NL1039662C2

NL1039662C2 - Led module.

Info

Publication number: NL1039662C2
Application number: NL1039662A
Authority: NL
Inventors: Quinten Vrie; Petrus Johannes Koomen; Cornelis Dirk Haan
Original assignee: Leds Progress Holding B V
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-12-10
Also published as: WO2013183987A1

Description

Led Module en lamp bevattende een LED module.

Gebied van de uitvinding.

5 De uitvinding heeft betrekking op een LED module bevattende een aantal LEDs en een reflector voor het reflecteren van door de LEDs uitgezonden licht en een opstaande rand die een centrale ruimte omsluit.

Stand van de techniek.

10

Een LED module als beschreven in de eerste alinea is bekend uit het Nederlandse octrooi NL 1038327. De LED module bevat een aantal LEDs en een reflector voor het reflecteren van door de LEDs uitgezonden licht. De LED module bevat een ring van LEDs en een opstaande rand bevat die een centrale ruimte omsluit.

15 LED Modules vormen vaak onderdeel van een grotere eenheid zoals bijvoorbeeld een bewakingseenheid. Daarom is communicatie met de LED module van belang.

Het is een doel van de uitvinding een LED module van de in de eerste alinea 20 genoemde soort te verschaffen dat een goede communicatie met de LED module toestaat.

Samenvatting van de uitvinding

Hiertoe is de LED module volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de opstaande 25 rand voorzien is van een cilindervormige antenne voor draadloze communicatie van en naar de LED module.

Omdat de communicatie draadloos geschiedt zijn er geen verbindingsdraden nodig voor de communicatie.

30 Het aanbrengen van een cilindervormige antenne op de opstaande rand maakt betrouwbare draadloze communicatie mogelijk zowel tussen een LED module en een ander apparaat als tussen LED’s onderling.

1039662 2

Bij voorkeur is de cirkelvormige antenne in een ringvormige slot in de opstaande rand aangebracht.

Bij verdere voorkeur is de cirkelvormige antenne aan een buitenzijde van de opstaande rand aangebracht 5 Bij nog verdere voorkeur bevat de cirkelvormige antenne twee of meer deelringen.

Bij voorkeur is binnen de opstaande rand een sensor voorzien, bij voorbeeld een optische sensor. Optische sensoren zijn bijvoorbeeld camera’s, PIR sensoren, bewegingssensoren, en sommige rooksensoren.

10

Beknopte omschrijving van de tekeningen

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van de LED module volgens de uitvinding.

15

Hierin toont:

Figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een LED module volgens de stand van de techniek; 20 Figuur 2 een meer gedetailleerd perspectivisch aanzicht van een LED module volgens de uitvinding;

Figuren 3A en 3B een tweetal voorbeelden van een reflector voor een LED module volgens de uitvinding;

Figuur 4 een doorsnede van een reflector voor een LED module volgens de uitvinding. 25 Figuur 5 een folie met daarop een slotantenna voor wikkeling rondom de opstaande rand.

De figuren zijn voorbeeldfiguren, gelijke onderdelen worden in de regel met gelijke verwijzingscijfers aangeduid.

30

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht een uitvoeringsvorm van een LED module bekend uit het Nederlandse octrooi NL1038327.

3

De LED module bevat een PCB 1 waarop LED’s zijn aangebracht. Voor de PCB is een reflector 2 aangebracht. Om de warmte af te voeren wordt de PCB tegen een heatsink 3 bevestigd. Voor de reflector 2 is in dit voorbeeld een afschermglas 4 aangebracht om ervoor 5 te zorgen dat de binnenzijde van de reflector niet vuil wordt waardoor de lichtopbrengst verminderd zou worden. In de reflector is in dit uitvoeringsvoorbeeld een diffuser 5 geplaatst. Dit is een optionele toepassing afhankelijk van in hoeverre men een gerichte bundel wil maken. De diffuser is bij voorkeur mat van kleur om het licht optimaal te mengen en heeft bij voorkeur een lichtverlies van minder dan 15%.

10 Via een netstekker 6 voor het lichtnet van 230V en een voeding van 230V/24V 7 wordt d.m.v. een secundaire verbindingskabel 8 voeding geleverd.

Het is gewenst om intem in de LED-module een zo groot mogelijke ruimte te verkrijgen voor het invoegen van een elektronisch circuit. Soms verlangen de features meer dan de gebruikelijke 2 stroomdraden (+ en - draden) naar de voeding. Door een gedeelte van 15 de elektronica te verplaatsen van de voeding naar de led module is het mogelijk om te blijven werken met slechts 2 draden. In de achterzijde van de heatsink is in deze uitvoeringsvorm een female stekkerbus 11 geïntegreerd zodat verschillende kabeldiameters en kabelkwaliteiten hierop aangesloten kunnen worden

Vanwege steeds verdergaande miniaturisering van elektronische circuits wordt het in 20 de toekomst waarschijnlijk mogelijk om de voeding van 230V/24V in de toekomst te laten vervallen en direct de module aan te sluiten op 230V. Een vergrote ruimte voor een elektronisch circuit middels een tweede printplaat die via een stekker in verbinding staat met de eerste printplaat biedt tevens de mogelijkheid om een extra onderdeel (bij voorbeeld een sensor of camera 12) aan de voorzijde van de lamp, afgeschrmd van het licht van de LEDs, te 25 plaatsen zodat dit extra onderdeel goed zijn werk kan doen. Het licht van de LED’s in de ring treedt niet in de ruimte, zodat dit licht niet de functie van een in de ruimte geplaatst onderdeel negatief kan beïnvloeden. Dit is vooral van belang voor optische sensoren, waaronder camera’s, P1R sensoren en sommige rooksensoren.

Echter, om tot een snelle inzetbaarheid van ledlampen in praktijk te komen is het 30 belangrijk dat de led module niet noemenswaardig groter is dan de bestaande halogeenlampjes.

De buitenafmetingen van de bestaande halogeenlampen zijn vastgelegd in normeringen (“lamp-outlines”) en het is dus belangrijk om met de led modules hier binnen te i 4 blijven zodat er een snelle uitwisseling mogelijk is zonder een nieuw verlichtingstoestel te moeten kopen.

Figuur 2 toont een LED module volgens de uitvinding in meer detail.

Op de PCB 1 zijn LED’s 9 aangebracht. Op de PCB is tevens elektrische circuit 10 5 aangebracht en een extra feature 12, in dit uitvoeringsvoorbeeld een PIR (Pyroelectric Infiared) sensor 12 aangebracht.

Figuren 3 A en 3B tonen een tweetal voorbeelden van een reflector voor een LED module volgens de uitvinding. De reflector 2 bevat een aantal cupvormige reflectorcups 13 Aan de onderzijde voorzien van een opening voor een LED. De reflector bevat tevens een 2de 10 gemeenschappelijk reflectorruimte 14. In het midden van de LED module is een ruimte uitgespaard. In deze ruimte kan een gedeelte van de elektronica, dat normaliter in de voeding zit, geplaatst worden. De vrijgekomen ruimte kan ook gebruikt worden om een extra functie aan de LED module toe te voegen. De 2e reflectorkamer 14 biedt ook de mogelijkheid, in uitvoeringsvormen, om het de lichtbundel te verbreden door de diffuser 5 te plaatsen op de 15 overgang van de reflectorcupjes naar de 2e reflectorruimte. Het plaatsen van de diffuser in de gemeenschappelijke ruimte verkleint het risico verblind te worden als men schuin naar de . lamp kijkt is het geprefereerd om de diffuser zo diep mogelijk in de reflector te plaatsen. De diffuser kan ook, in geprefereerde uitvoeringsvormen, aan de voorzijde van de lamp geplaatst zodat het licht eerst al gemengd kan worden in de gemeenschappelijke reflectorruimte en 20 vervolgens nog verder gemengd wordt door de diffuser 5. Bij voorkeur blijft het geheel precies binnen de outlines van de bestaande halogeenlamp. Het is eenvoudiger om binnen de outlines te blijven door niet de standaard high power leds (>1 W) te kiezen maar juist een slag kleinere middle powerLEDs (0,3W-0,7W) te nemen. Figuren 3 A en 3B tonen reflectoren met een diameter van respectievelijk ongeveer 50 mm en ongeveer 100 mm. Het aantal 25 reflectorcups is ongeveer 12, bijvoorbeeld 10 respectievelijk 20. Om verschillende bundelbreedtes te kunnen maken is het gunstig om de reflectorcups zodanig uit te voeren dat een kleine lichtbundel (10-15 of 15-17°) gemaakt worden. Via diffuser 5 is de lichtbundel groter te maken.

Om ervoor te zorgen dat de gebruiker niet in het hinderlijke licht kijkt is het voordelig 30 de ring van reflectorcupjes zo diep mogelijk te plaatsen zonder buiten de lampoutlines te steken. De hoogte van de 2e mengkamer komt dan op ongeveer 6 tot 10 mm.

Om toch zoveel mogelijk licht te genereren is het gunstig om veel LEDs in de cirkel te plaatsen. Een voordeel van het gebruik van meer LEDs is dat de hitte dan beter en meer gelijkmatig afgevoerd kan worden naar de heatsink 3.

5

De gemeenschappelijk ringvormige reflectorruimte 14 is voorzien van een opstaande rand met een buitenwand 15a en een binnenwand 15b. De binnenwand 15b omsluit 5 een centrale ruimte 16. Het licht van de LED’s treedt in gebruik niet in de centrale ruimte 16 door de afschermende werking van de binnenwand 15b. In de centrale ruimte 16 kan een gedeelte van de elektronica, dat normaliter in de voeding zit, geplaatst worden. De vrijgekomen ruimte kan ook of tevens gebruikt worden om een extra functie aan de LED module toe te voegen, bijvoorbeeld een sensor, speaker, camera.

10 Het licht van de LED’s treedt niet in deze centrale ruimte en kan niet interfereren met de in de centrale ruimte 16 geplaatste onderdelen.

Met name is dit van voordeel als in de uitgespaarde ruimte een optische sensor geplaatst is. Optische sensoren zijn bijvoorbeeld een camera 12, FIR sensoren, bewegingssensoren, en sommige rooksensoren. De wand 15b schermt de optische sensor af 15 van het licht van de LED’s, zodat de optische sensor 12 geen hinder hiervan ondervindt. Met name bij gebruik van sensoren voor surveillance, zoals bewakingscamera’s en/of bewegingssensoren worden grote voordelen verschaft: - er is geen aparte sensor nodig, de sensor is geïntegreerd in de LED module - het te bewaken object of persoon is altijd goed verlicht 20 - de aanwezigheid van de sensor is, in gebruik, niet of heel moeilijk door personen vast te stellen met het oog. Hiertoe dient men recht in het licht te kijken. Dat verblindt de ogen echter, zodat personen die een te bewaken object met slechte bedoeling willen naderen in gebruik niet kunnen zien of de module, of als er meerdere zijn, welke van de modules, van een optische sensor voorzien is.

25 In uitvoeringsvormen kan de LED module voorzien zijn van zowel een bewegingssensor als een camera. Ook kan men gebruik maken van een stelsel LED modules, waarbij ten minste een van de modules van het stelsel voorzien is van een bewegingssensor en ten minste een andere van een camera. Ook kan men, ter voorkoming van brandgevaar een stelsel LED modules gebruiken waarbij er een voorzien is van een rookmelder en ten minste een van een 30 camera. Bij optreden van brand kan dan direct worden gezien waar de brand is.

Met name bij gebruik van een sensor in de centrale ruimte is het van belang in een goede communicatie met de LED module te kunnen voorzien voor het in- en uitkoppelen van electrische signalen. Electrische signalen kunnen signalen zijn voor het inschakelen van functies zoals het inschakelen van de LED’s of de sensor of signalen die van een sensor 6 afkomen, zoals camerasignalen. Hiertoe is de LED module volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de opstaande rand voorzien is van een cilindervormige antenne 17 voor draadloze communicatie van en naar de LED module.

Een antenne op deze positie biedt een goed signaal zonder dat het de functie van de 5 andere elementen, zoals electronica stoort. Een door de antenne uitgezonden signaal is eenvoudig te ontvangen in een breed bereik.

Het aanbrengen van een cilindervormige antenne op de opstaande rand maakt 10 betrouwbare draadloze communicatie mogelijk zowel tussen een LED module en een ander apparaat als tussen LED’s onderling.

Bij verdere voorkeur is de cirkelvormige antenne aan een buitenzijde van de opstaande rand aangebracht 15 Bij nog verdere voorkeur bevat de cirkelvormige antenne uit een of twee delen.

Figuur 4 toont een reflector voor een LED module volgens de uitvinding in doorsnede.

Schematisch zijn hierop ook de maten weergegeven. I staat voor de diepte van de 20 reflector, II voor de grootte van de overlap en III voor de hoogte van de tweede reflectorruimte.

De totale diepte (I + III) is bij voorkeur tussen de 15 en 19 mm, bij voorkeur ongeveer 17 mm, met een marge van ongeveer 0,5 mm. De verhouding tussen de maten I en III is bij voorkeur gelegen tussen 0,7 en 1,5. De verhouding van de diepte van de reflectorcup en de 25 diepte van de twee reflectorruimte is dan gelegen tussen 0,7 en 1,5. In dit voorbeeld is I

ongeveer 9 mm en III ongeveer 8,3 mm. De reflectorcups zorgen voor een gerichte bundel, de gemeenschappelijke tweede reflectorruimte zorgt voor een mixing van het licht. Een zeer korte tweede reflectorruimte levert te weinig mixing op, een te lange heeft als nadeel dat men buiten de lampoutlines komt. De verhouding tussen de diepte II van de overlap tussen 30 reflectorcups 13 en de diepte I van de reflectorcups is bij voorkeur gelegen tussen 0,2 en 0,4. In dit voorbeeld is II ongeveer 2,6 mm. Een te grote overlap geeft een grotere spreiding van licht. Bij voorkeur is aan beide verhoudingen in diepten voldaan.

De gemeenschappelijke reflectorruimte is bij voorkeur als een goot uitgevoerd, waarbij de wijdte IV van de goot gelegen is tussen 12 en 18 mm. De diameter V van de 7 reflector is bij voorkeur tussen de 50 en 100 mm, afhankelijk van het type LED module. Deze dimensies leveren een goed lichtbeeld op en voldoende ruimte wordt gespaard in het midden van de LED module voor elektronica en/of extra features.

De LED module is voorzien van een cilindervormige buis 18 waarin met daarop 5 cilindervormige antennes 17a en 17b, die samen met een rand 17c op de bovenzijde van de opstaande wand 15b de antenne 17 vormen. De antennes kunnen gedeeltelijk op folie zijn aangebracht, waarbij de folie op de opstaande rand 15b aangebracht wordt. De antenne bevat in dit voorbeeld twee delen, de folie met daarop de antennedelen 17 a en 17b en een geleidende ring 17c op de bovenzijde van de opstaande rand. De antenne 17 is bijvoorbeeld 10 door middel van een coaxiale kabel Coax verbonden met bijvoorbeeld een besturingeenheid 19. Deze besturingseenheid 19 ontvangt signalen van de antenne en kan ook zorg dragen voor uitzenden van signalen via de antenne 17. Tussen de delen 17a, 17b en 17c van de antenne bevinden zich sloten S. Signalen opgevangen vanuit de antenne kunnen gebruikt worden voor bij voorbeeld het inschakelen van een sensor 12.

15 Een LED module volgens de uitvinding kan onderdeel uitmaken van een stelsel LED

modules, waarbij bijvoorbeeld een van de LED modules een bewegingssensor bevat in ruimte 16. Zodra deze sensor beweging constateert, veroorzaakt dit het doen uitzenden van een signaal via antenne 17. Een andere LED eenheid van het stelsel ontvangt dit signaal en schakelt een camera in die zich in de ruimte 16 van het betreffende LED module bevindt.

20 Daarnaast kunnen de LED lampen geactiveerd worden.

De mechanische opbouw van de ledmodule is zeer compact en daarmee een moeilijke omgeving om een adequate hoogfrequente oplossing te vinden voor een bij benadering omnidirectional antenne.

25 Figuur 5 toont een folie F met daarop delen 17a en 17b van de antenne 17 gescheiden door een slot S. Dit is een voorbeeld van een slotstraler.

Deze oplossing is gevonden door een aanpak te kiezen van simulatie gevolgd door praktische testen. De folie F wordt rond de opstaande rand 15b gebogen en aangebracht dusdanig dat de ring 17c bij benadering aansluit bij de opstaande randen van deel 17a. Tussen

30 deel 17b en 17c vormt zich dan een verder slot S

Na diverse testen is gebleken dat het aanbrengen van de rondgebogen slotaantenne op de buitenwand (figuur 3,15b) van de bovenste reflectorwand zeer goede resultaten geeft.

8

De gekozen slotantenne (fig. 5) heeft in dit voorbeeld een extra eiland (17b) in het midden. Dit heeft als voordeel dat de afmeting van de totale antenne verkleind kan worden ten opzichte van een antenne die alleen delen 17a en 17 c bevat waardoor de antenne 17 beter in te passen is in de led module.

5

De slotantenne (fig.5) wordt gevoed door een coaxiale kabel (Coax), waarmee ook opgevangen signalen kunnen worden doorgevoerd. De binnenader is verbonden met het middelste antenne eiland (17b) en de buitenzijde is verbonden met de metalen laag onder het eerste slot (17a).

10

Om de antenne nog iets breedbandiger te maken en optimaal aan te passen voor de werkfrequentie wordt er bij voorkeur een condensator, bij voorkeur een SMD condensator (C behuizing 0402) bevestigd tussen het middelste eiland (17b) en op de metalen laag onder het eerste slot (17a). Hierdoor kan een aanpascircuit op de print komen te vervallen.

15

Rond de pir sensor is een chroom gedeelte (fig.5, 17c) aangebracht, dit doet dienst als bovenste deel van de antenne en heeft daarnaast ook een esthetisch doeleinde.

De cirkelvorm van de antenne heeft als voordeel dat de gevoeligheid en de uitzendkracht van 20 antenne bij benadering in alle richtingen gelijk is. Dat is van voordeel omdat men niet van te voren weet waar onderdelen waarmee te communiceren is, zoals regelapparatuur of andere LED modules zich in praktijk zullen bevinden.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier gegeven 25 uitvoeringsvormen van de uitvinding.

De module kan voorzien zijn van een temperatuursensor, zoals een thermistor. Deze kan gebruikt worden voor het houden van de gebruikstemperatuur beneden een bepaalde temperatuur, bijvoorbeeld, ter plekke van de sensor beneden 75°C, bij voorkeur beneden 70°C. Een signaal van de temperatuursensor kan worden toegevoerd aan een regelcircuit voor 30 de sensor. De thermistor is in een uitvoeringsvoorbeeld voorzien tussen de LED’s. Het signaal van de thermistor is een indicatie van de temperatuur. Dit signaal wordt toegevoerd aan een regelcircuit voor de sensor, bijvoorbeeld een microprocessor. Bij voorbeeld: De sensor 12 is een bewegingssensor. Een bewegingssensor geeft een signaal. Om te voorkomen dat op iedere beweging, ook die van een klein object zoals een rondvliegende vlieg of mot of rondlopende 9 muis, gereageerd wordt, wordt het signaal van de bewegingssensor vergeleken met een ijksignaal, of in het Engels een ’’threshold”. Slechts indien het signaal van de bewegingssensor groter is dan de threshold wordt een beweging geregistreerd en kan een actie volgen, zoals het aanzetten van de verlichting en/of camera’s of het geven van een signaal aan 5 een bewakingscentrale. De gevoeligheid van de bewegingssensor is temperatuurafhankelijk, waarbij in een voorbeeld een hogere temperatuur een lagere gevoeligheid geeft, dat wil zeggen dat een zelfde beweging van een object bij een hogere temperatuur een kleiner signaal van de bewegingsensor geeft. Het signaal van de thermistor wordt toegevoerd aan het regelcircuit, dat de threshold instelt als functie van het signaal van de thermistor, dat wil 10 zeggen als functie van de temperatuur in de module, waarbij in dit geval de threshold verminderd wordt als de temperatuur toeneemt. Dit kan in hard-ware vorm zijn uitgevoerd, maar ook in de vorm van soft-ware.

In dit voorbeeld is sprake van een bewegingssensor, maar hetzelfde principe kan 15 gebruikt worden voor andere sensoren, zoals rooksensoren of camera’s.

1039662

Claims

1 LED module bevattende een aantal LEDs en een reflector voor het reflecteren van door de LEDs uitgezonden licht en een opstaande rand (15b) die een centrale 5 ruimte omsluit, met het kenmerk, dat de opstaande rand voorzien is van een cilindervormige antenne (17) voor draadloze communicatie van en naar de LED module.

2 LED module volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de cirkelvormige antenne (17) aan een buitenzijde van de opstaande rand (15b) aangebracht is.

3 LED module volgens een der conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat de 10 antenne een slotantenne is

4 LED module volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de slotantenne een onderste deel (17a) bevat, een middelste deel (17 b) en een bovenste deel (17c) gescheiden door sloten (S).

5 LED module volgens conclusie 4 met het kenmerk dat tussen het 15 onderste en bovenste deel een condensator (c) is aangebracht. 1 0 39 6 6 2