable bulbs.
  • the bulbs are preferably powered only on and near the mounting surface wirelessly, for. B. up to a distance of 5 cm, in order to avoid an electromagnetic interference of the other room. That is to say that a distance between the receiver of a luminous means and a fed surface area preferably does not exceed 5 cm, more preferably does not exceed 3 cm.
  • the illuminant carrier has a plurality of areally distributed transmitters, which are arranged in particular substantially parallel to the attachment surface.
  • the transmitters may be arranged in a matrix or stripe form.
  • the transmitter may be pronounced as a flat transmitter, z. Based on polymer foils.
  • the emission surface of the transmitter may also have a plurality of coils, in particular a plurality of series-connected and laterally distributed coils.
  • the entire mounting surface can be fed in one embodiment. It is, for example, to reduce energy consumption or to switch off bulbs without rotation, preferred when the Leuchtsch- carrier is designed so that its mounting surface has at least one fed by the at least one transmitter area and at least one non-energized area. Preferably, there are places or areas fed in a narrow grid and non-fed places or areas on the mounting area. Preferably, adjacent transmitters have a distance of not more than 10 cm to each other.
  • the at least one transmitter is arranged at a distance of not more than 1 cm below the mounting surface.
  • the at least one transmitter comprises a resonant oscillating circuit, in particular, if the lighting means are equipped with a resonant circuit for energy picking from the alternating field.
  • the at least one transmitter is frequency-tunable. As a result, the transmitter becomes 'time-multiplexible' for light sources which are fed at different frequencies.
  • the transmitter is tunable in a frequency range between 100 KHz and 100 MHz, in particular between 100 KHz and 5 MHz.
  • the at least one transmitter emits a directional alternating field. This can be realized, for example, by using a coil with a linear coil core.
  • a luminous means carrier which comprises at least one, in particular flexible, magnetic foil whose magnetic surface constitutes the attachment surface.
  • the magnetic film is thus preferably expandable.
  • Preferred is one with magnetic film with Polymermat- rix.
  • a surprising feature of the flexible magnetic film is that it is against high frequency electromagnetic fields, eg. B. with the frequency of 500 KHz, no shielding effect unfolded. The supply of the lamps by means of local high-frequency fields is thus not hindered. Even a full-surface cladding of the mounting surface with flexible magnetic film is thus possible.
  • the magnetic film also allows an almost arbitrary setting of the bulbs and is hardly susceptible to contamination.
  • the magnetic film thus preferably has a thickness of 1 mm to 2.5 mm in order to achieve low weight and flexibility while at the same time having sufficient adhesive power.
  • the at least one transmitter is then preferably attached to one of the mounting surface opposite surface of the magnetic film.
  • the system or luminous system has at least one illuminant carrier as described above and at least one illuminant as described above.
  • the system or lighting system is configured with at least one light source carrier in which the at least one transmitter is frequency tunable and at least two light sources in which the respective receiver comprises at least one, in particular exactly one, resonant circuit, one of the two Illuminant has a resonant circuit with a first resonant frequency and the other of the two bulbs has a resonant circuit with a second resonant frequency nanzfrequenz, wherein the first resonant frequency and the second resonant frequency differ.
  • the transmitter or the transmitters it is possible to selectively control the lighting means as a function of their resonance frequency. So can a certain group of
  • Lamps with a first property eg. B. a first color
  • the same resonant frequency may have another group of bulbs with a second property, eg. B. a second color, have a different resonance frequency.
  • the supply of all lighting means on a mounting surface is generally group-selectively adjustable, so that e.g. one or more colors can be switched off completely.
  • the number of groups is limited only by the resolution of the drive, d. This means that the different resonance frequencies must be so far apart that they can be controlled separately.
  • a width of a resonance peak is in the range of 10% of the frequency band between 100 kHz and 600 kHz, so that a possible frequency spacing is at least 50 kHz, for example.
  • the selective access to light source groups is particularly advantageous for externally controlled, possibly automatic, effects (eg color change) or for light figures (eg changing hands).
  • the illuminant carrier is preferably equipped or connected to a corresponding drive, which in particular preferably has an operating part for setting of luminous properties, z. B. a dimming knob or Dimmschieber, a color selection control element, etc.
  • Illuminant can be done in one embodiment by means of transformer coupling, which in particular can have a high efficiency in a well-adjusted coupling between transmitter and receiver.
  • the energy transfer from the at least one transmitter of the illuminant carrier to the receiver of the at least one illuminant takes place by means of a resonant coupling.
  • a resonant coupling of two resonant circuits, in particular of a higher quality, since thereby (electro) magnetic energy can be transmitted with significantly smaller coupling factors than in transformer energy transmission and the air gap can be widened from the mm range into the cm range. This has a favorable effect on the feasibility of magnetic field-powered mounting surfaces. Nevertheless, the RF radiation remains very low, so it can still be regarded as a local field.
  • the individual bulbs are generally preferred on the mounting surface of the illuminant carrier self-adhesive and placed there at any point.
  • a thickness of an energy ⁇ transmission adjustable by a relative rotation of the lighting means on the lamp support between a maximum value and substantially zero (dimmable) is from the light source carrier to at least one of the lamps.
  • the dimmable it may be of interest to configure certain light patterns, since dimming by means of shifting to dormant points would then be hardly acceptable.
  • a "knob function" is generally popular.
  • the adhesion of the light-emitting means on the mounting surface should preferably be so good that a dissipative cooling path is formed which can dissipate the major part of the heat loss of the light sources (preferably LEDs) and a possible upstream electronics.
  • the system is intended in particular for general and decorative lighting.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a system of a
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a system comprising a further illuminant carrier and a luminous means
  • FIG. 3 shows a side view of a simplified sketch of a further lighting system in the cutout
  • FIG. 4 shows in plan a sketch of the simplified system from FIG. 3 in two partial images with a position of the luminous means at maximum power output. Transmission (FIG 4A) and minimal power transmission (FIG 4B).
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a system consisting of a light carrier 1 with a resonant power supply circuit 2 as a transmitter, which is operated by a high-frequency source generator 3, and three exemplarily designed light sources (also called light modules) 4,5,6.
  • the high-frequency source generator 3 generates a high-frequency alternating voltage signal, which is fed into the supply resonant circuit or feeding resonant circuit 2.
  • the feeding circuit 2 has two capacitors Ck and Cp and a coil 8 as shown, the high frequency signal being applied through the capacitor Cp.
  • a corresponding high-frequency magnetic field 9 is generated by the coil 8.
  • the lamps 4,5,6 each have a resonant circuit 10,11 as a receiver.
  • the first luminous means 4 has a resonant circuit 10 with a coil 16 and a capacitor (without reference numeral), wherein the resonant circuit has a predetermined resonant frequency. If the RF magnetic field 9 oscillates at the resonant frequency or near the resonant frequency, the resonant circuit 10 is excited particularly strongly, as a result of which high power can be tapped on the resonant circuit 10 in comparison to non-resonant excitation. These considerations are also valid for the resonant circuit 11 of the lamps 5 and 6.
  • the power is tapped by means of an inductive tap by two light-emitting diodes (without reference symbols) connected in antiparallel to their operation.
  • the light-emitting diodes light up alternately during a current flow in their respective forward direction.
  • the second light-emitting means 4 has a resonant circuit 11 with a coil and two capacitors (without reference numerals).
  • the power is also removed by means of a capacitive tap across one of the capacitors tapped two antiparallel LEDs (not numbered) to their operation.
  • the LEDs also light up alternately during a current flow in their respective forward direction.
  • the third light-emitting means 6 has, in relation to the second light-emitting means 5, a Schott kydiode instead of one of the light-emitting diodes.
  • the supply via the resonant coupling works for the embodiment shown only in a limited frequency range, which is known to be at about 10% of the carrier frequency of the AC signal used (eg, at +/- 25 KHz for a 500 KHz carrier). It is now one
  • Time-division multiplexing can be implemented, in which different carrier frequencies are supplied in time sequence to the feed, which are each received separately from associated light sources (eg groups with different colors or different arrangements) in a resonant manner.
  • the respective groups can thus be controlled separately.
  • the sequence is chosen in time so that the eye perceives the light of the diode (s) as continuous without flickering.
  • the lighting means can all have the same basic structure with a different dimensioning of the vibration components.
  • FIG. 2 shows a system similar to that of FIG. 1, with the illuminant carrier 12 now having a resonant circuit 13 with two coils 14 connected in series.
  • the two coils 14 have a lower number of turns compared to coil 8 of FIG. 1, in order to maintain the oscillation behavior of the resonant circuit 13.
  • the two coils 14 can also be present as a double coil with two separate windings on a common core. By this arrangement, a lateral Extension of the RF magnetic field 9 (upward in the figure shown) increases, so that the illuminant 4 finds a larger supply area with sufficient luminosity.
  • FIG. 3 shows a side view of a simplified physical representation of a system with the light source carrier 12 from FIG. 2, of which the double coil 14 is shown here, and a lighting means 15, of which a double coil 16 is shown.
  • the light-emitting means 15 can otherwise be designed, for example, analogously to the light-emitting means 4, 5 or 6 from FIG.
  • the coils 14, 16 both have two windings 17, 18 wound around a 1 E 1 -shaped core 19, 20, respectively, more specifically, each of the windings 17, 18 is around a portion of the core 19, 20, respectively wrapped around, which has no leg 21 or 22 of the 'E 1 .
  • the core 19 of the spool 14 is attached to the end faces of the legs 21 at a rear side of a 1.68 mm thick polymer matrix flexible magnetic film 23.
  • the core 20 of the coil 16 adheres, since it consists of a ferromagnetic material, with its legs 20 magnetically with high adhesive force on the front side of the magnetic film 23, which corresponds to the attachment surface or mounting surface 24. At a core with z. B. ferritic material would result in a lower attraction.
  • the magnetic film 23 with respect to electromagnetic high-frequency fields, z. B. with the frequency of 500 KHz, no shielding effect.
  • the supply of the lighting means 15 via its coil 16 by means of a local high-frequency magnetic field generated by the coil 14 is therefore not hindered.
  • the pressure of the illuminant 15 to the mounting surface 24 is relatively high.
  • Bonding with the slightly plastic matrix material of the magnetic film 23 results in a sufficiently good thermal transition between the illuminant 15 and mounting surface 24.
  • the dissipative cooling path in the comparatively massive material of the mounting surface 24 then has a low thermal resistance. A large part of the heat loss of the lamp 15 can then be dissipated via the mounting surface 24.
  • the mounting surface 24 will be deposited with many active power circuits whose RF magnetic field extends beyond the mounting surface 24 by about a finger width (up to a few cm, typically up to about 3 cm). Attached lighting modules will be able to extract their electrical supply energy.
  • the physical principle behind this energy transfer is preferably the weak resonant (magnetic) coupling of resonant circuits. If two resonant circuits oscillate synchronously, a respectable power can still be transmitted with a relatively low degree of coupling. The low degree of coupling allows the considerable distance of a few cm of the two resonantly coupled resonant circuit coils.
  • the lateral extent of the susceptible area on the mounting surface 24 is limited per supply spool 14 to a few cm laterally beyond the coil 14, z. B. up to 5 cm.
  • the illuminant carrier is not limited thereto, but other configurations may be used, e.g. As with larger or smaller transmitting coil, higher or lower transmission power, more or less winding groups, etc. which can reduce or increase the supply distance.
  • Luminous modules 4,5,6,15 can always remain on the mounting surface 24, even in the event that they should not shine or only weakly.
  • FIG 4 shows in plan a sketch of the position of the coil 14 with core 19 (dashed lines) in relation to coil 16 with core 20 (solid line) of FIG 3 at maximum power transmission (FIG 4A) and minimal power transmission (FIG 4B).
  • the RF magnetic field which penetrates via the attachment surface 24, is directed in the main part parallel to the longitudinal axis of the feeding ferromagnetic (rod) core 19. If the receiving, rod-shaped magnetic core 20 is aligned parallel thereto, as shown in FIG 4A, maximum coupling and thus maximum power transmission is present.
  • the coupling decreases from about 45 ° from strong and reached at 90 °, which is shown in FIG 4B, almost zero and with it the transmitted power.
  • the luminosity or the brightness of the luminous means 15 can be set manually from a maximum value to zero.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Das Leuchtmittel (4) ist mit mindestens einem Empfänger (10) zum drahtlosen Abgriff von Energie aus einem Wechselfeld ausgerüstet, und mit mindestens einer Lichtquelle, die mit dem Empfänger zum Abgriff elektrischer Leistung verbunden ist. Der Leuchtmittelträger (1) ist mit einer Befestigungsfläche (24) zur Befestigung eines solchen Leuchtmittels ausgerüstet, wobei der Leuchtmittelträger mindestens einen Sender (2) zur Abstrahlung eines Wechselfelds durch die Befestigungsfläche auf weist. Das System weist mindestens einen Leuchtmittelträger und mindestens zwei Leuchtmittel (4,5) auf, wobei eines der zwei Leuchtmittel einen Schwingkreis (10) mit einer ersten Resonanzfrequenz aufweist und das andere der zwei Leuchtmittel einen Schwingkreis (11) mit einer zweiten Resonanzfrequenz aufweist, wobei sich die erste Resonanzfrequenz und die zweite Resonanzfrequenz unterscheiden.

Description

Beschreibung
Drahtlos speisbares Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel, insbesondere eine selbsthaftende LED-Lampe, und einen Leuchtmittelträger mit einer Befestigungsfläche zur Befestigung des Leuchtmittels.
In den letzten Jahren wurde eine Reihe stark verbesserter Leuchtdioden, LEDs, mit deutlich erhöhtem Lichtfluss entwickelt und auf den Markt gebracht. Speziell bei Leuchtdioden wird die elektrische Versorgung der LEDs bisher in ihren Beleuchtungsanwendungen, meist Leuchten traditionell üblicher Konstruktion, drahtgebunden oder über Platinenkontakte be- werkstelligt . Größere LEDs werden häufig auf einer kleinen
(sechseckigen) Metallkernplatine mit halboffenen Schraubösen (z.B. Fa. OSRAM, Typ: OSTAR LEW E3A) geliefert, die in einer Art Fassung anschließbar sind. Üblicherweise werden so aufgebauten LEDs auf Kühlflächen aufgeschraubt und per Draht oder drahtähnlich (Federkontakte) angeschlossen. Fassungen, die sich für Allgemeinbeleuchtungs-LEDs besser eignen, sind noch nicht genormt. Daher werden heute meist bekannte Fassungen aus dem Glühlampenbereich verwendet (Retrofit), obwohl diese Fassungen beispielsweise nicht für die Wärmeableitung optimal ausgelegt sind, platzraubend sind und die Lampen an einer festgelegten Stelle angebracht werden müssen.
WO 2007/008646 A2 offenbart eine allgemeine Vorrichtung zur Übertragung elektromagnetischer Energie, welche eine erste Resonatorstruktur aufweist, die Energie von einer externen Leistungsversorgung empfängt. Die erste Resonatorstruktur weist einen ersten Gütefaktor auf. Eine zweite Resonatorstruktur ist distal von der ersten Resonatorstruktur positioniert und liefert einen Betriebsstrom einer externen Last. Die zweite Resonatorstruktur weist einen zweiten Gütefaktor auf. Der Abstand der beiden Resonatoren kann größer sein als die charakteristische Größe jedes Resonators. Ein nichtstrah- lender Energieübertrag zwischen der ersten Resonatorstruktur und der zweiten Resonatorstruktur wird mittels Koppeins ihrer evaneszenten Resonanzfeldschweife erreicht.
US 2005/0104453 Al offenbart eine allgemeine Vorrichtung zur drahtlosen Leistungsübertragung einschließlich eines Mechanismus' zum Empfangen eines Funkfrequenzbereichs über eine Ansammlung von Frequenzen. Die Vorrichtung umfasst einen Mechanismus zum Umwandeln der Funkstrahlung über die Ansammlung von Frequenzen in eine Gleichspannung, vorzugsweise gleichzeitig. Ein Verfahren zur drahtlosen Leistungsversorgung umfasst die folgenden Schritte: Empfangen eines Bereichs einer Funkstrahlung über eine Ansammlung von Frequenzen und Umwandeln der Umwandeln der Funkstrahlung über die Ansammlung von Frequenzen in eine Gleichspannung, vorzugsweise gleichzeitig.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Befestigung von Leuchtmodulen bzw. Leuchtmitteln, insbesondere LED-Leuchtmitteln, bereitzustellen, die eine räumlich flexible Anordnung bietet, einfach zu installieren ist und vorzugsweise platzsparend ist.
Diese Aufgabe wird mittels eines Leuchtmittels, eines Leucht- mittelträgers und eines Systems aus Leuchtmittelträger und Leuchtmittel nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Das Leuchtmittel weist mindestens einen Empfänger zum drahtlosen Abgriff von Energie aus einem Wechselfeld, insbesondere mindestens magnetischen Wechselfeld, auf, als auch mindestens eine Lichtquelle, die mit dem Empfänger zum Abgriff elektrischer Leistung verbunden ist. Das Wechselfeld kann ein magne- tisches Feld sein, z. B. bei transformatorischer (induktiver) Kopplung, kann aber auch elektrische Komponenten aufweisen, die genutzt oder ungenutzt werden können. Da keine galvanische elektrische Verbindung vorliegt, kann der üblicherweise für eine galvanische Kontaktierung benötigte Platz eingespart werden, stattdessen wird ein - geringerer - zusätzlicher Platz für den Empfänger benötigt. Durch die fehlende körperliche Kontaktierung kann das Leuchtmittel bzw. Leuchtmodul zudem weitgehend frei und einfach angeordnet werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass eine Beleuchtungsaufgabe auch in einer speziellen Umgebung gelöst werden (z.B. unter Wasser oder in einem nicht berührbaren, korrosi- onsgefährdeten und / oder explosionsgefährdeten Bereich.
Der Empfänger weist vorzugsweise mindestens eine Spule auf, welche in einem magnetischen Wechselfeld eine entsprechende abgreifbare Spannung erzeugt.
In einer Ausgestaltung kann die mindestens eine Lichtquelle die zu ihrem Betrieb notwendige elektrische Leistung direkt über der mindestens einen Spule abgreifen.
In einer anderen Ausgestaltung kann der Empfänger einen Schwingkreis umfassen, insbesondere einen LC-Schwingkreis . Ein Schwingkreis weist typischerweise eine zugehörige Resonanzfrequenz auf, an welcher die Leistungsausbeute besonders hoch ist.
Der Schwingkreis kann zum besseren Leistungsempfang mit einer Antenne ausgerüstet sein, ggf. gemäß US 2005/0104453 Al.
In einer Ausgestaltung kann die mindestens eine Lichtquelle über einen induktiven oder kapazitiven Abgriff mit dem Schwingkreis elektrisch verbunden sein.
Das Leuchtmittel weist nach einer Ausgestaltung mindestens eine weiß oder farbig leuchtende Leuchtdiode als Leuchtquelle auf, insbesondere mindestens einen weiß oder farbig leuchtenden LED-Chip, der auf einem Submount montiert ist. Zwar sind grundsätzlich auch andere Arten von Lichtquellen in obigen Leuchtmitteln denkbar, aber LEDs eignen sich besonders gut für Leuchtmittel, insbesondere mobile Leuchtmittel. Sehr günstig bei LEDs ist beispielsweise, dass auch bei Teilver- sorgung (Dimmung) sowohl der gute Wirkungsgrad der Leuchtquelle als auch die Farbtemperatur weitgehend erhalten bleibt. Auch Zündprozesse, wie z. B. bei Entladungslampen, oder Schwellenleistungen, wie z. B. bei Glühlampen, weist die LED praktisch nicht auf. Es sind auch keine Probleme mit Verbrennungsgefahren oder Hochspannung bei der manuellen
Handhabung der LED-Leuchtmittel zu erwarten, es besteht eine hohe Sicherheit eines solchen Leuchtsystems. Zudem wird keine Verkabelungsleistung benötigt.
In einer Ausgestaltung weist das Leuchtmittel mindestens zwei antiparallel geschaltete Dioden auf, von denen mindestens eine Diode eine Leuchtdiode ist. Die andere Leuchtdiode kann ebenfalls eine Leuchtdiode sein, oder beispielsweise auch eine nicht-leuchtende Diode, wie eine Schottkydiode . Es können auch weitere Dioden, insbesondere Leuchtdioden zugeschaltet sein. Allgemein kann auch eine einzelne Leuchtdiode verwendet werden .
Es kann zur Integration von mit Gleichspannung betriebenen Elementen aber auch vorteilhaft sein, wenn dem Empfangsmittel ein Gleichrichter nachgeschaltet ist zum Umwandeln von mittels des Empfangsmittels erzeugter Wechselspannung in eine Gleichspannung, z. B. ein Voll- oder Halbbrückenwandler.
Es kann in einer weiteren Ausgestaltung eine Logikschaltung vorhanden sein, z. B. eine integrierte Schaltung wie ein Mik- rocontroller, z B. vom Typ Texas Instruments MSP 430. Dadurch kann das Leuchtmittel mit einer Intelligenz ausgerüstet werden, um einen besonders flexiblen Betrieb zu ermöglichen; die Lichtquellen sind dazu vom Mikrocontroller steuerbar. Zur zeitlich ausreichenden Aufrechterhaltung der Versorgungsspannung der Logikschaltung auf einem ausreichenden Spannungspe- gel wird es bevorzugt, wenn der Logikschaltung ein Gleichspannungsenergiespeicher vorgeschaltet ist, insbesondere mindestens einen Kondensator hoher Energiedichte, wie z. B. einen Doppelschicht-Kondensator, auch elektrochemischer Doppel- schicht-Kondensatoren ( "electrochemical double layer capaci- tor"; EDLC) oder Superkondensator genannt, wie beispielsweise unter den Markennamen Goldcap, Supercap, BoostCap oder Ultra- cap kommerziell erhältlich. Diese Doppelschicht-Kondensatoren weisen die größte Energiedichte aller Kondensatoren auf.
Die Logikschaltung ist vorteilhafterweise dazu ausgelegt, mit dem Wechselfeld übertragene Daten auszulesen. Die Daten können dem Träger beispielsweise mittels ASK ('Amplitude Shift Keying'; Amplitudenmodulation), PSK ('Phase Shift Keying'; Amplitudenmodulation), FSK (Frequency Shift Keying'; Frequenzmodulation) oder Mischformen davon aufmoduliert und am Leuchtmittel wieder extrahiert werden. Die Daten können beispielsweise eine Einstellung der Leuchtstärke durch den Mik- rocontroller vorgeben.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Leuchtmittel selbsthaftend sein. Es weist dazu typischerweise einen Haftkontakt für einen geeigneten Träger auf.
Der Haftkontakt ist vorzugsweise flächig ausgeprägt, um eine gute Wärmeabfuhr über den Kontakt zu unterstützen. Die Haftfläche kann somit insbesondere als eine ebene Aufsatzfläche ausgestaltet sein, insbesondere für einen Aufsatz auf eine flächige, insbesondere ebene, Befestigungsfläche.
Der Haftkontakt des Leuchtmittels kann unterschiedlich ausgeprägt sein, z. B. mittels einer Klemmnase (z. B. ähnlich zu genoppten Kinderspielzeug-Bausteinen) , eines Klettmaterials oder eines Haftmittels wie eines Haftsilikons. Es wird jedoch besonders bevorzugt, wenn das Leuchtmittel eine magnetische oder magnetisierbare Haftfläche aufweist. Eine magnetische Haftung weist den Vorteil auf, dass das Leuchtmittel einfach drehbar ist, z. B. durch Gleiten oder durch Abnehmen und Wiederaufsetzen des Leuchtmittels. Sie ist zudem sehr platzsparend. Das Leuchtmittel kann frei auf einer haftwirksamen Unterlage positioniert werden.
Falls das Leuchtmittel doch in einer Fassung anzubringen st, wird eine Fassung mit einem Kurzgewinde oder einem Bajonett- verschluss bevorzugt, was ein vergleichsweise schnelles Einbringen und Lösen ermöglicht.
Allgemein, aber insbesondere mit der Eigenschaft der Drehbarkeit des Leuchtmittels verknüpft, ist ein Leuchtmittel bevorzugt, bei dem der Empfänger bezüglich einer Richtung des daran angelegten zumindest magnetischen Felds empfindlich ist. Dadurch kann durch Drehung des Leuchtmittels im Wechselfeld ein Wirkungsgrad des Energieabgriffs eingestellt werden. So kann insbesondere eine Helligkeit des Leuchtmittels eingestellt werden und diese sogar ausgeschaltet werden. Typscherweise wird zur Variation des Energieübertrags zwischen maxi- mal abgreifbarer Leistung und keiner signifikanten abgreifbaren Leistung eine Drehung um ca. 90° ausgeführt.
Das Leuchtmittel kann in einer Ausgestaltung in einem Schutzgehäuse verkapselt sein, insbesondere vollständig aufgenom- men, wobei dann das Gehäuse vorzugsweise für das Speisungsfeld durchlässig ist. Alternativ kann der Empfänger oder ein Teil davon, z. B. eine Antenne oder Spule an einer Außenseite befestigt sein, z. B. aufgedruckt sein.
Der Leuchtmittelträger ist mit einer Befestigungsfläche zur Befestigung eines Leuchtmittels ausgestattet, wobei der Leuchtmittelträger mindestens einen Sender zur Abstrahlung eines Wechselfelds durch die Befestigungsfläche hindurch aufweist. Dadurch wird an der Befestigungsfläche ein gespeister Bereich erzeugt. Ist an der Befestigungsfläche ein geeignetes Leuchtmittel befestigt, so kann es das so erzeugte Speisungsfeld zum Energieabgriff nutzen. Die Energie wird also über ein lokales zumindest magnetisches Wechselfeld durch die haltende Befestigungsfläche hindurch, die eben oder auch gekrümmt sein kann, an relativ frei setzbare Leuchtmittel übertragen.
Die Leuchtmittel werden vorzugsweise nur auf und nahe der Befestigungsfläche drahtlos mit Energie versorgt, z. B. bis zu einem Abstand von 5 cm, um eine elektromagnetische Beeinflussung des weiteren Raums zu vermeiden. D. h., dass ein Abstand des Empfängers eines Leuchtmittels und eines gespeisten Oberflächenbereichs vorzugsweise 5 cm nicht überschreitet, besonders bevorzugt 3 cm nicht überschreitet.
In einer Ausgestaltung weist der Leuchtmittelträger mehrere flächig verteilte Sender auf, die insbesondere im Wesentlichen parallel zur Befestigungsfläche angeordnet sind. Die Sender können beispielsweise in einer Matrix- oder Streifenform angeordnet sein. Alternativ kann der Sender als flächiger Sender ausgeprägt sein, z. B. auf Basis von Polymerfo- lien.
Zur Verbreiterung der Abstrahlfläche kann der Sender auch mehrere Spulen aufweisen, insbesondere mehrere in Reihe geschaltete und seitlich verteilte Spulen.
Durch die Sender kann in einer Ausgestaltung die gesamte Befestigungsfläche gespeist werden. Es wird, beispielsweise zur Reduzierung eines Energieverbrauchs oder zum Ausschalten von Leuchtmittels ohne Drehung, bevorzugt, wenn der Leuchtmittel- träger so ausgestaltet ist, dass dessen Befestigungsfläche mindestens einen durch den mindestens einen Sender gespeisten Bereich und mindestens einen ungespeisten Bereich aufweist. Bevorzugt gibt es in einem engen Raster gespeiste Stellen bzw. Bereiche und nichtgespeiste Stellen bzw. Bereiche auf der Befestigungsfläche. Vorzugsweise weisen benachbarte Sender einen Abstand von nicht mehr als 10 cm zueinander auf.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Sender in einem Abstand von nicht mehr als 1 cm unterhalb Befestigungsfläche angeordnet .
Es wird ferner bevorzugt, wenn der mindestens eine Sender einen resonanten Schwingkreis umfasst, insbesondere, falls die Leuchtmittel mit einem Schwingkreis zum Energieabgriff aus dem Wechselfeld ausgerüstet sind.
In einer Ausgestaltung ist der mindestens eine Sender fre- quenzdurchstimmbar . Dadurch wird der Sender ' zeitmultiplexfä- hig' für Leuchtmittel, die auf unterschiedlicher Frequenz gespeist werden.
Vorzugsweise ist der Sender in einem Frequenzbereich zwischen 100 KHz und 100 MHz, insbesondere zwischen 100 KHz und 5 MHz, durchstimmbar .
Zur mechanischen Einstellung der Größe des Energieübertrags auf ein Leuchtmittel kann es bevorzugt sein, wenn der mindestens eine Sender ein gerichtetes Wechselfeld abstrahlt. Die kann beispielsweise durch Verwendung einer Spule mit linearem Spulenkern realisiert sein.
Besonders bevorzugt wird ein Leuchtmittelträger, welcher mindestens eine, insbesondere flexible, Magnetfolie umfasst, de- ren magnetische Oberfläche die Befestigungsfläche darstellt. Es können in einer Ausgestaltung auch mehrere Magnetfolien zusammengesetzt werden, um eine vergrößerte Befestigungsfläche zu erhalten. Die Magnetfolie ist somit bevorzugt erweiterbar. Bevorzugt wird eine mit Magnetfolie mit Polymermat- rix. Eine überraschende Eigenschaft der flexiblen Magnetfolie ist, dass sie gegenüber elektromagnetischen Hochfrequenzfeldern, z. B. mit der Frequenz von 500 KHz, keine abschirmende Wirkung entfaltet. Die Versorgung der Leuchtmittel mittels loka- ler Hochfrequenzfelder wird also nicht behindert. Selbst eine vollflächige Verkleidung der Befestigungsfläche mit flexibler Magnetfolie ist somit möglich.
Die Magnetfolie ermöglicht zudem ein fast beliebiges Setzen der Leuchtmittel und ist kaum verschmutzungsempfindlich.
Eine kommerziell erhältliche flexible Magnetfolie mit einer Materialstärke von z. B. 1,68 mm entwickelt gegenüber Ferritmaterial schwach ausreichende Haltekräfte, gegenüber Haftmag- neten oder einer baugleichen flexibler Magnetfolie starke
Haltekräfte, sie ist also als Material für die Befestigungsfläche sehr gut geeignet. Die Magnetfolie weist somit zur Erreichung eines geringen Gewichts und einer Flexibilität bei gleichzeitig ausreichender Haftleistung vorzugsweise eine Di- cke von 1 mm bis 2,5 mm auf.
Der mindestens eine Sender ist dann vorzugsweise an einer der Befestigungsfläche entgegengesetzten Oberfläche der Magnetfolie angebracht.
Das System bzw. Leuchtsystem weist mindestens einen wie oben beschriebenen Leuchtmittelträger und mindestens ein wie oben beschriebenes Leuchtmittel auf.
In einer Ausgestaltung ist das System bzw. Leuchtsystem mit mindestens einem Leuchtmittelträger, bei dem der mindestens eine Sender frequenzdurchstimmbar ist, und mindestens zwei Leuchtmitteln ausgestaltet, bei denen der jeweilige Empfänger mindestens einen, insbesondere genau einen, Schwingkreis um- fasst, wobei eines der zwei Leuchtmittel einen Schwingkreis mit einer ersten Resonanzfrequenz aufweist und das andere der zwei Leuchtmittel einen Schwingkreis mit einer zweiten Reso- nanzfrequenz aufweist, wobei sich die erste Resonanzfrequenz und die zweite Resonanzfrequenz unterscheiden. Dadurch ist es mittels Durchstimmens des Senders bzw. der Sender möglich, die Leuchtmittel selektiv in Abhängigkeit von ihrer Resonanz- frequenz anzusteuern. So kann eine bestimmte Gruppe von
Leuchtmitteln mit einer ersten Eigenschaft, z. B. einer ersten Farbe, die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen und kann eine andere Gruppe von Leuchtmitteln mit einer zweiten Eigenschaft, z. B. einer zweiten Farbe, eine unterschiedliche Re- sonanzfrequenz aufweisen. Bevorzugt werden Leuchtmittel, deren Resonanzfrequenz farbselektiv ist, d. h., Leuchtmittel gleicher Farbe die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen, z. B. vier Gruppen unterschiedlicher Resonanzfrequenz für die Farben rot, grün, blau bzw. weiß. Insbesondere durch Verwendung von Modulen bzw. Leuchtmitteln mit roten, grünen, blauen und / oder weißen LEDs wird der Anwender in die Lage versetzt, per Hand sowohl stark farbige als auch weißlich gefärbte Lichtsituationen schnell einzustellen. Vorzugsweise ist die Speisung aller Leuchtmittel auf einer Befestigungsfläche all- gemein gruppenselektiv einstellbar, so dass z.B. eine oder mehrere Farben ganz abschaltbar sind.
Die Zahl der Gruppen ist nur durch die Auflösung der Ansteuerung begrenzt, d. h., dass die unterschiedlichen Resonanzfre- quenzen so weit auseinander liegen müssen, dass sie getrennt ansteuerbar sind. Eine Breite einer Resonanzspitze liegt beispielsweise im Bereich von 10% des Frequenzbandes zwischen 100 KHz und 600 KHz, so dass ein möglicher Frequenzabstand beispielsweise mindestens 50 KHz beträgt.
Der selektive Zugriff auf Leuchtmittelgruppen ist besonders vorteilhaft für extern gesteuerte, evtl. automatische, Effekte (z. B. Farbtonwechsel) oder für Lichtfiguren (z. B. wechselnde Zeiger) . Der Leuchtmittelträger ist dazu vorzugsweise mit einer entsprechenden Ansteuerung ausgerüstet oder verbunden, die insbesondere bevorzugt ein Bedienteil zum Einstellen von Leuchteigenschaften aufweist, z. B. einen Dimmknebel oder Dimmschieber, ein Farbwahlbedienelement usw.
Die Energieübertragung von dem mindestens einen Sender des Leuchtmittelträgers auf den Empfänger des mindestens einen
Leuchtmittels kann in einer Ausgestaltung mittels transformatorischer Kopplung erfolgen, was insbesondere bei einer gut eingestellten Kopplung zwischen Sender und Empfänger einen hohen Wirkungsgrad aufweisen kann.
Es kann auch bevorzugt sein, wenn die Energieübertragung von dem mindestens einen Sender des Leuchtmittelträgers auf den Empfänger des mindestens einen Leuchtmittels mittels einer Resonanzkopplung erfolgt. Insbesondere bevorzugt wird die re- sonante Kopplung zweier Schwingkreise, insbesondere höherer Güte, da sich dadurch (elektro) magnetische Energie mit deutlich kleineren Koppelfaktoren als bei transformatorischer Energieübertragung übertragen lässt und der Luftspalt aus dem mm-Bereich in den cm-Bereich aufgeweitet werden kann. Dies wirkt sich günstig auf die Realisierbarkeit von magnetfeldgespeisten Befestigungsflächen aus. Dennoch bleibt die HF- Abstrahlung noch sehr gering, so dass es weiterhin als ein lokales Feld anzusehen ist.
Die einzelnen Leuchtmittel sind allgemein bevorzugt auf der Befestigungsfläche des Leuchtmittelträgers selbsthaftend und dort an beliebiger Stelle aufsetzbar. Besonders bevorzugt wird dazu ein System mit einem Leuchtmittelträger mit Magnetfolie und mit mindestens einem Leuchtmittel mit einem magne- tisierbaren oder magnetischen Haftmittel, z. B. einem Permanentmagneten .
Es wird ferner bevorzugt, wenn eine Stärke einer Energieüber¬ tragung von dem Leuchtmittelträger zu mindestens einem der Leuchtmittel durch eine relative Drehung des Leuchtmittels auf dem Leuchtmittelträger zwischen einem maximalen Wert und im Wesentlichen Null einstellbar (dimmbar) ist. Die Dimmbar- keit mag insbesondere zur Konfiguration bestimmter Lichtfiguren interessant sein, da ein Dimmen mittels Verschiebens an speiselose Punkte dann kaum vertretbar wäre. Außerdem ist eine „Drehknopffunktion" allgemein beliebt.
Es wird allgemein bevorzugt, wenn eine manuelle Einstellung der Helligkeit des Leuchtmittels durch seine Drehung oder durch Verschieben in Richtung speiseloser Stellen auf der Befestigungsfläche möglich ist.
Die Haftung der Leuchtmittel auf der Befestigungsfläche sollte bevorzugt so gut sein, dass ein ableitender Kühlpfad entsteht, der den Großteil der Verlustwärme der Lichtquellen (bevorzugt LEDs) und einer möglichen vorgeschalteten Elektro- nik abführen kann.
Das System ist insbesondere zur Allgemein- und zur Dekorationsbeleuchtung vorgesehen.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
FIG 1 zeigt ein Schaltbild eines Systems aus einem
Leuchtmittelträger und drei beispielhaft ausgestalteten Leuchtmitteln;
FIG 2 zeigt ein Schaltbild eines Systems aus einem weite- ren Leuchtmittelträger und einem Leuchtmittel;
FIG 3 zeigt in Seitenansicht eine vereinfachte Skizze eines weiteren Leuchtsystems im Ausschnitt;
FIG 4 zeigt in Aufsicht eine Skizze des vereinfachten Systems aus FIG 3 in zwei Teilbildern mit einer Stellung des Leuchtmittels bei maximaler Leistungs- Übertragung (FIG 4A) und minimaler Leistungsübertragung (FIG 4B) .
FIG 1 zeigt ein Schaltbild eines Systems aus einem Leuchtmit- telträger 1 mit einem resonanten Speisungsschwingkreis 2 als Sender, der von einem Hochfrequenz-Quellgenerator 3 betrieben wird, und drei beispielhaft ausgestalteten Leuchtmitteln (auch Leuchtmodule genannt) 4,5,6.
Der Hochfrequenz-Quellgenerator 3 erzeugt ein hochfrequentes Wechselspannungssignal, das in den Speisungsschwingkreis bzw. speisenden Resonanzkreis 2 eingespeist wird. Der Speisungsschwingkreis 2 weist zwei Kondensatoren Ck und Cp und eine Spule 8 wie gezeigt auf, wobei das Hochfrequenzsignal über den Kondensator Cp eingebracht wird. Durch das Wechselspannungssignal wird von der Spule 8 ein entsprechendes hochfrequentes Magnetfeld 9 erzeugt.
Die Leuchtmittel 4,5,6 weisen jeweils einen Schwingkreis 10,11 als Empfänger auf. Im Einzelnen weist das erste Leuchtmittel 4 einen Schwingkreis 10 mit einer Spule 16 und einem Kondensator (ohne Bezugszeichen) auf, wobei der Schwingkreis eine vorbestimmte Resonanzfrequenz aufweist. Schwingt das HF- Magnetfeld 9 mit der Resonanzfrequenz oder nahe der Resonanz- frequenz, wird der Schwingkreis 10 besonders stark angeregt, wodurch eine im Vergleich zu nicht-resonanter Anregung hohe Leistung am Schwingkreis 10 abgreifbar ist. Diese Betrachtungen sind auch für den Schwingkreis 11 der Leuchtmittel 5 und 6 gültig. Beim ersten Schwingkreis 10 wird die Leistung mit- tels eines induktiven Abgriffs von zwei antiparallel geschalteten Leuchtdioden (ohne Bezugszeichen) zu deren Betrieb abgegriffen. Die Leuchtdioden leuchten abwechselnd während eines Stromflusses in ihrer jeweiligen Durchlassrichtung. Das zweite Leuchtmittel 4 weist einen Schwingkreis 11 mit einer Spule und zwei Kondensatoren (ohne Bezugszeichen) auf. Beim zweiten Schwingkreis 11 wird die Leistung mittels eines kapazitiven Abgriffs über einem der Kondensatoren ebenfalls von zwei antiparallel geschalteten Leuchtdioden (ohne Bezugszeichen) zu deren Betrieb abgegriffen. Die Leuchtdioden leuchten auch hier abwechselnd während eines Stromflusses in ihrer jeweiligen Durchlassrichtung. Das dritte Leuchtmittel 6 weist gegenüber dem zweiten Leuchtmittel 5 statt einer der Leuchtdioden eine Schott kydiode auf. Die Leuchtdiode leuchtet nur während eines Stromflusses in ihrer jeweiligen Durchlassrichtung, was aber aufgrund der hohen Frequenz des Richtungswechsels vom Auge nicht wahrgenommen wird.
Die Speisung über die resonante Kopplung funktioniert für das gezeigte Ausführungsbeispiel nur in einem begrenzten Frequenzbereich, der erfahrungsgemäß bei etwa 10% der verwendeten Trägerfrequenz des Wechselspannungssignals liegt (z. B. bei +/- 25 KHz bei einem 500 KHz-Träger) . Es ist nun ein
Zeitmultiplexverfahren implementierbar, bei dem in zeitlicher Abfolge verschiedene Trägerfrequenzen zur Speisung gelangen, die von zugeordneten Leuchtmitteln (z. B. Gruppen mit verschiedenen Farben oder verschiedener Anordnung) jeweils sepa- rat resonant empfangen werden. Die jeweiligen Gruppen sind somit getrennt ansteuerbar. Die Abfolge ist zeitlich so gewählt, dass das Auge das Leuchten der Diode (n) als kontinuierlich ohne Flackern wahrnimmt. Die Leuchtmittel können alle den gleichen Grundaufbau mit einer unterschiedlichen Dimensi- onierung der Schwingungskomponenten aufweisen.
Alternativ ist beispielsweise auch eine transformatorische Kopplung denkbar.
FIG 2 zeigt ein System ähnlich zu dem aus FIG 1, wobei nun der Leuchtmittelträger 12 einen Schwingkreis 13 mit zwei in Reihe geschalteten Spulen 14 aufweist. Die beiden Spulen 14 weisen ein im Vergleich zu Spule 8 aus FIG 1 geringere Wicklungszahl auf, um das Schwingungsverhalten des Schwingkreises 13 beizubehalten. Die beiden Spulen 14 können auch als Doppelspule mit zwei getrennten Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern vorliegen. Durch diese Anordnung wird eine seitliche Ausdehnung des HF-Magnetfelds 9 (nach oben in der gezeigten Abbildung) vergrößert, so dass das Leuchtmittel 4 bei ausreichender Leuchtstärke einen vergrößerten Speisungsbereich vorfindet .
FIG 3 zeigt in Seitenansicht eine vereinfachte körperliche Darstellung eines Systems mit dem Leuchtmittelträger 12 aus FIG 2, von dem hier die Doppelspule 14 dargestellt ist, und einem Leuchtmittel 15, von dem eine Doppelspule 16 gezeigt ist. Dadurch kann der noch erlaubte seitliche Versatz vergrößert werden. Das Leuchtmittel 15 kann ansonsten beispielsweise analog zu den Leuchtmitteln 4, 5 oder 6 aus FIG 1 ausgestaltet sein. Die Spulen 14,16 weisen beide zwei Wicklungen 17 bzw. 18 auf, die um einen 1E1 -förmigen Kern 19 bzw. 20 herum gewickelt sind, genauer gesagt ist jede der Wicklungen 17,18 um einen Abschnitt des Kerns 19 bzw. 20 herum gewickelt, welcher kein Bein 21 bzw. 22 des 'E1 aufweist.
Der Kern 19 der Spule 14 ist mit den Endflächen der Beine 21 an einer Rückseite einer 1,68 mm dicken flexiblen Magnetfolie mit Polymermatrix 23 angebracht. Der Kern 20 der Spule 16 haftet, da er aus einem ferromagnetischen Material besteht, mit seinen Beinen 20 magnetisch mit hoher Haftkraft auf der Vorderseite der Magnetfolie 23, welche der Aufsatzfläche bzw. Befestigungsfläche 24 entspricht. Bei einem Kern mit z. B. ferritischem Material würde sich eine geringere Anziehungskraft ergeben.
Überraschenderweise weist die Magnetfolie 23 gegenüber elekt- romagnetischen Hochfrequenzfeldern, z. B. mit der Frequenz von 500 KHz, keine abschirmende Wirkung auf. Die Versorgung des Leuchtmittels 15 über seine Spule 16 mittels eines lokalen Hochfrequenzmagnetfelds, das von der Spule 14 erzeugt wird, wird also nicht behindert.
Bei Verwendung von Magnetfolie 23 ist der Andruck des Leuchtmittels 15 an die Befestigungsfläche 24 relativ hoch. In Ver- bindung mit dem leicht plastischen Matrixmaterial der Magnetfolie 23 ergibt sich ein ausreichend guter thermischer Übergang zwischen Leuchtmittel 15 und Befestigungsfläche 24. Der ableitende Kühlpfad in das vergleichsweise massive Material der Befestigungsfläche 24 weist dann einen niedrigen Wärmewiderstand auf. Ein Grossteil der Verlustwärme des Leuchtmittels 15 kann dann über die Befestigungsfläche 24 abgeführt werden .
Vorzugsweise wird in der Praxis die Befestigungsfläche 24 mit vielen aktiven Speisungskreisen hinterlegt sein, deren HF- Magnetfeld etwa eine Fingerbreite (bis zu einigen cm, typischerweise von bis zu ca. 3 cm) über die Befestigungsfläche 24 hinausreicht. Aufgesetzte Leuchtmodule werden daraus ihre elektrische Versorgungsenergie entnehmen können. Das physikalische Prinzip hinter dieser Energieübertragung ist vorzugsweise die schwache resonante (magnetische) Kopplung von Schwingkreisen. Schwingen zwei Schwingkreise synchron, so kann mit relativ wenig Kopplungsgrad noch eine ansehnliche Leistung übertragen werden. Der geringe Kopplungsgrad lässt die beachtliche Entfernung von einigen cm der zwei resonant gekoppelten Schwingkreisspulen zu.
Die seitliche Ausdehnung des speisefähigen Bereichs auf der Befestigungsfläche 24 ist pro Speisespule 14 auf einige cm seitlich über die Spule 14 hinaus begrenzt, z. B. auf bis zu 5 cm. Jedoch ist der Leuchtmittelträger nicht darauf beschränkt, vielmehr können auch andere Konfigurationen verwendet werden, z. B. mit größerer oder kleinerer Sendespule, hö- herer oder geringerer Sendeleistung, mehr oder weniger Wicklungsgruppen usw. wodurch sich auch der Speisungsabstand verringern oder vergrößern kann.
Je nach Anordnung können auf der Befestigungsfläche 24 Berei- che von der Speisung ausgenommen werden, und zwar am günstigsten nahe den Enden des stabförmigen Teils des Magnetkerns 19 der Speisespule 14. Somit kann sichergestellt werden, dass Leuchtmodule 4,5,6,15 immer auf der Befestigungsfläche 24 verbleiben können, und zwar auch in dem Fall, dass sie nicht oder nur schwach leuchten sollen.
FIG 4 zeigt in Aufsicht eine Skizze des Position der Spule 14 mit Kern 19 (gestrichelt gezeichnet) in Bezug zu Spule 16 mit Kern 20 (durchgängige Linie) aus FIG 3 bei maximaler Leistungsübertragung (FIG 4A) und minimaler Leistungsübertragung (FIG 4B) .
Das HF-Magnetfeld, das über die Befestigungsfläche 24 dringt, ist im Hauptteil parallel zur Längsachse des speisenden fer- romagnetischen (Stab-) Kerns 19 gerichtet. Wird der empfangende, stabförmige Magnetkern 20 dazu parallel ausgerichtet, wie in FIG 4A gezeigt, liegt maximale Kopplung und somit auch maximale Leistungsübertragung vor.
Dreht man nun den empfangenden Stabmagnetkern 20 aus der Parallelausrichtung weg, sinkt die Kopplung ab etwa 45° stark ab und erreicht bei 90°, was in FIG 4B gezeigt ist, nahezu Null und mit ihr auch die übertragene Leistung. Durch diese Kopplungsänderung, die durch die Drehung des Leuchtmittels 15 bzw. dessen Kerns 20 hervorgerufen wird, kann die Leuchtkraft bzw. die Helligkeit des Leuchtmittels 15 von einem Maximal- wert bis auf Null manuell eingestellt werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Bezugs zeichenliste
1 Leuchtmittelträger
2 Speisungs-Schwingkreis 3 Quellgenerator
4 Leuchtmittel
5 Leuchtmittel
6 Leuchtmittel 8 Spule 9 hochfrequentes Magnetfeld
10 Empfänger-Schwingkreis
11 Empfänger-Schwingkreis
12 Leuchtmittelträger
13 Schwingkreis 14 Doppelspule
15 Leuchtmittel
16 Doppelspule
17 Wicklung
18 Wicklung 19 Kern
20 Kern
21 Bein
22 Bein
23 Magnetfolie 24 Befestigungsfläche
Ck Kondensator
Cp Kondensator

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtmittel (4;5;6;15) mit mindestens einem Empfanger (10; 11; 16) zum drahtlosen Abgriff von Energie aus einem Wech- selfeld (9) und mit mindestens einer Lichtquelle, die mit dem Empfanger (10; 11; 16) zum Abgriff elektrischer Leistung verbunden ist, wobei das Leuchtmittel (15) eine flachige magnetische oder magnetisierbare Haftflache aufweist.
2. Leuchtmittel nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Lichtquelle die elektrische Leistung über mindestens eine Spule abgreift.
3. Leuchtmittel (4; 5; 6; 15) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Empfanger (10; 11; 16) mindestens einen Schwingkreis
(11;11) umfasst.
4. Leuchtmittel (4; 5; 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine weiß oder farbig leuchtende Leuchtdiode aufweist.
5. Leuchtmittel (4; 5; 6; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das bei zumindest einer Frequenz in einem Frequenzbereich zwischen 100 KHz und 100 MHz, insbesondere zwi- sehen 100 KHz und 5 MHz, betreibbar ist.
6. Leuchtmittel (4; 5; 6; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Empfanger (10; 11; 16) bezüglich einer Richtung eines daran angelegten zumindest magnetischen Felds (9) empfindlich ist.
7. Leuchtmitteltrager (1;12) mit einer Befestigungsflache (24) zur Befestigung eines Leuchtmittels (4 ; 5; 6; 15) , insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtmitteltrager (1;12) mindestens einen Sender (2;3) zur
Abstrahlung eines Wechselfelds (9) durch die Befestigungsflache (24) aufweist und mindestens eine, insbesondere flexible, Magnetfolie (23) umfasst, deren magnetische Oberfläche die Befestigungsfläche (24) darstellt.
8. Leuchtmittelträger (1;12) nach Anspruch I1 welcher meh- rere flächig verteilte Sender (2; 3) aufweist, die insbesondere im Wesentlichen parallel zur Befestigungsfläche (24) angeordnet sind.
9. Leuchtmittelträger (1;12) nach Anspruch 7 oder 8, dessen Befestigungsfläche (24) mindestens einen durch den mindestens einen Sender (2; 3) gespeisten Bereich und mindestens einen ungespeisten Bereich aufweist.
10. Leuchtmittelträger (1;12) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem der mindestens eine Sender (2; 3) frequenz- durchstimmbar ist.
11. Leuchtmittelträger (1;12) nach einem der Ansprüche 7 bis
10, bei dem der mindestens eine Sender (2; 3) ein gerichtetes Wechselfeld (9) abstrahlt.
12. Leuchtmittelträger (1;12) nach einem der Ansprüche 7 bis
11, bei dem der mindestens eine Sender (2; 3) einen resonanten Schwingkreis (2) umfasst.
13. Leuchtmittelträger (1;12) nach einem der Ansprüche 7 bis
12, bei welchem der Sender in einem Frequenzbereich zwischen 100 KHz und 100 MHz, insbesondere zwischen 100 KHz und 5 MHz, betreibbar ist.
14. Leuchtmittelträger (1;12) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei welchem die Leuchtmittel ) 4; 5; 6; 15) nur bis zu einem Abstand von 5 cm von der Befestigungsfläche (24) mit Energie versorgt werden.
15. System mit mindestens einem Leuchtmittelträger (1;12) nach Anspruch 10 und mindestens zwei Leuchtmitteln (4; 5; 6; 15) nach Anspruch 3, wobei eines der zwei Leuchtmittel (4; 5; 6; 15] einen Schwingkreis (10; 11) mit einer ersten Resonanzfrequenz aufweist und das andere der zwei Leuchtmittel (4; 5; 6; 15) einen Schwingkreis (10; 11) mit einer zweiten Resonanzfrequenz aufweist, wobei sich die erste Resonanzfrequenz und die zweite Resonanzfrequenz unterscheiden.
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