EP2561725B1 - Led-modul mit passiv-led - Google Patents
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- EP2561725B1 EP2561725B1 EP11715878.2A EP11715878A EP2561725B1 EP 2561725 B1 EP2561725 B1 EP 2561725B1 EP 11715878 A EP11715878 A EP 11715878A EP 2561725 B1 EP2561725 B1 EP 2561725B1
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- H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the invention relates to an LED module consisting of a plurality arranged on a printed circuit board LED, each having a so-called embedding with a lens with which the respective LED protrudes from the PCB level, the LED are each coupled to a Lichteinkopplungselement a Lichtleitgropers and through the respectively associated Lichteinkopplungselement the respective luminous flux of the associated LED from the LED is emitted to the outside.
- LED modules consisting of several arranged on a PCB LED have been known for some time.
- Such an LED consists of an anode terminal, a cathode terminal, and a "cup" in which an LED crystal is inserted.
- This LED crystal is connected to the anode connection via a bonding wire.
- a so-called "embedding" which is usually made of a plastic.
- this embedding forms a kind of lens so that the light beam emitted by the LED crystal is radiated over as large a surface area as possible in order to minimize the glare effect of the observer.
- LEDs Since such LEDs have a meantime sufficient for lighting purposes light intensity, it is increasingly passed on to lately, such LED also for lighting a variety of Type in.
- an LED module which consists of several arranged on a circuit board LED, each having a so-called embedding with a lens with which the respective LED protrudes from the circuit board level.
- the LEDs are each coupled to a Lichteinkopplungselement a Lichtleitköpers.
- Lichteinkopplungselement By the respectively associated Lichteinkopplungselement the respective luminous flux of the associated LED is emitted from the LED module to the outside.
- An overlap of the light cone prevents the direct appearance of a failure of individual LEDs. However, this leads to a greater decrease in the total light output.
- the invention has for its object to provide an LED module consisting of several arranged on a printed circuit board LED available, in which the failure of individual LED does not appear to the outside in appearance.
- the object is achieved according to the invention together with the features of the preamble of claim 1, characterized in that on the circuit board to the LED at least one passive LED is provided which can be activated in case of failure of the LED and that emitted by the passive LED luminous flux irradiated in the Lichteinkopplungselement the failed LED and is emitted via the Lichteinkopplungselement to the outside.
- the "incoupling" of the luminous flux emitted by the passive LED into the light coupling element of the failed LED continues to make it luminous, so that the overall optical impression of the LED module is not disturbed.
- a plurality of passive LEDs are provided which are assigned to a plurality of LEDs with their light coupling elements and that the respective passive LED can be activated in the event of failure of one of the respective associated LEDs.
- the respective passive LEDs are preferably arranged between the LED arranged in a matrix, so that the luminous flux of the passive LED can simultaneously reach several Lichteinkopplungs implant the surrounding LED and thus several Lichteinkopplungs comprise are supplied simultaneously by a single passive LED with the required luminous flux can.
- Fig. 1 shows by way of example a possible embodiment variant of a printed circuit board 75 which is equipped with a plurality of arranged in a matrix LED 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89.
- Each of these LEDs 76 to 89 are each provided with an outwardly projecting lens 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112 and 113, respectively, which are incorporated in a LED.
- Module 1 inserted state each protrudes into a Lichteinkopplungselement 30, 31, 32, 33 of a light guide body 2, as for the LED 76, 77, 78 and 79 from Fig. 2 is apparent.
- a total of three passive LEDs 95, 96 and 97 are provided.
- the passive LED 95 is assigned to the LEDs 78, 79, 80, 81, 89 in a light-optical manner, so that a luminous flux emitted by the passive LED can reach these adjacent LEDs 78, 79, 80, 81, 89.
- the passive LED 96 is similarly associated with the LED 76, 77, 83, 87, 88, while the passive LED 97 is associated with the LED 82, 84, 85, 86.
- the printed circuit board 75 is provided in the region of the LED 76 and 88 with a schematically illustrated electrical connector 115, via which all LED 76 to 89 together or in groups, the required operating energy can be supplied.
- this passive LED 95, 96 and 97 shows Fig. 2 a simplified sectional view II - II off Fig. 1 a mounted LED module 1. Due to the cut are in Fig. 2 Accordingly, only the arranged on the circuit board 75 LED 76, 77, 78 and 79 with their lenses 100, 101, 102, and 104 and the "between" these arranged passive LED 95 and 96 can be seen.
- the LEDs 76, 77, 78, 79 project with their respective spherically curved lenses 100, 101, 102, 103 into the respectively assigned light coupling element 30, 31, 32, 33, so that the light coupling elements 30, 31, 32, 33 incoming luminous flux, for example, substantially parallel through the Lichteinkopplungs implant 30, 31, 32, 33 in the direction of the arrow 116 is emitted to the outside.
- further optical systems can be placed or upstream of a predetermined distribution of the luminous flux.
- the printed circuit board 75 is received in the LED module 1 between a light guide 2 and a housing plate 66.
- the light-guiding body 2 is fixedly mounted on the underside of the housing plate 66 via a mounting frame 20 and can be screwed to it, for example detachably.
- a seal 65 is inserted and thus the mounting frame 20 sealed completely circumferentially about this seal 65 relative to the housing plate 66.
- the mounting frame 20 and the light guide 2 may be integrally formed.
- the LEDs 76, 77, 78 and 79 with their lenses 100, 101, 102, 103 protrude into the respective associated light coupling element 30, 31, 32, and 33, respectively.
- the light rays emitted conically by the LEDs 76 to 79 or their lenses 100 to 103 are thus emitted in the direction of the arrow 116 essentially to a uniform luminous flux vertically downwards.
- one of the passive LEDs 95 and 96 associated with the LEDs 76, 77 and 78, 79 can be activated by a corresponding control.
- a luminous flux in the direction of the arrow 3 or 4 in the Lichteinkopplungs implant 30, 31 and 32, 33 is irradiated and of these, for example, in the direction of the respective arrow 116 redirected to the outside.
- the corresponding LED or the corresponding Lichteinkopplungselement 31, 31 and 32, 33 thus appears outwardly still lit, so that the external appearance of the LED module 1 is not disturbed.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine LED-Modul bestehend aus mehreren auf einer Leiterplatte angeordneten LED, welche jeweils eine sogenannte Einbettung mit einer Linse aufweisen, mit welchen die jeweilige LED aus der Leiterplattenebene vorsteht, wobei die LED jeweils mit einem Lichteinkopplungselement eines Lichtleitköpers gekoppelt sind und durch das jeweils zugehörige Lichteinkopplungselement der jeweilige Lichtstrom der zugehörigen LED aus dem LED- nach außen abgestrahlt wird.
- LED-Module bestehend aus mehreren auf einer Leiterplatte angeordneten LED sind schon seit geraumer Zeit bekannt. Eine solche LED besteht aus einem Anoden-Anschluss, einem Kathoden-Anschluss, sowie einem "Napf", in welchen ein LED-Kristall eingesetzt ist. Dieser LED-Kristall steht über einen Bonddraht mit dem Anoden-Anschluss in Verbindung. Zum Schutz sowohl des Kathoden-Anschlusses als auch des Anoden-Anschlusses sowie des LED-Kristalls sind diese Bauteile in eine sog. "Einbettung" eingebettet, welche in der Regel aus einem Kunststoff besteht. Diese Einbettung bildet in der Regel eine Art Linse, so dass der vom LED-Kristall emittierte Lichtstrahl möglichst großflächig abgestrahlt wird, um eine Blendwirkung des Betrachters möglichst zu verringern.
- Da solche LED zwischenzeitlich eine auch für Beleuchtungszwecke ausreichende Lichtstärke aufweisen, ist man in jüngster Zeit vermehrt dazu übergegangen, solche LED auch für Leuchten verschiedenster Art einzusetzen. Insbesondere ist es bekannt, solche LED in einer matrixartigen Mehrfachanordnung auf einer Leiterplatte anzuordnen, um eine ausreichende Leuchtstärke zu erreichen.
- Zwar ist die Lebensdauer solcher LED mit mehreren tausend Stunden angegeben, jedoch ist es trotzdem zu beobachten, dass einzelne LED eines LED-Moduls vorzeitig ausfallen können. Sind mehrere LED vorgesehen, so ist der Ausfall einer LED bezüglich der gesamten Lichtleistung des gesamten LED-Moduls in der Regel vernachlässigbar. Jedoch ist der Ausfall einer LED bei Betrachtung des LED-Moduls nach außen hin erkennbar und stört einerseits das äußere Erscheinungsbild des LED-Moduls. Obwohl die Leuchtstärke des LED-Moduls bei Ausfall einer LED noch ausreichend ist, wird häufig auf Grund dieses störenden Erscheinungsbildes trotzdem das LED-Modul ausgetauscht, so dass hier unnötige Kosten verursacht werden.
- Aus der
US 2002/0089418 A1 ist ein LED-Modul bekannt, welches aus mehreren auf einer Leiterplatte angeordneten LED besteht, welche jeweils eine sogenannte Einbettung mit einer Linse aufweisen, mit welchen die jeweilige LED aus der Leiterplattenebene vorsteht. Die LED sind jeweils mit einem Lichteinkopplungselement eines Lichtleitköpers gekoppelt. Durch das jeweils zugehörige Lichteinkopplungselement wird der jeweilige Lichtstrom der zugehörigen LED aus dem LED-Modul nach außen abgestrahlt. Durch eine Überlappung der Lichtkegel wird das direkte erscheinen eines Ausfalls einzelner LEDs verhindert. Dies führt jedoch zu einer stärkeren Abnahme der gesamten Lichtleistung. - Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein LED-Modul bestehend aus mehreren auf einer Leiterplatte angeordneten LED zur Verfügung zu stellen, bei welchem der Ausfall einzelner LED nach außen nicht in Erscheinung tritt.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit den Merkmalen der Oberbegriffes des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass auf der Leiterplatte zu den LED wenigstens eine Passiv-LED vorgesehen ist, welche bei Ausfall einer der LED aktivierbar ist und, dass der von der Passiv-LED emittierte Lichtstrom in das Lichteinkopplungselement der ausgefallenen LED einstrahlt und über das Lichteinkopplungselement nach außen abgestrahlt wird.
- Durch diese Ausgestaltung erscheint durch die "Einkopplung" des von der Passiv-LED emittierten Lichtstromes in das Lichteinkopplungselement der ausgefallenen LED letztere weiterhin leuchtend, so dass der optische Gesamteinruck des LED-Moduls nicht gestört ist.
- Weiter kann gemäß Anspruch 2 vorgesehen sein, dass mehrere Passiv-LED vorgesehen sind, welche mehreren LED mit ihren Lichteinkopplungselementen zugeordnet sind und, dass die jeweilige Passiv-LED bei Ausfall einer der jeweils zugeordneten LED aktivierbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann die Anzahl der einzusetzenden Passiv-LED auf ein Minimum reduziert werden. Die jeweiligen Passiv-LED sind dabei vorzugsweise zwischen den in einer Matrix angeordneten LED angeordnet, so dass der Lichtstrom der Passiv-LED gleichzeitig mehrere Lichteinkopplungselemente der umgebenden LED erreichen kann und somit mehrere Lichteinkopplungselemente gleichzeitig durch eine einzige Passiv-LED mit dem erforderlichen Lichtstrom versorgt werden können.
- Anhand der Zeichnung wird nachfolgend beispielhaft eine Ausführungsvariante eines mit erfindungsgemäßen Passiv-LED ausgestatten LED-Moduls näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Draufsicht einer Leiterplatte mit aufgesetzten LED und mehreren zwischen den LED angeordneten Passiv-LED;
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung II-II aus
Fig. 1 eines vollständig montierten als Lichtquelle dienenden LED-Moduls. -
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausgestaltungsvariante einer Leiterplatte 75, welche mit mehreren in einer Matrix angeordneten LED 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89 ausgestattet ist. Jede dieser LED 76 bis 89 ist jeweils mit einer nach außen vorstehenden Linse 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112 bzw. 113 versehen, welche im in ein LED-Modul 1 eingesetzten Zustand jeweils in ein Lichteinkopplungselement 30, 31, 32, 33 eines Lichtleitkörpers 2 hineinragt, wie dies für die LED 76, 77, 78 und 79 ausFig. 2 ersichtlich ist. - Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Passiv-LED 95, 96 und 97 vorgesehen. Die Passiv-LED 95 ist vorliegend den LED 78, 79, 80, 81, 89 lichtoptisch zugeordnet, so dass ein von der Passiv-LED emittierter Lichtstrom diese benachbarten LED 78, 79, 80, 81, 89 erreichen kann. Die Passiv-LED 96 ist in gleicher Weise den LED 76, 77, 83, 87, 88 zugeordnet, während die Passiv-LED 97 den LED 82, 84, 85, 86 zugeordnet ist.
- Des Weiteren ist aus
Fig. 1 ersichtlich, dass die Leiterplatte 75 im Bereich der LED 76 und 88 mit einem schematisch dargestellten elektrischen Anschlussstecker 115 versehen ist, über welchen allen LED 76 bis 89 gemeinsam oder Gruppenweise die erforderliche Betriebsenergie zuführbar ist. - Bezüglich der Funktionsweise dieser Passiv-LED 95, 96 und 97 zeigt
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung II - II ausFig. 1 eines montierten LED-Moduls 1. Auf Grund der Schnittführung sind inFig. 2 dementsprechend nur die auf der Leiterplatte 75 angeordneten LED 76, 77, 78 und 79 mit ihren Linsen 100, 101, 102, und 104 sowie die "zwischen" diesen angeordneten Passiv-LED 95 und 96 erkennbar. - Im montierten Zustand ragen die LED 76, 77, 78, 79 mit ihren jeweiligen sphärisch gewölbt ausgebildeten Linsen 100, 101, 102, 103 in das jeweils zugeordnete Lichteinkopplungselement 30, 31, 32, 33 definiert hinein, so dass der in die Lichteinkopplungselemente 30, 31, 32, 33 eintretende Lichtstrom beispielsweise im Wesentlichen parallel durch die Lichteinkopplungselemente 30, 31, 32, 33 in Richtung des Pfeils 116 nach außen abgestrahlt wird. Auf die Lichteinkopplungselemente 30, 31, 32, 33 können zu einer vorbestimmten Verteilung des Lichtstromes weitere optische Systeme aufgesetzt oder vorgelagert sein.
- Wie aus
Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Leiterplatte 75 im LED-Modul 1 zwischen einem Leichtleitkörper 2 und einer Gehäuseplatte 66 aufgenommen. Der Lichtleitkörper 2 ist vorliegend über einen Montagerahmen 20 feststehend unterseitig an der Gehäuseplatte 66 montiert und kann mit dieser beispielsweise lösbar verschraubt sein. Im Bereich des Montageflansches 25 des Montagerahmens 20 ist eine Dichtung 65 eingesetzt und somit der Montagerahmen 20 über diese Dichtung 65 gegenüber der Gehäuseplatte 66 vollständig umlaufend abgedichtet. Auch können der Montagerahmen 20 und der Lichtleitkörper 2 einstückig ausgebildet sein. - Des Weiteren ist erkennbar, dass die LED 76, 77, 78 und 79 mit ihren Linsen 100, 101, 102, 103 in das jeweils zugeordneten Lichteinkopplungselement 30, 31, 32, bzw. 33 hineinragen. Durch diese Lichteinkopplungselemente 30, 31, 32, 33 werden somit die kegelförmig von den LED 76 bis 79 bzw. deren Linsen 100 bis 103 emittierten Lichtstrahlen in Richtung des Pfeiles 116 im Wesentlichen zu einem gleichmäßigen Lichtstrom vertikal nach unten ausgestrahlt.
- Fällt nun eine der LED 76, 77, 78 oder 79 aus, so ist eine der entsprechend den LED 76, 77 bzw. 78, 79 zugeordnete Passiv-LED 95 bzw. 96 durch eine entsprechende Ansteuerung aktivierbar. Je nachdem, welche der LED 76, 77, 78 oder 79 ausgefallen ist, wird dementsprechend ein Lichtstrom in Richtung des Pfeils 3 bzw. 4 in die Lichteinkopplungselemente 30, 31 bzw. 32, 33 eingestrahlt und von diesen beispielsweise in Richtung des jeweiligen Pfeils 116 nach außen umgelenkt.
- Die entsprechende LED bzw. das entsprechende Lichteinkopplungselement 31, 31 bzw. 32, 33 erscheint somit nach außen hin weiterhin leuchtend, so dass das äußere Erscheinungsbild des LED-Moduls 1 nicht gestört wird.
- Es ist somit nach außen hin nicht - oder nur für das geschulte Auge eines Betrachters - erkennbar, dass eine der LED 76, 77, 78 oder 79 ausgefallen ist. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist weiter, dass die Passiv-LED 95, 96 bzw. 97 mit wesentlich geringerer Leistung betrieben werden können, als die Hochleistungs-LED 76 bis 89 aus
Fig. 1 . Damit lässt sich die Funktionsfähigkeit einer ausgefallenen LED bei äußerst geringem Energieaufwand simulieren.
Claims (2)
- LED-Modul (1) bestehend aus mehreren auf einer Leiterplatte (75) angeordneten LED (76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89), welche jeweils eine sogenannte Einbettung mit einer Linse (100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113) aufweisen, mit welchen die jeweilige LED (76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89) aus der Leiterplattenebene vorsteht, wobei die LED (76 bis 89) jeweils mit einem Lichteinkopplungselement (30, 31, 32, 33) eines Lichtleitköpers (2) gekoppelt sind und durch das jeweils zugehörige Lichteinkopplungselement (30, 31, 32, 33) der jeweilige Lichtstrom der zugehörigen LED (76 bis 89) aus dem LED-Modul (1) nach außen abgestrahlt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Leiterplatte (75) zu den LED (76 bis 89) wenigstens eine Passiv-LED (95, 96, 97) vorgesehen ist, welche bei Ausfall einer der LED (76 bis 89) aktivierbar ist und,
dass der von der Passiv-LED (95, 96, 97) emittierte Lichtstrom (Pfeile 3 und 4) in das Lichteinkopplungselement (30, 31, 32, 33) der ausgefallenen LED (76 bis 89) einstrahlt und über das Lichteinkopplungselement (30, 31, 32, 33) nach außen abgestrahlt wird. - LED-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Passiv-LED (95, 96 bzw. 97) vorgesehen sind, welche mehreren LED (78, 79, 80, 81, 89 bzw. 76, 77, 83, 87, 88 bzw. 82, 84, 85, 86) mit ihren Lichteinkopplungselementen (30, 31, 32, 33) zugeordnet sind und,
dass die jeweilige Passiv-LED (95, 95 bzw. 96) bei Ausfall einer der jeweils zugeordneten LED (78, 79, 80, 81, 89 bzw. 76, 77, 83, 87, 88 bzw. 82, 84, 85, 86) aktivierbar ist.
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