Title:
Leuchtkörper
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Leuchtkörper 1 ist mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse 2 angeordneten und als Leuchtmittel dienenden Leuchtdioden 3, 4, 5, 6 ausgerüstet. Diese sind antiparallel angeordnet, und zwar vorzugsweise in Einheiten 7, 8, welche jeweils zwei antiparallel zueinander angeordnete Diodenpaare 9, 10 aufweisen.




Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102008004507
Publication Date:
07/23/2009
Filing Date:
01/16/2008
Assignee:
Hitzing, Ralf (Gladbeck, 45964, DE)
Paetzold, André (Dorsten, 46286, DE)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Schulte & Schulte (Essen, 45219)
Claims:
1. Leuchtkörper (1), mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse (2) angeordneten, als Leuchtmittel dienenden Leuchtdioden (3, 4, 5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper mit einer Vielzahl antiparallel angeordneter Leuchtdioden (3, 4, 5, 6) ausgerüstet ist.

2. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) mit einer Vielzahl von Einheiten (7, 8) ausgerüstet ist, welche jeweils zwei antiparallel zueinander angeordnete Diodenpaare (9, 10) aufweisen.

3. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) mit mindestens 52 Einheiten von jeweils zwei Diodenpaaren (9, 10) ausgerüstet ist.

4. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) eine zylindrische Form aufweist.

5. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leuchtkörper (1) ein Mikrocontroller zugeordnet ist.

6. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) direkt an die Netzspannung angeschlossen ist.

7. Leuchtkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Durchlassspannung von etwa 4 Volt.

8. Leuchtkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sperrspannung von ca. 5 Volt.

9. Leuchtkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorschaltung von mindestens zwei Widerständen.

Description:

In zunehmendem Maße werden Glühbirnen und mit Edelgas befüllte Leuchtröhren durch Leuchtdioden ersetzt, da diese eine Vielzahl von Pluspunkten mit sich bringen. Bei Leuchtdioden handelt es sich um elektronische Halbleiterbauelemente, die strahlen, wenn durch die Diode Strom in Durchlassrichtung fließt. Leuchtdioden zeichnen sich dabei durch zahlreiche Vorteile gegenüber Glühbirnen und Leuchtröhren aus, die in Zukunft die Verbreitung der Leuchtdioder noch verstärken werden. So ist die Einsatzzeit der Leuchtdioden ungleich länger als bei vergleichbaren Leuchtmitteln, die Lebensdauer reicht bis zu über 100.000 Stunden bei mit entsprechend niedrigen Strömen betriebenen LEDs. Leuchtdioder entwickeln im Vergleich zu anderen Leuchtmitteln im Betrieb auch wesentlich weniger Temperatur, so dass auch dahingehend Potential zur Energieeinsparung besteht. Sie sind außerdem unempfindlich gegenüber Erschütterungen und fallen nicht plötzlich aus, sondern werden nach entsprechender Lebensdauer nur schwächer. Schließlich können auch die Eigenschaften des erzeugten Lichtes bei Leuchtdioden besonders gut variiert werden, etwa was die Farbe des ausgestrahlten Lichtes betrifft. Die diversen Vorteile der LEDs führen dazu, dass Leuchtdioden neben Einsätzen als Statusanzeigen für die Betriebsbereitschaft vor elektronischen Geräten, in mobilen Leuchtkörpern, wie z. B. an Fahrrädern, oder im Zusammenhang mit nur schwach beleuchteten oder auszuleuchtenden Flächen, etwa die von beleuchteten Namensschildern, auch verstärkt in gebündelter Form als komplette Leuchtkörper Verwendung finden. Dabei werden Glüh-, Halogen- oder andere Lampen durch eine Vielzahl von gebündelten Leuchtdioden ersetzt.

Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Leuchtkörper zu schaffen, der auf geeignete Weise den Einsatz einer Vielzahl von Leuchtdioden ermöglicht und deren Einsatz besonders effektiv, leistungsstark, umweltfreundlich, energiesparend und sicher ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Leuchtkörper mit einer Vielzahl antiparallel angeordneter Leuchtdioden ausgerüstet ist.

Durch den Einsatz der antiparallel angeordneten Leuchtdioden in einem Leuchtkörper können die Vorteile der Leuchtdioden auf besonders geeignete Weise genutzt werden. Damit ist ein Leuchtkörper mit intelligenter Steuerung geschaffen, der sich durch eine lange Einsatzdauer, ausbleibende Wärmeentwicklung oder Sicherheit vor Zerstörung auszeichnet, indem sich die Dioden durch die parallele Anordnung in entgegen gesetzter Richtung gewissermaßen gegenseitig schützen.

Insbesondere ist daran gedacht, dass der Leuchtkörper mit einer Vielzahl von Einheiten ausgerüstet ist, welche jeweils zwei antiparallel zueinander angeordnete Diodenpaare aufweisen. Dabei sind je zwei Paare entgegengesetzt geschaltet, die Dioden sperren sich gegenseitig. Durch diese Anordnung bzw. Verdrahtung der einzelnen Leuchtdioden ist zudem der Einsatz in praktisch jeder Form von Leuchtkörper möglich, weil die Kombination dieser Paare in einer Art Baustein in praktisch jeder Form oder Größe von Leuchtkörper mit letztlich beliebiger Anzahl von Dioden realisiert werden kann. Durch die Verbindung einzelner Leuchtdioden kann eine vorteilhafte Wechselspannung betrieben werden, obwohl für Leuchtdioden üblicherweise nur der Betrieb mit Gleichspannung möglich ist

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Leuchtkörper mit mindestens 52 Einheiten von jeweils zwei Diodenpaaren ausgerüstet ist, insgesamt also 208 LEDs aufweist. Dabei schützen sich die LEDs selbst vor Durchbrennen, wobei gegebenenfalls als zusätzlicher Schutz noch Widerstände vorgeschaltet werden könnten. Jeweils 104 Dioden werden zur gleichen Zeit über eine einzige vorhandene Spannungsquelle angesteuert. Das Funktionsprinzip basiert dabei auf einer Sinuswelle, deren Halbwellen in positiv sowie negativ und in vier Segmente geteilt werden. Aufgrund der periodischen Wiederkehrung durch die Netzfrequenz leuchtet jeweils die obere und untere Reihe bei zeilenartig angeordneten Leuchtdioden. Das menschliche Auge kann aufgrund des Nachleuchteffektes den Spannungsverlust dabei nicht wahrnehmen.

In Zusammenhang mit der besonders vorteilhaften Verdrahtung bzw. Anordnung der Leuchtdioden ist es als besonders praktisch anzusehen, wenn der Leuchtkörper eine zylindrische Form aufweist. Damit können die bisher verwendeten und zumeist mit Edelgas befüllten Leuchtröhren ersetzt werden. Es entstehen auch keine Umbaukosten, denn alle Teile des Corpus bleiben erhalten. Allenfalls muss der Starter entfernt werden. Mittels standardisierten Anschlussstücken können die mit der Vielzahl von antiparallel geschalteten Leuchtdioden ausgerüsteten Leuchtkörper in Röhrenform in die handelsüblichen Halterungen eingedreht bzw. -setzt werden. Gegenüber den herkömmlichen erweisen sich die erfindungsgemäßen Leuchtröhren mit der intelligenten Ansteuerung allerdings mit mindestens 400.000 Betriebsstunden als deutlich überlegen. Zudem können mit Leuchtdioden mögliche Effekte, z. B. was farbiges Licht betrifft, erreicht werden.

Als vorteilhaft ist es außerdem anzusehen, dass im Zusammenhang mit dem Einsatz des erfindungsgemäßen Leuchtkörpers einige Aggregate eingespart werden können. Es kann allerdings empfehlenswert sein, dass dem Leuchtkörper ein Microcontroller zugeordnet ist. Dieser dient dem primären Zweck, bei interner Ansteuerung den so genannten Peak möglichst gering zu halten, also die Ausschläge in der Stromspannung zu reduzieren.

Erhebliche Stromsparpotentiale ergeben sich auch dadurch, dass der Leuchtkörper direkt an die Netzspannung angeschlossen ist. Es ist also kein vorgeschaltetes Aggregat, etwa ein Netzteil, ein Trafo oder ein Gleichrichter notwendig, das seinerseits wieder Strombedarf mit sich bringt.

Mit dem erfindungsgemäßen Leuchtkörper und der Anordnung und Systematisierung der LEDs sind diese optimal geschützt. Dies ist insbesondere auch bei einer Durchlassspannung von etwa 4 Volt der Fall, wobei der Betrieb mit etwa 2,7 bis 3 Volt erfolgt. Die Sperrspannung liegt bei ca. 5 Volt.

Zusätzlicher Schutz kann durch eine Vorschaltung von mindestens zwei Widerständen à vorzugsweise 120 Ohm erreicht werden.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein neuartiger Leuchtkörper geschaffen ist, welcher sich durch hohe und konstante Leistung in Verbindung mit großen Potentialen zur Energiesparung auszeichnet. Hierzu wird ein Leuchtkörper mit insgesamt 208 Leuchtdioden vorgeschlagen, die antiparallel angeordnet sind. Dies geschieht in gepulster Anordnung paarweise in Einheiten mit jeweils zwei antiparallel zueinander angeordneten Diodenpaaren. Auf diese Weise kann bei der Verbindung einzelner Leuchtdioden eine Wechselspannung betrieben werden, obwohl für Leuchtdioden üblicherweise nur der Betrieb mit Gleichspannung möglich ist. Abgesehen von dieser bevorzugten Anordnung in Einheiten bestehen praktisch keinerlei Einschränkungen, d. h. für den Leuchtkörper als solchen ist im Prinzip jegliche Art von Formgebung denkbar, zumal die vielen Einheiten sich praktisch beliebig kombinieren lassen. Dies wiederum bringt den Pluspunkt mit sich, dass Leuchtröhren als besonders gängige Art von Leuchtkörpern mit den erfindungsgemäß geschalteten LEDs ausgerüstet werden können. Der Einsatz einer Leuchtröhre mit Leuchtdioden, die nach dem vorgeschlagenen Verdrahtungsmuster angeordnet sind, ist also in handelsübliche Halterungen möglich, eine Nachrüstung nicht notwendig. Zudem können mit den Leuchtdioden bestimmte optische Effekte, etwa in Hinblick auf die Farbgebung, in denkbar einfacher Weise realisiert werden. Die optimale Energieersparnis wird einerseits durch den Einsatz von Leuchtdioden als solche, gerade aber auch durch das vorgesehene Verdrahtungsmuster ermöglicht. Darüber hinaus werden aber auch Aggregate eingespart, die bei bisher verwendeten Leuchtröhren als „Stromfresser" notwendig wie berüchtigt sind, etwa Netzteile oder Trafos. Durch die vorgesehene intelligente Ansteuerung sind diese Aggregate nunmehr entbehrlich.

Weitere Einzelheiten und Einzelteile des Erfindungsgegenxstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist.

Es zeigen:

1 einen Leuchtkörper,

2 einen Ausschnitt aus 1,

3 eine Einheit, bestehend aus zwei Paaren von Leuchtdioden,

4 ein Schaltplan zu 3

5 zwei Paare von Leuchtdioden und

6 einen Schaltplan.

In 1 ist ein Leuchtkörper 1 in zylindrischer Form dargestellt. Dessen Gehäuse 2 ist aus einem transparenten Material, vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff hergestellt und weist in seinem Inneren eine Vielzahl von hier mehr oder weniger zufällig mit den Bezugszeichen 3, 4, 5, 6 versehene Leuchtdioden auf. Deutlich wird in dieser Darstellung angesichts der Vielzahl von Leuchtdioden 3, 4, 5, 6 etc., dass mit dem erfindungsgemäßen Verdrahtungsmuster praktisch jegliche Formgebung für einen Leuchtkörper möglich ist, weil sich der Leuchtkörper 1 aus einer Vielzahl kleiner Einheiten mit Leuchtdioden zusammensetzt. Im vorliegenden Beispiel gemäß 1 handelt es sich um ein röhrenförmiges Gehäuse 2, das außerdem noch die Anschlüsse 15 und 16 aufweist.

Einen Ausschnitt aus 1 zeigt 2 mit wiederum mehr oder weniger zufällig mit den Bezugszeichen 3, 4, 5, 6 versehenen Leuchtdioden, die untereinander über Drähte 17, 18, 19 verbunden sind.

In 3 ist eine aus den Dioden 9, 9', 10, 10' gebildete Einheit 7 dargestellt, die sich aus den beiden antiparallel zueinander angeordneten Diodenpaaren 9, 9', 10, 10' zusammensetzt. Bei der Ausrüstung eines Leuchtkörpers mit 52 Einheiten, also insgesamt 208 Leuchtdioden, hat sich deren Einsatz als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Verdrahtungen sind mit dem Bezugszeichen 20, 21, 22 und 23 bezeichnet. Mit den Bezugszeichen 24, 26, 28 und 30 sind jeweils die Kathoden und mit den Bezugszeichen 25, 27, 29 und 31 die Anoden versehen.

Den Schaltplan zu dieser Anordnung zeigt 4. Die Einheit 7 besteht aus den antiparallel zueinander angeordneten Dioden 9, 9', 10, 10' mit den Verdrahtungen 20, 21, 22 und 23. Mit den Bezugszeichen 24, 26, 28 und 30 sind jeweils die Kathoden und mit den Bezugszeichen 25, 27, 29 und 31 die Anoden versehen.

Einzeln sind diese Diodenpaare 9, 9' bzw. 10, 10' auch in 5 gezeigt. In dieser Form werden die Diodenpaare miteinander verdrahtet.

Einen weiteren Schaltplan zeigt schließlich 6 mit den vier Diodenpaaren 9, 9', 10, 10', 11, 11' und 12, 12'. Die Dioden 9, 9' sowie 10, 10' bilden dabei die Einheit 7, die Dioden 11, 11' sowie 12, 12' die Einheit 8. Widerstände 13, 14 sind dem System vorgeschaltet, um als zusätzlicher Schutz der Dioden vor Durchbrennen zu dienen.