CN109076675A - 具有至少一个led的发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个LED(LED1，LED2)的发光装置(16)，其中，发光装置(16)还具有至少一个灯丝(GF)，其中，至少一个灯丝(GF)与至少一个LED(LED1，LED2)串联。

Description

具有至少一个LED的发光装置
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个LED的发光装置。具有LED的发光装置的特征在于寿命长和效率高。为了使其也在常见的灯座中运行，在市面上能够获得所谓的改装灯，其外貌类似于传统的白炽灯，但是，在其内部则使用LED作为发光装置。
背景技术
自从引入LED用于改装灯生产以来，在效率、色彩表现以及寿命方面取得了很大的改善。但是，这在目前只有在相对高的制造成本的条件下才能实现。尤其例如当应该使用改装灯替换整个房屋内的白炽灯时，成本显著提高，从而只能对部分发光装置进行替换或者完全取消替换。由此方式，不仅针对单个房屋，而是在世界范围内也浪费了大量的能量。其制备所必须的资源可能能够在其他方面得到更佳的利用。目前已有的方案需要电子驱动装置，其将交流电源电压转换为适合于相应LED的直流电压。在大多数情况下，为此使用开关电源元件，例如降压变换器。改装灯能够尤其作为A型灯、B型灯、P型灯和G型灯获得。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供开头所述的发光装置，尤其改装灯，其特征在于相比于已知的方案更低的制造成本。
此目的通过具有权利要求1所述特征的发光装置实现。
本发明基于的认知在于，如果改装灯可以取消电子驱动装置，其则能够尤其便宜地制造。为了取消电子驱动装置，设置替代的、尽可能低成本的设备用于调节通过至少一个LED的电流。根据本发明，此功能通过至少一个与至少一个LED串联的灯丝实现。在本发明的范围内，灯丝理解为常规的炽热灯丝，所谓的细丝。
本发明利用了以下事实，灯丝的电阻随着温度的升高而升高。由此降低电流，从而降低温度。降低的温度促使电阻的降低，因此电流再次提高，等等。由此方式，一方面调节了输入至少一个LED的电流，另一方面，如同在发光装置中所期望的，将一部分流经呈灯丝形式的调节设备的电流同样转换为光能。由此，可提供特征在于高效率以及高比例的LED光的发光装置。由于LED的运行无需电子驱动电路，制造成本低。
尤其有利的事实在于，在根据本发明的发光装置运行时能够实现尽可能无闪烁的运行，因为灯丝为由根据本发明的发光装置在可见波长范围内发射的光线提供恒定的基础亮度。另一优点在于，在制造中能够使用白炽灯现有的制造方案。
本发明一种优选的变体的特征在于，发光装置包含玻壳，在玻壳中放置至少一个灯丝，其中，玻壳以保护气体填充。此保护气体优选包含由93％的氩气和7％的氮气构成的混合物，并尤其不含卤素。因此，此混合物与市面上常见的白炽灯中的一样。至少一个LED和至少一个灯丝优选都布置在该玻壳中。
在本发明的另一变体中，发光装置包含玻壳，在玻壳中放置至少一个灯丝，其中，该玻壳以包含至少一种卤素、尤其溴的气体填充。由此实现了卤素燃烧器，其中，可设置玻壳，在此玻壳中放置包含灯丝的玻壳以及至少一个LED。至少一个LED和至少一个灯丝在此变体中因此承受不同的氛围边界条件。
发光装置优选具有用于与电源电压、尤其交流电源电压相连的第一和第二接口。就此而言可设置成发光装置包含彼此反向并联的至少一个第一LED和至少一个第二LED。由此方式能够利用交流电源电压的两部分波。由此方式能够进一步减少可能的闪烁。
在另一实施形式中，发光装置可具有与第一和第二接口相连的整流器。在此变体中，发光装置可尤其具有彼此并联的至少一个第一LED和至少一个第二LED。这同样导致闪烁的减少。
但是，两个彼此并联的LED也可在没有整流器的变体中使用，例如当至少两个LED彼此并联，并且至少两个另外的LED与第一并联电路反向并联时。
此外，还可以设置成，使发光装置具有彼此串联的至少一个第一LED和至少一个第二LED。在此，LED构成所谓的LED串。在具有和不具有整流器的变体中都可以这样。因此能够实现使经过LED串的总压降提高并从而优化LED串的运行点。
根据另一实施形式，至少一个第一LED和至少一个第二LED可以具有不同的正向电压。由此得出的优势在于，输入的交流电压的半波能够得到尤其有效地应用。
此外能够设置成，使发光装置具有至少两个在不同的波长范围内发光的LED。由此方式能够调整由根据本发明的发光装置发出的光的色坐标。
显示为尤其有利的是，至少一个LED和至少一个灯丝设计得使至少一个LED处的压降为15％到30％的、优选20％到25％的电源电压。通过此种设计能够在特定电源电压的情况下实现由发光装置发出的光线的最大亮度。因此，此种设置的结果是发光装置尤其高的效率。
在一种替代的实施方式中可规定，至少一个LED和至少一个灯丝设计得使70％到90％的、优选75％到85％的、尤其80％的光学功率由至少一个LED产生。在上两个段落中提出的优选的设计规则对在保护气体中的以及在卤素燃烧器内部的灯丝的实施同样适用。
在预先设定电源电压的条件下，在此种设计方案中也能够获得特别高的效率并从而获得特别大的光学功率。
在一种有利的扩展方案中可规定，使发光装置具有玻壳和热力屏障，其中，至少一个LED和至少一个灯丝放置在玻壳中，其中，热力屏障放置在至少一个LED和至少一个灯丝之间。作为热力屏障尤其使用金属反射器，其安装在至少一个LED和灯丝之间。
其他有利的实施形式由从属权利要求给出。
附图说明
下面参照附图进一步说明本发明的实施例。其中：
图1以示意图示出了根据本发明的发光装置的第一实施例的电路图；
图2以示意图示出了根据本发明的发光装置的第二实施例的电路图；
图3示出了根据本发明的发光装置的实施例的示意图；
图4示出了根据本发明的发光装置的另一实施例的示意图；并且
图5示出了在电源电压为UV＝220V的条件下，与经过LED的压降ULED相关的光学功率Popt。
具体实施方式
在下文中，为相同的以及功能相同的元件使用了同样的附图标记。
图1以示意图示出了根据本发明的发光装置的第一实施例的电路图。作为电压源，使用例如能够提供振幅为220V的交流电压的交流电压源UV。在交流电压源UV的接口之间，一方面串联灯丝GF，并且另一方面反向并联地连接两个LED，即LED1和LED2。虚线标识的区域10给出了哪些元件能够优选地布置在印刷电路板上。
如图中可见，灯丝GF未布置在电路板10上。通过虚线标识的轮廓12表示灯丝GF能够与LED在相同的氛围下运行，例如由传统的白炽灯已知的、优选含有93％的氩气与7％的氮气的混合物、但不是卤素的保护气体中。替代地，灯丝GF能够在与LED，即LED1，LED2，不同的氛围下运行，从而借助灯丝GF实现卤素燃烧器。在此，灯丝GF在以含有至少一种卤素、尤其溴的气体填充的单独的玻壳中运行。
在图1中所示的实施例具有的优点在于，通过所示LED，即LED1，LED2的反向并联能够将交流电源电压UV的两部分波都用于产生LED光。如对专业人士来说显而易见的，能够将其他LED与此两个LED，即LED1，LED2，并联，优选以两个反向并联单元并联，从而使亮度波动最小化。此外，可以为每个LED，即LED1，LED2，串联一个或多个LED，从而分别在两个反向并联单元中也避免亮度波动。LED，即LED1，LED2可例如由串联或并联的多个例如3V(InGaN)的半导体芯片和多个例如48V的高压芯片组成。由此，能够使LED的运行以合适的方式匹配于交流电源电压UV。
在图2中所示的根据本发明的发光装置的实施例中，在交流电源电压UV的两个接口之间连接以已知的方式包含四个二极管D1，D2，D3，D4的桥式整流器14。在桥式整流器14的输出口之间连接灯丝GF和两个LED，即LED1，LED2，的串联电路。LED1，LED2以及桥式整流器14布置在电路板10上。替代图2中所示的LED，即LED1，LED2，的串联电路，也可并联多个LED，其中，每个并联的LED又能通过多个LED的串联电路替代。由此方式-这同样适用于图1-能够实现交流电源电压UV、灯丝GF和LED之间最佳的协调，从而根据期望调整由根据本发明的发光装置发出的光的亮度或者色坐标。此外，由此还能调整交流电源电压UV在LED和灯丝GF之间的最佳分配。
灯丝GF的电阻也限定了同样流经至少一个LED的电流。如前所述，通过选择合适的灯丝GF的电阻能够调节由至少一个LED发出的、与由灯丝GF发出的光的比例。混合两个光源的光，从而产生高效的并且同时尽可能不闪烁的光。
图3以具有E27型基座18的A型灯的例子示出了根据本发明的发光装置16的实施例。其具有玻壳20，在玻壳中具有常用于白炽灯的保护气体氛围，此保护气体氛围可包含例如93％的氩和7％的氮，但不包含卤素。在玻壳20内部设置灯丝GF以及多个LED，其中示例性地示出了LED1。为了使至少一个LED1与灯丝GF热力解耦，LED1靠近基座18布置，灯丝GF尽可能远地与其在空间上分离。通过此种空间分离，使LED1的寿命不受到由灯丝GF发出的热力辐射的负面影响。为了进一步的热力解耦或者替代地，可以在至少一个LED LED1和灯丝GF之间布置热力屏障。在此，可例如涉及金属反射器。
在图4中所示的根据本发明的发光装置16的实施例中，在玻壳20内部放置另一玻壳22，在此玻壳中放置灯丝GF。玻壳22内部的氛围含有至少一种卤素，尤其溴。通过灯丝GF和玻壳22及其填充在此实现了卤素燃烧器24。在玻壳20内部可设置已经由图3中所示的实施例已知的保护气体氛围。在此，在玻壳20内部、但是玻壳22的外部放置两个LED，即LED1，LED2。当然，LED的数量可以是任意的，例如一个、两个、三个、四个等。
图5示出了在交流电源电压UV＝220V的情况下光学功率Popt(a.u.＝任意单位)关于经过至少一个LED的电压降ULED的走势。因此，交流电源电压UV与经过至少一个LED的电压降之差等于经过灯丝GF的电压降。
据此，运行点通过串联的LED的数量，也就是说尤其它们的正向电压，以及灯丝GF的电阻确定。如可见，经过至少一个LED的电压降ULED越小，由灯丝GF发出的光学功率Popt则越大。在电压ULED＝80V时，由至少一个LED提供的光学功率Popt的份额显示为最大值。在电压ULED＝54V时，两个部分光学功率、即灯丝GF的部分光学功率以及至少一个LED的部分光学功率的总和(Sum)显示为最大值。在此运行点，总***达到大于20％的效率。当前提条件为白炽灯通常具有2％和5％之间的效率时，由此即相对于单独的白炽灯实现了效率显著的提高。如果仅运行LED，虽然能够获得在25％到30％之间的效率，但是要以更加昂贵的驱动电子装置为损失。在根据本发明的发光装置中可免受此损失。就此而言，当至少一个LED以及至少一个灯丝尺寸设计得使至少一个LED处的电压降Uv在20％至25％之间时，仍旧能够获得最大效率。反之，由图5的示图中能够确定，当至少一个LED和至少一个灯丝GF设计得使在75％至85％之间、尤其80％的光学功率Popt由至少一个LED产生时，则得出最佳的功率。
附图标记说明
10 电路板
12 轮廓
14 桥式整流器
16 发光装置
18 基座
20 玻壳
22 玻壳
24 卤素燃烧器
D1，D2，D3，D4 二极管
GF 灯丝
LED1，LED2 LED
Popt 光学功率
ULED 电压
UV 电源电压

Claims (12)

1.具有至少一个LED(LED1，LED2)的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)还具有至少一个灯丝(GF)，其中，所述至少一个灯丝(GF)与所述至少一个LED(LED1，LED2)串联。
2.根据权利要求1所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有玻壳(20)，在所述玻壳中放置所述至少一个灯丝(GF)，其中，所述玻壳(20)以保护气体填充，所述保护气体优选包含由93％的氩气与7％的氮气构成的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有玻壳(22)，在所述玻壳中放置所述至少一个灯丝(GF)，其中，所述玻壳(22)以包含至少一种卤素、尤其溴的气体填充。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有用于与电源电压(UV)、尤其交流电源电压相连的第一接口和第二接口。
5.根据权利要求4所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有至少一个第一LED(LED1)和至少一个第二LED(LED2)，所述第一LED与所述第二LED彼此反向并联。
6.根据权利要求4所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有与所述第一接口和所述第二接口相连的整流器(14)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有至少一个第一LED(LED1)和至少一个第二LED(LED2),所述第一LED与所述第二LED彼此并联。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有至少一个第一LED(LED1)和至少一个第二LED(LED2),所述第一LED与所述第二LED彼此串联。
9.根据权利要求7或8所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述至少一个第一LED(LED1)与所述至少一个第二LED(LED2)具有不同的正向电压。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述至少一个LED(LED1，LED2)与所述至少一个灯丝(GF)设计得使在所述至少一个LED(LED1，LED2)处的压降为电源电压(UV)的15％至30％，优选20％至25％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述至少一个LED(LED1，LED2)与所述至少一个灯丝(GF)设计得使光学功率(Popt)的70％至90％、优选75％至85％、尤其80％由所述至少一个LED(LED1，LED2)产生。
12.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置(16)，
其特征在于，
所述发光装置(16)具有玻壳(20)和热力屏障，其中，所述至少一个LED(LED1，LED2)以及所述至少一个灯丝(GF)布置在所述玻壳(20)中，其中，所述热力屏障布置在所述至少一个LED(LED1，LED2)与所述至少一个灯丝(GF)之间。
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