EP2473007B1 - LED-Modul zur passiven Lichtstromstabilisierung - Google Patents

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EP2473007B1
EP2473007B1 EP20110196004 EP11196004A EP2473007B1 EP 2473007 B1 EP2473007 B1 EP 2473007B1 EP 20110196004 EP20110196004 EP 20110196004 EP 11196004 A EP11196004 A EP 11196004A EP 2473007 B1 EP2473007 B1 EP 2473007B1
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EP
European Patent Office
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led
leds
led module
constant
luminous flux
Prior art date
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EP20110196004
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English (en)
French (fr)
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EP2473007A1 (de
Inventor
Stephan Ebner
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Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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    • 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
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules

Definitions

  • the invention relates to an LED module, an LED lamp, an LED lamp and an LED system, which are designed for passive luminous flux stabilization, and a method for passive luminous flux stabilization.
  • an LED chip Under LED is described in the invention an LED chip. This can be mounted in various ways on a support element of the LED module. For example, it is known to arrange LEDs according to the chip on board technology (COB) directly on a module either "face-up” or “face-down". However, other types of mounting are known in which the LED is designed, for example, as a so-called suface-mounted device (SMD), the present invention being based on all the above-mentioned and further known mounting variants.
  • COB chip on board technology
  • SMD suface-mounted device
  • a potting compound may be arranged on the module, which surrounds the LED chip. Accordingly, the LED chip may be encapsulated by potting compound.
  • This potting compound is preferably made of liquid plastic in the form of epoxy or silicone and is applied by means of a dispensing method on the module. Instead of the potting compound or in addition to a mechanical protection of the LEDs can be provided. This can be applied directly to the LED module. For example, so-called globe tops, so applied by dispensing potting compounds may be provided which surround the LED.
  • a constant current LED will increase in light output as the temperature increases be dropped; ie the luminous flux decreases with increasing temperature. If, however, the LED is operated at a constant voltage, the light output increases with increasing temperature; ie the luminous flux increases with increasing temperature (cf. Fig. 1 ). In the aforementioned cases thus takes place an opposite change in the luminous flux with increasing (operating) temperature. Since the change in luminous flux causes a change in the sensation of light, in luminaires with constant-current-driven LEDs or constant-voltage-driven LEDs, an active luminous flux stabilization is carried out on the basis of the temperature-dependent emission behavior of the LEDs in accordance with the respective operating modes. For this purpose, an active control loop and / or an external control are necessary in order to keep the luminous flux constant over the changing temperature.
  • an optoelectronic device with a first LED and a second LED is known in which an intensity stabilization of the light emitted by the second LED is effected.
  • the invention describes an LED module for a passive luminous flux stabilization comprising at least two similar LEDs, wherein at least one first constant current LED is operable and at least one second constant-voltage LED is operable such that the jointly emitted luminous flux of the LEDs of the LED module over a predetermined temperature range is substantially constant.
  • the invention thus makes use of the two opposing effects mentioned in the introduction in order to form an LED module which achieves substantially the same, ie a preferably unchanged, light output (luminous flux) even over a wide temperature range.
  • LEDs are operated on the one hand at constant current and other LEDs at a constant voltage.
  • the LED module for this purpose has means for operating the LEDs at constant current and constant voltage. Consequently, there is an over the entire predetermined temperature range, for example.
  • the operating temperature range a nearly constant jointly emitted luminous flux of the LEDs of the LED module.
  • a passive luminous flux stabilization of several, preferably the same LEDs is achieved.
  • the LEDs are thereby operated at the same temperature level, that is, for example, on the same circuit board.
  • the LEDs in groups (for example, separated by constant current operated LEDs and constant voltage operated LEDs) or individually or in modules to operate at different temperature levels. This can be achieved, for example, either by arrangement on different printed circuit boards and / or by different cooling of the respective LEDs or LED groups on a printed circuit board.
  • the ratio of the number of constant-current-driven LEDs to the number of constant-voltage-driven LEDs corresponds to the ratio of the change in the luminous flux of the respective LEDs (that is, on the one hand, the constant-current-driven LEDs and, on the other hand, the constant-voltage-driven LEDs) over the predetermined temperature range.
  • the ratio of the number of LEDs operating at constant voltage and constant current can be adjusted such that the decrease in the luminous flux of the LEDs, which are operated at constant current, due to the temperature rise, is due to the increase in the luminous flux of the LEDs , which are operated at a constant voltage is compensated.
  • the number of respective LEDs can thus be adapted particularly precisely such that the light output remains constant.
  • the ratio of constant voltage driven LED to constant current operated LEDs is 1: n, more preferably 1: 3, further preferably 1: 4.
  • Such LED groups could be arranged repeatedly (for example within a luminaire) become.
  • the constant-current-driven LEDs and the constant-voltage-driven LEDs are arbitrarily stackable, that is, in an LED module, the aforementioned LED groups (m: n) can be simply or repeatedly provided. In this way, a predetermined total luminous flux can be achieved in a simple manner.
  • the LED module may comprise LEDs of different types, wherein for each LED type at least a first constant current LED is operable and at least one second LED is operable with constant voltage such that the jointly emitted luminous flux of the LEDs of a type over a predetermined temperature range in the Is essentially constant.
  • each LED type at least a first constant current LED is operable and at least one second LED is operable with constant voltage such that the jointly emitted luminous flux of the LEDs of a type over a predetermined temperature range in the Is essentially constant.
  • both luminous flux curves are substantially linear over the temperature of the respective LEDs.
  • the LEDs preferably comprise blue or green LEDs; however, they may also include other monochromatic LEDs, such as red or yellow LEDs.
  • indium gallium nitride InGaN
  • GaP gallium phosphide
  • GaAsP gallium arsenide phosphide
  • color conversion material and / or scattering particles are distributed over the space in the emission direction of the LEDs.
  • the previously described Potting compound containing the color conversion particles and / or the scattering particles are distributed over the space in the emission direction of the LEDs.
  • the previously described Potting compound containing the color conversion particles and / or the scattering particles are distributed over the space in the emission direction of the LEDs.
  • the radiation emitted by the LED is thus partially absorbed and radiation in another wavelength range, usually at longer wavelengths, emitted.
  • the color conversion particles which are preferably contained in the potting compound surrounding the LED, the light is thus at least partially converted into light of a higher (or lower) wavelength.
  • red light can be easily generated by means of a UV LED or a blue LED and used in a LED module with passive luminous flux stabilization. For red LEDs, this would be difficult to implement because of the progression of the two constant current and constant voltage curves of the luminous flux versus temperature.
  • UV radiation emitted by the LED may be "converted" to ("visible") light by phosphor particles.
  • an LED module is known with an LED that emits blue light and fluorescent in the form of fluorescent particles that partially absorb the blue light emitted by the LED and emits yellow light, so to speak, blue light in yellow or "yellowish” Convert light.
  • phosphor which converts blue light into green or “greenish” or red or “reddish” light.
  • RGB LED modules or general multi-color systems can be realized in which the luminous flux is stabilized in the passive path described above.
  • the phosphor used is usually particles of fluorescent material.
  • the fluorescence and phosphorescence processes summarized under the generic term “luminescence” are described in this application (for the sake of simplicity) by the term “fluorescent".
  • the present invention is not limited to LEDs of a particular wavelength or mounting type.
  • any monochromatic LED can be arranged on the LED module.
  • a red-emitting LED may be mounted on the LED module, which is surrounded by potting compound with or without color conversion particles.
  • LEDs which are enclosed with potting compounds with different color conversion particles can be arranged on the LED module.
  • An advantage of the LED module according to the invention is also that in a method for passive luminous flux stabilization, a predetermined constant operating point of the luminous flux of the LED module can be adjusted independently of the operating temperature and ambient temperature by a suitable choice of the operating current and / or the operating voltage.
  • the operating point for the final lighting achieved can be set to a value at which a particularly good and efficient light output is achieved. As a result, the efficiency can be increased again.
  • the invention comprises an LED lamp with an LED module of the type described above.
  • the LED lamp is a retrofit LED lamp and has mechanical and electrical connecting parts corresponding to halogen lamps, compact fluorescent lamps or incandescent lamps.
  • the LED module can be used as a conventional lamp, for example, in each lamp. Consequently, the invention also includes an LED lamp with an LED module or a LED lamp of the type described above.
  • the invention further describes an LED system comprising an LED module or an LED lamp or an LED lamp of the type described above, wherein the system further comprises a current source for operating the at least one first LED with a constant current and a voltage source for operating the at least one second LED with a constant voltage.
  • FIG. 1 shows a luminous flux curve over the temperature of an LED, as can be used in the LED module according to the invention.
  • the two curves shown show on the one hand the curve of the LED at constant current and on the other hand the curve of the same LED at constant voltage.
  • I 350mA
  • Luminous flux (T max, constant current) and luminous flux (T min, constant current) correspond to the luminous flux of the LED operated at constant current on the one hand at the lower end of the temperature range, ie at the lowest (the minimum) temperature (T min ), and on the other hand at the upper end the temperature range, ie at a maximum temperature (T max ).
  • luminous flux (T max, constant voltage ) and luminous flux (T min, constant voltage ) correspond to the luminous flux of the LED operated at constant voltage on the one hand at the lower end of the temperature range, ie at the lowest temperature (T min ), and on the other hand at the upper end of the temperature range , ie at a maximum temperature (T max ).
  • an LED module with at least two similar LEDs wherein at least one first constant-current LED and at least one second constant-voltage LED are simultaneously operated. This happens in such a way that the jointly emitted luminous flux of the LEDs of the LED module is and remains substantially constant over a predetermined temperature range.
  • the predetermined temperature range preferably corresponds to the operating temperature range or at least the operating temperature range.
  • the number of constant current operated LEDs is preferably different from the number of constant voltage driven LEDs. This preferably depends on the ratio of the number of constant current operated LEDs to the number of constant voltage operated LEDs, which corresponds to the ratio of the change in luminous flux of the respective LEDs over the predetermined temperature range.
  • the ratio of the constant voltage driven LEDs to the constant current driven LEDs is preferably m: n, where "m" and "n" are selected from the range of natural numbers other than zero according to the LED type. How to determine the values for the LED ratio will be described below.
  • the two magnitudes "x" and "y” are preferably set in relation to one another and the LED module is provided with a number of constant current-operated LEDs and a Number of constant-voltage operated LEDs operated, the ratio of which corresponds to the ratio of the change in the luminous flux of the respective LEDs over the predetermined temperature range.
  • y .DELTA.T / x .DELTA.T LED ratio ⁇ a ⁇ ⁇ ltnis
  • the luminous flux increase of one LED unit operated with constant voltage and the luminous flux decrease of the other LED unit operated with constant current are at best raised to or substantially.
  • the LED module regardless of the temperature of the LEDs or the ambient temperature, the LED module always emits the same luminous flux without the need for an active luminous flux stabilization, ie without an active control circuit and / or an external control.
  • the ratio of the results for the LED module according to the first embodiment using constant voltage driven LEDs and constant current driven LEDs to achieve the best possible luminous flux stabilization is dependent on the type of LED and is generally m: n, preferably 1: n, more preferably 1: 3 (such as in the first embodiment), more preferably 1: 4.
  • the LEDs 3, 4 are preferably randomly stackable in the corresponding ratio in order to achieve a predetermined total luminous flux. It is therefore also possible to combine several LED groups with the ratio m: n corresponding to one LED module.
  • the operating temperature of the LEDs has little or no effect on the common color due to their combination.
  • FIG. 3 is exemplary of the first embodiment
  • FIG. 2 a simplified circuit diagram for an inventive LED module 1 shown.
  • the LED module 1 has three constant-current-driven LEDs 3 and a constant-voltage-driven LED 4.
  • the LED module 1 has means for operating the LEDs 3, 4 at constant current or constant voltage.
  • the constant-current-driven LEDs 3 are operated by a constant current source 5, while the constant-voltage-driven LED 4 is operated by a constant voltage source 6.
  • the current source 5 and the voltage source 6 are preferably adjustable to a constant value to allow adjustment of the operating point of the LED group to optimize the luminous efficiency.
  • any desired LED chip and any combinations of LED chips can be used, preferably green or blue LEDs.
  • the luminous flux curve of the LEDs is substantially linear over temperature.
  • the LED chips of the constant current driven LEDs 3 and the constant voltage driven LEDs 4 may have the same or different types of LEDs. If the constant-current-driven LEDs 3 and the constant-voltage-operated LEDs 4 comprise a plurality of LED chips, these are preferably in the respective group (ie for constant current and for constant voltage) of the same LED type, but may also differ depending on the requirement for color tone and the like.
  • the module can also have LEDs 3, 4 of different types, wherein preferably at least one first LED 3 can be operated simultaneously with constant current for each LED type and at least one second LED 4 can be operated with constant voltage such that the jointly emitted luminous flux of the LEDs 3 4 of a type is substantially constant over a predetermined temperature range.
  • the LEDs can furthermore be provided with a color conversion material and / or scattering particles distributed in the emission direction of the LED and over the space, which are preferably arranged in a potting compound above the LED chip.
  • the LEDs are operated at the same or different temperature levels.
  • the LEDs can be arranged on the same or different circuit boards and / or cooled differently.
  • the LED module 1 with the power source 5 and the voltage source 6 is detachably connected, for example, these can be plugged or screwed. If the LED module 1 is arranged in an LED lamp or LED lamp, then the connection to the current source 5 and the voltage source 6 can also be made via connecting elements of the LED module 1 or the LED lamp.
  • the LED module is preferably arranged in an LED lamp or designed as an LED lamp, which is particularly preferably designed as a retrofit LED lamp having mechanical and electrical connecting parts (lamp socket) corresponding to halogen lamps, compact fluorescent lamps or incandescent lamps.
  • LED system S The combination of LED module 1 or LED lamp or LED lamp with a power source 5 and a voltage source 6 is referred to as LED system S in the context of this invention.
  • LED system S1 comprising an LED module 1 and a power source 5 and a voltage source 6 is shown, wherein the to the Reference numeral "S" attached number (here "1") denotes the respective embodiment (here, the first embodiment).
  • the LED lamp may include any type of lights, such as outdoor lights (for example, facade lights or street lights) or industrial lights or lights in sales areas and the like.
  • a constant light level luminous flux
  • the operating temperature and room temperature for example, refrigerator, storage, sales area
  • FIG. 4 shows an LED module 10 (or its circuit diagram) according to a second embodiment
  • FIG. 5 an LED module 100 (or its circuit diagram) according to a third embodiment.
  • the comments made to the first embodiment also apply to the second and third embodiments, so that reference is made to the above statements to avoid repetition.
  • the reference numerals of corresponding features are retained.
  • the ratio of the constant-voltage driving LEDs 4 and the constant current driving LEDs 3 to be used for the LED module 10 is 1: 4 according to the second embodiment. This is due to the type of LED, for which a corresponding ratio results using equations (1) to (3).
  • the luminous flux for this LED type remains constant at a ratio of 1: 4 constant-voltage-driven and constant-current-driven LEDs over a predetermined temperature range, which preferably corresponds to the operating temperature range.
  • LED module 10 and power source 5 and voltage source 6 forms an LED system S2 according to the second embodiment.
  • FIG. 5 Figure 4 shows an LED module 100 having a plurality (two in the example shown) of LED groups 101, 102; here, for example, in each case corresponding to the LED module 10.
  • the LED groups 101, 102 are formed identically.
  • the module may have LEDs 3, 4 of different types, wherein at least one first LED 3 with constant current is preferably operable for each LED type and at least one second LED 4 is operable with constant voltage such that the jointly emitted luminous flux of the LEDs 3, 4 of a type is substantially constant over a predetermined temperature range.
  • Even LED groups of different LED types can be stacked as desired.
  • a predetermined total luminous flux of the LED module 100 or the LED lamp or LED lamp can be achieved.
  • the number of stackings of the LEDs 3, 4 or of the LED groups 101, 102 is not limited by the invention and results from the desired total luminous flux.
  • the invention is not limited to a particular ratio of constant current operated LEDs 3 to constant voltage operated LEDs 4; This depends in particular on the respectively selected LED type and the predetermined temperature range.
  • the optimum ratio can be determined by the above equation (3).
  • LED module 1 10, 100 or LED lamp or LED lamp and power source (s) 5 and voltage source (s) 6 forms the LED system S.
  • LEDs or LED groups can be operated at a single temperature level (for example on a printed circuit board) or at different temperature levels, the latter being achieved by arranging the LEDs or LED groups on different printed circuit boards and / or by cooling the LEDs or LED differently Groups can be realized.
  • the LED module 1, 10, 100 can be designed as a pure LED module or as an LED lamp or as an LED light.
  • the at least one first LED 3 is operated with constant current and the at least one second LED 4 is operated simultaneously with constant voltage.
  • the LED lamp or the LED light form an LED system S.
  • the jointly emitted luminous flux of the LEDs 3, 4 of the LED module 1, 10, 100 remains substantially constant over a predetermined temperature range.
  • a ratio of the constant-voltage operated LEDs 4 to the constant-current LEDs 3 of m: n, preferably 1: n, more preferably 1: 3, is generally obtained more preferably 1: 4.
  • the LEDs 3, 4 are preferably operated at the same temperature level, but can for example also be operated at different temperature levels. This can be done by arranging the LEDs 3, 4 or LED groups 101, 102 on one or different printed circuit boards or by different cooling of the LEDs 3, 4 or LED groups 101, 102.
  • one or more current sources 5 and voltage sources 6 may be provided, which together with the LED module 1, 10, 100 or the LED lamp or the LED light, the LED system S form.
  • the invention is not limited to the above embodiments and embodiments of the embodiments.
  • the embodiments including their properties and their features are arbitrarily combinable.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein LED-Modul, eine LED-Lampe, eine LED-Leuchte sowie ein LED-System, die für eine passive Lichtstromstabilisierung ausgebildet sind, sowie ein Verfahren zur passiven Lichtstromstabilisierung.
  • Unter LED wird im Rahmen der Erfindung ein LED-Chip beschrieben. Dieser kann in verschiedener Weise auf einem Trägerelement des LED-Moduls montiert sein. So ist beispielsweise bekannt, LEDs entsprechend der Chip on board Technologie (COB) unmittelbar auf einem Modul entweder "Face-Up" oder "Face-Down" anzuordnen. Bekannt sind allerdings auch andere Montagevarianten, bei denen die LED beispielsweise als sog. suface-mounted device (SMD) ausgebildet ist, wobei sich die vorliegende Erfindung auf alle oben genannten und weiter bekannten Montagevarianten bezieht.
  • Zudem kann eine Vergussmasse auf dem Modul angeordnet sein, welche den LED-Chip umgibt. Dementsprechend kann der LED-Chip von Vergussmasse eingekapselt sein. Diese Vergussmasse besteht vorzugsweise aus flüssigem Kunststoff in Form von Epoxidharz oder aus Silikon und wird mit Hilfe eines Dispens-Verfahrens auf das Modul aufgetragen. An Stelle der Vergussmasse oder zusätzlich dazu kann ein mechanischer Schutz der LEDs vorgesehen sein. Dieser kann direkt auf dem LED-Modul aufgebracht sein. Beispielsweise können sogenannte Globe-Tops, also durch Dispensen aufgebrachte Vergussmassen vorgesehen sein, welche die LED umgeben.
  • Es ist im Allgemeinen bekannt, dass eine bei konstantem Strom betriebene LED bei zunehmender Temperatur in ihrer Lichtabgabe be abfällt; d.h. der Lichtstrom nimmt mit steigender Temperatur ab. Wird hingegen die LED bei einer konstanten Spannung betrieben, so steigt die Lichtabgabe mit steigender Temperatur an; d.h. der Lichtstrom nimmt mit steigender Temperatur zu (vgl. Fig. 1). In den vorgenannten Fällen findet somit eine gegenläufige Veränderung des Lichtstromes bei steigender (Betriebs-)Temperatur statt. Da die Veränderung des Lichtstromes eine Veränderung des Lichtempfindens bewirkt, wird in Leuchten mit konstantstrombetriebenen LEDs oder konstantspannungsbetriebenen LEDs eine aktive Lichtstromstabilisierung auf Grundlage des temperaturabhängigen Emissionsverhaltens der LEDs entsprechend den jeweiligen Betriebsarten durchgeführt. Hierzu sind ein aktiver Regelkreis und/oder eine externe Steuerung notwendig, um den Lichtstrom über der sich ändernden Temperatur konstant zu halten.
  • Aus der DE 10 2008 057 347 A1 ist eine optoelektronische Vorrichtung mit einer ersten LED und einer zweiten LED bekannt, bei der eine Intensitätsstabilisierung des von der zweiten LED abgestrahlten Lichts bewirkt wird.
  • Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, den Lichtstrom von LED-Modulen bzw. LED-Leuchten im Wesentlichen konstant zu halten, ohne dass hierfür aktiv die LEDs gedimmt bzw. in ihrer Helligkeit verändert werden müssen, also ohne die Notwendigkeit einer aktiven Lichtstromstabilisierung.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
  • Die Erfindung beschreibt ein LED-Modul für eine passive Lichtstromstabilisierung aufweisend wenigstens zwei gleichartige LEDs, wobei gleichzeitig wenigstens eine erste LED mit Konstantstrom betreibbar ist und wenigstens eine zweite LED mit Konstantspannung betreibbar ist derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs des LED-Moduls über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist.
  • Die Erfindung macht sich somit die beiden einleitend genannten gegensätzlichen Effekte zu Nutze, um ein LED-Modul zu bilden, welches auch über einen großen Temperaturbereich im Wesentlichen die gleiche, also eine vorzugsweise unveränderte Lichtabgabe (Lichtstrom) erzielt. Hierzu werden LEDs einerseits bei konstantem Strom und andere LEDs bei konstanter Spannung betrieben. Erfindungsgemäß weist das LED-Modul hierzu Mittel zum Betreiben der LEDs bei Konstantstrom und Konstantspannung auf. Es ergibt sich folglich ein über den gesamten vorbestimmten Temperaturbereich, bspw. den Betriebstemperaturbereich, ein nahezu konstanter gemeinsam emittierter Lichtstrom der LEDs des LED-Moduls. Auf diese Weise kann ohne die Verwendung aktiver Lichtstromstbilisierungsmittel ein vorbestimmter und konstanter Lichtstrom des LED-Moduls erzielt werden, so dass unabhängig von der Betriebs- oder Umgebungstemperatur immer derselbe Lichtstrom vorliegt; also eine passive Lichtstromstabilisierung über den gesamten Temperaturbereich. Das menschliche Auge nimmt folglich auch bei sich ändernder Betriebs- oder Umgebungstemperatur immer dieselbe Lichtfarbe und vor allem Lichtstärke wahr. Es kann somit verhältnismäßig kostengünstig, insbesondere ohne die Notwendigkeit eines aktiven Regelkreises und/oder einer externen Steuerung, eine nahezu konstante Lichtabgabe (gemeinsam emittierter Lichtstrom) der LEDs über einen großen Temperaturbereich erzielt werden. Im Vergleich zu aktiven Regelkreisen wird ferner die Effizienz erhöht.
  • Somit wird eine passive Lichtstromstabilisierung mehrerer, vorzugsweise gleicher LEDs erzielt. Vorzugsweise werden die LEDs dabei auf demselben Temperaturniveau, also beispielsweise auf derselben Leiterplatte, betrieben. Es ist jedoch auch denkbar, zum Erzielen eines bestimmten Lichtstroms oder Farbtons, die LEDs gruppenweise (bspw. getrennt nach konstantstrombetriebenen LEDs und konstantspannungsbetriebenen LEDs) oder einzeln oder modulweise auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zu betreiben. Dies kann beispielsweise entweder durch Anordnung auf unterschiedlichen Leiterplatten und/oder durch unterschiedliche Kühlung der jeweiligen LEDs oder LED-Gruppen auf einer Leiterplatte erzielt werden.
  • Es ist denkbar, dass eine oder beide Gruppen (Konstantspannung und Konstantstrom) mehr als eine LED aufweisen, je nachdem wie das Verhältnis zwischen beiden Gruppen gewählt werden muss. Die Anzahl der konstantstrombetriebenen LEDs ist vorzugsweise verschieden zu der Anzahl der konstantspannungsbetriebenen LEDs. Erfindungsgemäß entspricht das Verhältnis der Anzahl der konstantstrombetriebenen LEDs zu der Anzahl konstantspannungsbetriebenen LEDs dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs (also einerseits der konstantstrombetriebenen LEDs und andererseits der konstantspannungsbetriebenen LEDs) über dem vorbestimmten Temperaturbereich. Folglich kann das Verhältnis der Anzahl der LEDs, die bei Konstantspannung und bei Konstantstrom betrieben werden, derart abgestimmt werden, dass der sich durch die den Temperaturanstieg ergebende Abfall des Lichtstroms der LEDs, die bei konstantem Strom betrieben werden, durch den Anstieg des Lichtstromes der LEDs, welche bei konstanter Spannung betrieben werden, ausgeglichen wird. Die Anzahl der jeweiligen LEDs kann somit besonders genau derart angepasst werden, dass die Lichtabgabe konstant bleibt.
  • Falls möglich wird beispielsweise eine Gruppe von LEDs derart realisiert, dass das Verhältnis m zu n beträgt (mit m = 1, 2, 3, ..., ∞; n = 1, 2, 3, ..., ∞). Vorzugsweise beträgt das Verhältnis konstantspannungsbetriebene LED zu konstantstrombetriebenen LEDs 1:n, besonders vorzugsweise 1:3, ferner besonders vorzugsweise 1:4. Derartige LED-Gruppen könnten wiederholt (bspw. innerhalb einer Leuchte) angeordnet werden. Dazu sind die konstantstrombetriebenen LEDs und die konstantspannungsbetriebenen LEDs beliebig stapelbar, dass heißt, in einem LED-Modul können die vorgenannten LED-Gruppen (m:n) einfach oder mehrfach vorgesehen sein. Auf diese Weise kann ein vorbestimmter Gesamtlichtstrom auf einfache Weise erreicht werden.
  • Das LED-Modul kann LEDs unterschiedlicher Typen aufweisen, wobei für jeden LED-Typ gleichzeitig wenigstens eine erste LED mit Konstantstrom betreibbar ist und wenigstens eine zweite LED mit Konstantspannung betreibbar ist derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs eines Typs über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist. Somit wird auch bei Verwendung unterschiedlicher LED-Typen, bspw. zum Erreichen einer vorbestimmten Lichtfarbe, der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs über den gesamten Temperaturbereich konstant gehalten.
  • Vorzugsweise sind beide Lichtstromkurven (also die Lichtstromkurven der konstantstrombetriebenen LEDs und der konstantspannungsbetriebenen LEDs) über der Temperatur der jeweiligen LEDs im Wesentlichen linear. Dies ist beispielsweise bei blauen und grünen LEDs an sich schon hinreichend erfüllt, so dass die LEDs vorzugsweise blaue oder grüne LEDs umfassen; sie können jedoch auch andere monochromatische LEDs aufweisen, beispielsweise rote oder gelbe LEDs.
  • Als Halbleitermaterialien werden beispielsweise für blaue LEDs Indiumgalliumnitrid (InGaN), für grüne LEDs Galliumphosphid (GaP), und für rote LEDs Galliumarsenidphosphid (GaAsP) verwendet.
  • Besonders vorzugsweise sind in Abstrahlrichtung der LEDs Farbkonversionsmaterial und/oder Streupartikel über den Raum verteilt angeordnet. Hierzu kann beispielsweise die zuvor beschriebene Vergussmasse die Farbkonversionspartikel und/oder die Streupartikel enthalten. Die von der LED ausgesandte Strahlung wird somit zum Teil absorbiert und Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich, in der Regel bei größeren Wellenlängen, ausgesendet. Durch die Farbkonversionspartikel, welche vorzugsweise in der die LED umgebende Vergussmasse enthalten sind, wird somit das Licht wenigstens teilweise in Licht einer höheren (bzw. niedrigeren) Wellenlänge konvertiert. Auf diese Weise kann auch rotes Licht einfach mittels einer UV-LED oder einer blauen LED erzeugt und in einem LED-Modul mit passiver Lichtstromstabilisierung eingesetzt werden. Bei roten LEDs wäre dies aufgrund des Verlaufs der beiden Kurven für Konstantstrom und Konstantspannung des Lichtstroms über der Temperatur nur schwer umsetzbar.
  • Beispielsweise kann UV-Strahlung, die von der LED ausgesendet wird, durch Leuchtstoffteilchen in ("sichtbares") Licht "umgewandelt" werden. Ferner beispielsweise ist ein LED-Modul mit einer LED bekannt, die blaues Licht aussendet und Leuchtstoff in Form von fluoreszierenden Teilchen aufweist, die das von der LED ausgesendete blaue Licht teilweise absorbieren und gelbes Licht aussendet, also sozusagen blaues Licht in gelbes oder "gelbliches" Licht umwandeln. Es ist in diesem Zusammenhang auch Leuchtstoff bekannt, der blaues Licht in grünes bzw. "grünliches" oder rotes bzw. "rötliches" Licht umwandelt. Auch eine Kombination entsprechender Leuchtstoffe ist bekannt. Auf diesem Wege können RGB-LED-Module bzw. allgemein Mehrfarbsysteme realisiert werden, bei denen auf dem zuvor beschriebenen passiven Weg der Lichtstrom stabilisiert wird.
  • Als Leuchtstoff werden üblicherweise Teilchen aus fluoreszierendem Material verwendet. Die unter dem Oberbegriff "Lumineszenz" zusammengefassten Fluoreszenz- und Phosphoreszenz-Prozesse sind in dieser Anmeldung (der Einfachheit halber) unter dem Begriff "fluoreszierend" beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf LEDs einer bestimmten Wellenlänge oder Montageart. Im Rahmen der Erfindung kann jede beliebige monochromatische LED auf dem LED-Modul angeordnet sein. Beispielsweise kann auch eine rot emittierende LED auf dem LED-Modul angebracht sein, welche mit Vergussmasse mit oder ohne Farbkonversionspartikeln umgeben ist. Zudem können LEDs, welche mit Vergussmassen mit unterschiedlichen Farbkonversionspartikeln umschlossen sind auf dem LED-Modul angeordnet sein.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen LED-Moduls besteht auch darin, dass bei einem Verfahren zur passiven Lichtstromstabilisierung ein vorbestimmter konstanter Arbeitspunkt des Lichtstroms des LED-Moduls unabhängig von der Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur durch eine geeignete Wahl des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung eingestellt werden kann. Somit kann der Arbeitspunkt für die letztendlich erzielte Beleuchtung auf einen Wert festgesetzt werden, bei dem eine besonders gute und effiziente Lichtabgabe erzielt wird. Hierdurch kann die Effizienz nochmals gesteigert werden.
  • Ferner umfasst die Erfindung eine LED-Lampe mit einem LED-Modul der oben beschriebenen Art. Vorzugsweise ist die LED-Lampe eine Retrofit-LED-Lampe und weist mechanische und elektrische Verbindungsteile entsprechend Halogenlampen, kompakten Leuchtstofflampen oder Glühlampen auf. Auf diese Weise kann das LED-Modul als herkömmliche Lampe bspw. in jeder Leuchte eingesetzt werden. Folglich umfasst die Erfindung auch eine LED-Leuchte mit einem LED-Modul oder einer LED-Lampe der oben beschriebenen Art.
  • Die Erfindung beschreibt ferner ein LED System aufweisend ein LED-Modul oder eine LED-Lampe oder eine LED-Leuchte nach oben beschriebener Art, wobei das System ferner aufweist eine Stromquelle zum Betreiben der wenigstens einen ersten LED mit einem Konstantstrom sowie eine Spannungsquelle zum Betreiben der wenigstens einen zweiten LED mit einer Konstantspannung.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figuren der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Lichtstromkurve über der Temperatur einer LED bei Konstantstrom und bei Konstantspannung,
    Fig. 2
    Lichtstromkurve über der Temperatur einer LED bei Konstantstrom und bei Konstantspannung gemäß Figur 1 sowie mittlerer stabilisierter Lichtstrom des erfindungsgemäßen LED-Moduls gemäß einem ersten Ausfürhungsbeispiel,
    Fig. 3
    Schaltbild des erfindungsgemäßen LED-Moduls gemäß dem ersten Ausfürhungsbeispiel,
    Fig. 4
    Schaltbild eines erfindungsgemäßen LED-Moduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 5
    Schaltbild eines erfindungsgemäßen LED-Moduls gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Figur 1 zeigt eine Lichtstromkurve über der Temperatur einer LED, wie sie bei dem erfindungsgemäßen LED-Modul eingesetzt werden kann. Die beiden dargestellten Kurven zeigen zum einen die Kurve der LED bei Konstantstrom und zum anderen die Kurve derselben LED bei Konstantspannung.
  • Im gezeigten Beispiel gemäß Figur 1 wird die LED mit einem Konstantstrom von (I = 350mA) betrieben. Wie der Graphik weiter zu entnehmen ist, nimmt der emittierte Lichtstrom mit zunehmender LED Temperatur (z.B. ΔT = +50°C) während des Betriebs oder auch beeinflusst durch die Umgebungstemperatur um einen Betrag "x" ab.
  • Wird dieselbe bzw. die gleiche LED hingegen mit Konstantspannung betrieben (im gezeigten Beispiel 2,9V), so nimmt der emittierte Lichtstrom mit zunehmender LED Temperatur (z.B. ΔT = +50°C) um einen Betrag "y" vergleichbar zum Betrag "x" deutlich zu.
  • Die Werte "x" und "y" erhält man durch folgende Gleichungen: x ΔT = Lichtstrom T max ; Konstantstrom - Lichtstrom T min , Konstantstrom
    Figure imgb0001
     y ΔT = Lichtstrom T max ; Konstantspannung - Lichtstrom T min , Konstantspannung
    Figure imgb0002
  • Lichtstrom(Tmax;Konstantstrom) und Lichtstrom(Tmin;Konstantstrom) entsprechen dabei dem Lichtstrom der bei Konstantstrom betriebenen LED einerseits am unteren Ende des Temperaturbereichs, also bei der niedrigsten (der minimalen) Temperatur (Tmin), und andererseits am oberen Ende des Temperaturbereichs, also bei einer maximalen Temperatur (Tmax). In gleicher Weise entsprechen Lichtstrom(Tmax;Konstantspannung) und Lichtstrom(Tmin;Konstantspannung) dem Lichtstrom der bei Konstantspannung betriebenen LED einerseits am unteren Ende des Temperaturbereichs, also bei der niedrigsten Temperatur (Tmin), und andererseits am oberen Ende des Temperaturbereichs, also bei einer maximalen Temperatur (Tmax).
  • Um den Lichtstrom zu stabilisieren, wird erfindungsgemäß ein LED-Modul mit wenigstens zwei gleichartigen LEDs bereitgestellt, wobei gleichzeitig wenigstens eine erste LED mit Konstantstrom und wenigstens eine zweite LED mit Konstantspannung betrieben wird. Dies geschieht derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs des LED-Moduls über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist und bleibt. Der vorbestimmte Temperaturbereich entspricht vorzugsweise dem Betriebstemperaturbereich oder wenigstens dem Betriebstemperaturbereich.
  • Die Anzahl der konstantstrombetriebenen LEDs ist vorzugsweise verschieden von der Anzahl der konstantspannungsbetriebenen LEDs. Dies hängt vorzugsweise von dem Verhältnis der Anzahl der konstantstrombetriebenen LEDs zu der Anzahl der konstantspannungsbetriebenen LEDs ab, welches dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs über dem vorbestimmten Temperaturbereich entspricht. Das Verhältnis der konstantspannungsbetriebenen LEDs zu den konstantstrombetriebenen LEDs beträgt vorzugsweise m:n, wobei "m" und "n" aus dem Bereich der natürlichen Zahlen außer Null gemäß dem LED-Typ gewählt werden. Wie die Werte für das LED Verhältnis bestimmt werden, wird im Folgenden beschrieben.
  • Um den gemeinsam emittierten Lichtstrom der LEDs des LED-Moduls über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant zu halten, werden vorzugsweise die beiden Beträge "x" und "y" ins Verhältnis zueinander gesetzt und das LED-Modul wird mit einer Anzahl konstantstrombetriebenen LEDs und einer Anzahl konstantspannungsbetriebenen LEDs betrieben, deren Verhältnis dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs über dem vorbestimmten Temperaturbereich entspricht. Allgemein ergibt sich daraus folgende Gleichung: y ΔT / x ΔT = LED Verh ⁢ a ¨ ⁢ ltnis
    Figure imgb0003
  • Somit heben sich die Lichtstromzunahme der einen LED bzw. LED-Einheit, die mit Konstantspannung betrieben wird, und die Lichtstromabnahme der anderen LED bzw. LED-Einheit, die mit Konstantstrom betrieben wird, bestenfalls auf oder im Wesentlichen auf. Auf diese Weise emittiert das LED-Modul unabhängig von der Temperatur der LEDs oder der Umgebungstemperatur immer denselben Lichtstrom, ohne die Notwendigkeit einer aktiven Lichtstromstabilisierung, also ohne einen aktiven Regelkreis und/oder eine externe Steuerung. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist dieser Lichtstrom für eine LED entsprechend der Lichstromkurven der Figur 1 in Figur 2 gezeigt, aus welcher der mittlere bzw. gemeinsame stabilisierte Lichtstrom entnehmbar ist.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die LED bei Konstantstrom über den vorbestimmten Temperaturbereich von Δ T=50°C einen Betrag "x" der Lichtstromdifferenz über den Temperaturbereich von x=14,21m auf. Bei Konstantspannung weist die LED über den vorbestimmten Temperaturbereich von Δ T=50°C einen Betrag "y" der Lichtstromdifferenz von y=39,61m auf. Die vorgenannten Werte ergeben sich, wenn man den Lichtstrom der jeweiligen LED bei Konstantstrom und Konstantspannung bei Tmin und Tmax in die Gleichungen (1) und (2) einsetzt. Setzt man diese Werte wiederum in die Gleichung 3 ein, so ergibt sich schließlich für das erste Ausführungsbeispiel das folgende Verhältnis: y / x = 39 , 61 ⁢ m / 24 , 21 ⁢ m = 2 , 8 ≈ 3
    Figure imgb0004
  • Aus der Gleichung (3) ergibt sich somit das Verhältnis der für das LED-Modul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu verwendenden konstantspannungsbetriebenen LEDs und konstantstrombetriebenen LEDs, um eine bestmögliche Lichtstromstabilisierung zu erzielen. Das Verhältnis der konstantspannungsbetrieben LEDs zu konstantstrombetriebenen LEDs ist jeweils abhängig vom LED Typ und beträgt in der Regel m:n, vorzugsweise 1:n, besonders vorzugsweise 1:3 (wie bspw. im ersten Ausführungsbeispiel), ferner besonders vorzugsweise 1:4. Dabei sind die LEDs 3, 4 vorzugsweise in dem entsprechenden Verhältnis beliebig stapelbar, um einen vorbestimmten Gesamtlichtstrom zu erreichen. Es können also auch mehrere LED-Gruppen mit dem Verhältnis m:n entsprechend zu einem LED-Modul zusammengefasst werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann durch geeignete Auswahl des Betriebsstromes und der Betriebsspannung der LED-Gruppe, also der konstantstrombetriebenen LEDs und konstantspannungsbetrieben LEDs des LED-Moduls, eine Anpassung des Arbeitspunktes (bezogen auf die Temperatur) und dadurch eine Optimierung der Leuchteffizienz ermöglicht werden.
  • In Mehrfarbensystemen, wie bspw. RGB, hat die Betriebstemperatur der LEDs durch entsprechende Kombination derselben keine oder nur eine sehr geringe Auswirkung auf den gemeinsamen Farbton.
  • Somit kann ohne Zuhilfenahme aktiver Regelkreise und/oder externer Steuerungen eine passive Lichtstromstabilisierung verwirklicht werden, deren Effizienz mangels Regelungsschritten gesteigert ist. Durch die Einsparung von zusätzlichen Regelungs- und Steuerungselementen können des Weiteren Kosten eingespart und der Aufbau vereinfacht werden, was wiederum eine kompaktere Bauweise bspw. einer LED-Lampe oder LED-Leuchte zulässt.
  • In Figur 3 ist beispielhaft für das erste Ausführungsbeispiel aus Figur 2 ein vereinfachtes Schaltbild für ein erfindungsgemäßes LED-Modul 1 gezeigt. Entsprechend dem zuvor berechneten Verhältnis für den zu verwendenden LED-Typ 2 weist das LED-Modul 1 drei konstantstrombetriebene LEDs 3 sowie eine konstantspannungsbetriebene LED 4 auf. Das LED-Modul 1 weist Mittel zum Betreiben der LEDs 3, 4 bei Konstantstrom bzw. Konstantspannung auf. Die konstantstrombetriebenen LEDs 3 werden dabei von einer konstanten Stromquelle 5 betrieben, während die konstantspannungsbetriebene LED 4 von einer konstanten Spannungsquelle 6 betrieben wird. Die Stromquelle 5 und die Spannungsquelle 6 sind vorzugsweise auf einen konstanten Wert einstellbar, um eine Anpassung des Arbeitspunktes der LED-Gruppe zur Optimierung der Leuchteffizienz zu ermöglichen.
  • Für das LED-Modul 1 kann jeder beliebige LED-Chip und auch beliebige Kombinationen von LED-Chips (bspw. RGB) verwendet werden, vorzugsweise grüne oder blaue LEDs. Vorzugsweise ist die Lichtstromkurve der LEDs über der Temperatur im Wesentlichen linear. Die LED-Chips der konstantstrombetriebenen LEDs 3 sowie der konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 können die gleichen oder unterschiedliche LED-Typen aufweisen. Umfassen die konstantstrombetriebenen LEDs 3 und die konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 mehrere LED-Chips, so sind diese vorzugsweise in der jeweiligen Gruppe (also für Konstantstrom und für Konstantspannung) vom gleichen LED-Typ, können sich je nach Anforderung an Farbton und dergleichen aber auch unterscheiden. Das Modul kann folglich auch LEDs 3, 4 unterschiedlicher Typen aufweisen, wobei vorzugsweise für jeden LED-Typ gleichzeitig wenigstens eine erste LED 3 mit Konstantstrom betreibbar ist und wenigstens eine zweite LED 4 mit Konstantspannung betreibbar ist derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs 3, 4 eines Typs über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist.
  • Daraus ergibt sich auch für den gemeinsam emittierten Lichtstrom der LEDs 3, 4 des LED-Moduls 1 mit unterschiedlichen LED-Typen, dass dieser über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist.
  • Die LEDs können ferner mit einem in Abstrahlrichtung der LED und über den Raum verteilten Farbkonversionsmaterial und/oder Streupartikeln versehen sein, die vorzugsweise in einer Vergussmasse über dem LED-Chip angeordnet sind. Die LEDs werden auf demselben oder unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben. Dazu können die LEDs auf derselben oder unterschiedlichen Leiterplatten angeordnet sein und/oder unterschiedlich gekühlt werden.
  • Vorzugsweise ist das LED-Modul 1 mit der Stromquelle 5 und der Spannungsquelle 6 lösbar verbunden, beispielsweise auf diese aufsteckbar oder aufschraubbar. Ist das LED-Modul 1 in einer LED-Lampe oder LED-Leuchte angeordnet, so kann die Verbindung zu der Stromquelle 5 und der Spannungsquelle 6 auch über Verbindungselemente des LED-Moduls 1 bzw. der LED-Lampe hergestellt werden. Vorzugsweise ist das LED-Modul dazu in einer LED-Lampe angeordnet bzw. als LED-Lampe ausgebildet, welche besonders vorzugsweise als Retrofit-LED-Lampe ausgebildet ist, die mechanische und elektrische Verbindungsteile (Lampenfassung) entsprechend Halogenlampen, kompakten Leuchtstofflampen oder Glühlampen aufweist. Durch Verbinden einer derartigen Retrofit-LED-Lampe mit der LED-Leuchte mittels der Verbindungsteile (Lampenfassung) wird somit gleichzeitig eine Verbindung des LED-Moduls 1 mit der Stromquelle 5 und Spannungsquelle 6 hergestellt. Die Kombination aus LED-Modul 1 bzw. LED-Lampe bzw. LED-Leuchte mit einer Stromquelle 5 und einer Spannungsquelle 6 wird im Rahmen dieser Erfindung auch als LED-System S bezeichnet. In Figur 3 ist folglich das LED-System S1 aufweisend ein LED-Modul 1 sowie eine Stromquelle 5 und eine Spannungsquelle 6 gezeigt, wobei die an das Bezugszeichen "S" angehängte Zahl (hier "1") das jeweilige Ausführungsbeispiel bezeichnet (hier also das erste Ausführungsbeispiel) .
  • Die LED-Leuchte kann jede Art von Leuchten umfassen, wie beispielsweise Outdoor-Leuchten (bspw. Fassadenleuchten oder Straßenleuchten) oder Industrieleuchten oder Leuchten im Verkaufsbereichen und dergleichen. Bei allen Leuchten kann aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ein konstantes Lichtniveau (Lichtstrom) unabhängig von der Betriebstemperatur und Raumtemperatur (bspw. Kühlraum, Lager, Verkaufsbereich) bereitgestellt werden.
  • Figur 4 zeigt ein LED-Modul 10 (bzw. dessen Schaltbild) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und Figur 5 ein LED-Modul 100 (bzw. dessen Schaltbild) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das zu dem ersten Ausführungsbeispiel gesagte gilt ebenso für das zweite und dritte Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen verwiesen wird. Die Bezugszeichen entsprechender Merkmale werden beibehalten.
  • Das Verhältnis der für das LED-Modul 10 zu verwendenden konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 und konstantstrombetriebenen LEDs 3 beträgt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel 1:4. Dies ist auf den LED-Typ zurückzuführen, für den sich bei Anwendung der Gleichungen (1) bis (3) ein entsprechendes Verhältnis ergibt. In dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel bleibt der Lichtstrom für diesen LED-Typ mit einem Verhältnis von 1:4 an konstantspannungsbetriebenen und konstantstrombetriebenen LEDs über einen vorbestimmten Temperaturbereich, der vorzugsweise dem Betriebstemperaturbereich entspricht, konstant.
  • Die Kombination aus LED-Modul 10 sowie Stromquelle 5 und Spannungsquelle 6 bildet ein LED-System S2 gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Figur 5 zeigt ein LED-Modul 100 aufweisend eine Vielzahl (im gezeigten Beispiel zwei) von LED-Gruppen 101, 102; hier bspw. jeweils entsprechend dem LED-Modul 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die LED-Gruppen 101, 102 identisch ausgebildet. Es ist grundsätzlich auch denkbar, die LED-Gruppen unterschiedlich oder teilweise unterschiedlich auszubilden. So kann das Modul bspw. LEDs 3, 4 unterschiedlicher Typen aufweisen, wobei vorzugsweise für jeden LED-Typ gleichzeitig wenigstens eine erste LED 3 mit Konstantstrom betreibbar ist und wenigstens eine zweite LED 4 mit Konstantspannung betreibbar ist derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs 3, 4 eines Typs über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist. Daraus ergibt sich für den gemeinsam emittierten Lichtstrom der LEDs 3, 4 der LED-Gruppen 101, 102 des LED-Moduls 1 mit unterschiedlichen LED-Typen, dass dieser über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist. Auch LED-Gruppen unterschiedlicher LED-Typen sind beliebig stapelbar.
  • Durch die Stapelung der ermittelten Anzahl an konstantstrombetriebenen LEDs 3 und konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 bzw. der LED-Gruppen 101, 102 kann ein vorbestimmter Gesamtlichtstrom des LED-Moduls 100 bzw. der LED-Lampe oder LED-Leuchte erzielt werden. Die Anzahl der Stapelungen der LEDs 3, 4 bzw. der LED-Gruppen 101, 102 ist durch die Erfindung nicht beschränkt und ergibt sich aus dem gewünschten Gesamtlichtstrom.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiel-übergreifende Merkmale beschrieben:
  • Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Verhältnis an konstantstrombetriebenen LEDs 3 zu konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 beschränkt; dies hängt insbesondere von dem jeweils gewählten LED-Typ und dem vorbestimmten Temperaturbereich ab. Vorzugsweise kann das optimale Verhältnis durch obige Gleichung (3) bestimmt werden.
  • Ferner können alle konstantstrombetriebenen LEDs 3 von derselben Stromquelle 5 und alle konstantspannungsbetriebenen LEDs 4 von derselben Spannungsquelle 6 betrieben werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass für jede oder einzelne LEDs oder LED-Gruppen unterschiedliche Stromquellen bzw. Spannungsquellen vorgesehen sind. Dasselbe gilt für unterschiedliche Stapelungen bzw. LED-Gruppen.
  • Die Gesamtheit von LED-Modul 1, 10, 100 bzw. LED-Lampe bzw. LED-Leuchte sowie Stromquelle(n) 5 und Spannungsquelle(n) 6 bildet das LED-System S.
  • Ferner können LEDs oder LED-Gruppen auf einem einzigen Temperaturniveau (bspw. auf einer Leiterplatte) oder auch auf unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben werden, wobei letzteres durch Anordnung der LEDs bzw. LED-Gruppen auf unterschiedlichen Leiterplatten und/oder durch unterschiedliche Kühlung der LEDs oder LED-Gruppen realisiert werden kann.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur passiven Lichtstromstabilisierung eines LED-Moduls 1, 10, 100 beschrieben. Das LED-Modul 1, 10, 100 kann dabei als reines LED-Modul oder als LED-Lampe bzw. als LED-Leuchte ausgebildet sein.
  • Erfindungsgemäß wird die wenigstens eine ersten LED 3 mit Konstantstrom betrieben und die wenigstens eine zweiten LED 4 wird zeitgleich mit Konstantspannung betrieben. Zum Betreiben kann je nach Aufbau und Anforderung an den Gesamtlichtstrom und Arbeitspunkt wenigstens eine oder mehrere Stromquellen und Spannungsquellen vorgesehen sein, die zusammen mit dem LED-Modul 1, 10, 100, der LED-Lampe oder der LED-Leuchte ein LED-System S bilden. Der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs 3, 4 des LED-Moduls 1, 10, 100 bleibt über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant.
  • Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis der Anzahl x der mit Konstantstrom betriebenen LEDs 3 zu der Anzahl y der mit Konstantspannung betriebenen LEDs 4 dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs 3, 4 über dem vorbestimmten Temperaturbereich entspricht. Mit Verweis auf die Gleichungen (1) bis (3) ergibt sich dabei in der Regel ein Verhältnis der mit Konstantspannung betriebenen LEDs 4 zu den mit Konstantstrom betriebenen LEDs 3 von m:n, vorzugsweise 1:n, besonders vorzugsweise 1:3, ferner besonders vorzugsweise 1:4.
  • Durch entsprechendes Einstellen des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung ist es unabhängig von der Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur möglich, einen vorbestimmten konstanten Arbeitspunkt des Lichtstroms des LED-Moduls 1, 10, 100 einzustellen.
  • Die LEDs 3, 4 werden vorzugsweise auf demselben Temperaturniveau betrieben, können aber beispielsweise auch auf unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben werden. Dies kann durch Anordnen der LEDs 3, 4 bzw. LED-Gruppen 101, 102 auf einer oder unterschiedlichen Leiterplatten oder durch unterschiedliche Kühlung der LEDs 3, 4 bzw. LED-Gruppen 101, 102 geschehen.
  • Zum Betreiben der LEDs 3, 4 mit Konstantstrom bzw. Konstantspannung können eine oder mehrere Stromquellen 5 und Spannungsquellen 6 vorgesehen sein, die zusammen mit dem LED-Modul 1, 10, 100 bzw. der LED-Lampe bzw. der LED-Leuchte das LED-System S bilden.
  • Die Erfindung ist nicht auf obige Ausgestaltungen und Ausführungen der Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind die Ausführungsbeispiele inkl. deren Eigenschaften sowie deren Merkmale beliebig kombinierbar.

Claims (17)

  1. LED-Modul (1, 10, 100) für eine passive Lichtstromstabilisierung aufweisend wenigstens zwei gleiche LEDs (2, 3, 4),
    gekennzeichnet durch
    eine Stromquelle (5) zum Betreiben wenigstens einer ersten LED (3) mit Konstantstrom und
    eine Spannungsquelle (6) zum Betreiben wenigstens einer zweiten LED (4) mit Konstantspannung,
    wobei die Spanungsquelle (6) und die Stromquelle (5) getrennt voneinander ausgebildet und derart gestaltet sind, dass die wenigstens eine erste LED (3) und gleichzeitig die wenigstens eine zweite LED (4) derart betrieben werden können, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs (3, 4) des LED-Moduls (1, 10, 100) über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist,
    wobei das Verhältnis der Anzahl der wenigstens einen ersten LED (3) zu der Anzahl der wenigstens einen zweiten LED (4) dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs (3, 4) über dem vorbestimmten Temperaturbereich entspricht.
  2. LED-Modul (1, 10, 100) nach Anspruch 1,
    wobei die Anzahl der wenigstens einen ersten LED (3) verschieden von der Anzahl der wenigstens einen zweiten LED (4) ist.
  3. LED-Modul (1, 10, 100) nach Anspruch 1,
    wobei das Verhältnis der Anzahl der wenigstens einen zweiten LED (4) zu der Anzahl der wenigstens einen ersten LED (3) m:n beträgt, vorzugsweise 1:n, besonders vorzugsweise 1:3 oder 1:4.
  4. LED-Modul (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die wenigstens eine erste LED (3) und die wenigstens eine zweite LED (4) bzw. LED-Gruppen (101, 102) aus der wenigstens einen ersten LED (3) und der wenigstens einen zweiten LED (4) einfach oder mehrfach vorgesehen sind, um einen vorbestimmten Gesamtlichtstrom zu erreichen.
  5. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die jeweiligen LEDs (3, 4) eine im Wesentlichen lineare Lichtstromkurve über der Temperatur aufweisen.
  6. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die LEDs (3, 4) grüne oder blaue LEDs umfassen.
  7. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das LED-Modul zum Erreichen einer vorbestimmten Lichtfarbe LEDs (3, 4) unterschiedliche Typen aufweist und für jeden LED-Typ gleichzeitig wenigstens eine entsprechende erste LED (3) und wenigstens eine entsprechende zweite LED (4) aufweist, derart, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs (3, 4) eines Typs über den vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant ist.
  8. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei in Abstrahlrichtung der LEDs (3, 4) ein Farbkonversionsmaterial und/oder Streupartikel über den Raum verteilt angeordnet sind.
  9. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die LEDs (3, 4) oder LED-Gruppen (101, 102) auf derselben oder unterschiedlichen Leiterplatten angeordnet sind.
  10. LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der vorbestimmte Temperaturbereich dem Betriebstemperaturbereich der LEDs (3, 4) entspricht.
  11. Verfahren zur passiven Lichtstromstabilisierung eines LED-Moduls (1, 10, 100), das wenigstens zwei gleiche LEDs aufweist, aufweisend die folgenden Schritte:
    - Betreiben wenigstens einer ersten LED (3) mit Konstantstrom einer Stromquelle (5), und
    - Betreiben wenigstens einer zweiten LED (4) mit Konstantspannung einer Spannungsquelle (6),
    wobei das Betreiben der wenigstens einen ersten LED (3) und der wenigstens einen zweiten LED (4) gleichzeitig geschieht,
    wobei die Spanungsquelle (6) und die Stromquelle (5) getrennt voneinander ausgebildet und derart gestaltet sind, dass die wenigstens eine erste LED (3) und gleichzeitig die wenigstens eine zweite LED (4) derart betrieben werden können, dass der gemeinsam emittierte Lichtstrom der LEDs (3, 4) des LED-Moduls (1, 10, 100) über einen vorbestimmten Temperaturbereich im Wesentlichen konstant bleibt,
    wobei das Verhältnis der Anzahl der wenigstens einen ersten LED (3) zu der Anzahl der wenigstens einen zweiten LED (4) dem Verhältnis der Veränderung des Lichtstromes der jeweiligen LEDs (3, 4) über dem vorbestimmten Temperaturbereich entspricht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    wobei das Verhältnis der Anzahl der wenigstens einen zweiten LED (4) zu der Anzahl der wenigstens einen ersten LED (3) 1:n beträgt, vorzugsweise 1:3, besonders vorzugsweise 1:4.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein vorbestimmter konstanter Arbeitspunkt des Lichtstroms des LED-Moduls (1, 10, 100) unabhängig von der Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur durch den Betriebsstroms und/oder die Betriebsspannung eingestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die LEDs (3, 4) auf demselben Temperaturniveau betrieben werden.
  15. LED-Lampe mit einem LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  16. LED-Lampe nach Anspruch 15, wobei die LED-Lampe eine Retrofit-LED-Lampe ist und mechanische und elektrische Verbindungsteile entsprechend Halogenlampen, kompakten Leuchtstofflampen oder Glühlampen aufweist.
  17. LED-Leuchte mit einem LED-Modul (1, 10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer LED-Lampe nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
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