DE102020001001A1 - LED strips - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen LED-Streifen (10) mit wenigstens einer LED-Insel (11) und Kabeln (12) zum Anschluss an eine Spannungsversorgung (13) oder an weitere LED-Inseln (11). Auf der LED-Insel (11) sind mindestens eine Multichip-LED und mindestens ein elektrischer Widerstand (19) in Reihe geschaltet vorgesehen.The invention relates to an LED strip (10) with at least one LED island (11) and cables (12) for connection to a voltage supply (13) or to further LED islands (11). At least one multichip LED and at least one electrical resistor (19) connected in series are provided on the LED island (11).
Description
Die Erfindung betrifft einen LED-Streifen mit wenigstens einer LED-Insel und mit Kabeln zum Anschluss an eine Spannungsversorgung oder an weitere LED-Inseln. Vorzugsweise ist der LED-Streifen als Bestandteil eines Fluchtwegemarkierungssystems vorgesehen. Fluchtwegemarkierungssysteme sind insbesondere an Bord von Schiffen, von Flugzeugen oder in öffentlichen Gebäuden (wie beispielsweise U-Bahn-Stationen, Hospitäler, Kinos, Kongresscenter, Großraumbüros, Flughäfen) vorgeschrieben. Der LED-Streifen ist insbesondere zur Verwendung für die Markierung von Fluchtwegen an Bord von Schiffen vorgesehen, kann aber auch an anderer Stelle vorteilhaft genutzt werden, also beispielsweise an Bord von Flugzeugen oder in Gebäuden.The invention relates to an LED strip with at least one LED island and with cables for connection to a voltage supply or to further LED islands. The LED strip is preferably provided as part of an escape route marking system. Escape route marking systems are prescribed in particular on board ships, aircraft or in public buildings (such as subway stations, hospitals, cinemas, congress centers, open-plan offices, airports). The LED strip is intended, in particular, to be used to mark escape routes on board ships, but can also be used advantageously elsewhere, for example on board aircraft or in buildings.
LED-Streifen für Fluchtwegmarkierungsleisten sind aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines LED-Streifens mit hohem Wirkungsgrad, niedriger Stromaufnahme, hoher Lichtstärke, langer Lebensdauer und/oder möglichst niedriger Temperatur. Daneben kann es Aufgabe der Erfindung sein, Anschlüsse der LED-Inseln so auszubilden, dass ein nur geringer Übergangswiderstand möglich ist und/oder die anzuschließenden Kabel möglichst wenig verändert oder bearbeitet werden müssen.The object of the present invention is to create an LED strip with high efficiency, low power consumption, high luminous intensity, long service life and / or the lowest possible temperature. In addition, it can be the object of the invention to design connections of the LED islands in such a way that only a low contact resistance is possible and / or the cables to be connected need to be changed or processed as little as possible.
Zur Lösung der Aufgabe weist der erfindungsgemäße LED-Streifen die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Insbesondere sind auf jeder LED-Insel mindestens eine Multichip-LED und mindestens ein elektrischer Widerstand in Reihe geschaltet vorgesehen. Als Multichip-LED wird hier jedes LED-Element verstanden, welches zwei oder mehr LEDs als Lichtquellen aufweist. Dadurch kann der elektrische Widerstand mit mehreren LEDs auf engem Raum verschaltet werden. Auch ist der Anschlusswiderstand mehrerer LEDs höher als der Anschlusswiderstand nur einer LED. Eine Multichip-LED mit mehreren LEDs und entsprechend höherer elektrischer Leistung erzeugt naturgemäß eine höhere Lichtstärke als eine einzelne LED. Bei gleicher Lichtstärke und nahezu gleicher Leistung im Verhältnis zu einer einzelnen LED kann die Multichip-LED mit geringerem Strom betrieben werden, sodass als Nebeneffekt mehr Meter LED-Streifen an einer Spannungsquelle betrieben werden können, was zu einer Reduzierung der Spannungsquellen, weniger Verkabelungsaufwand während der Installation und somit zu signifikanten Installationsvorteilen und Kosteneinsparungen führt. Zudem gewährleistet die Multichip-LED eine geringere Wärmeerzeugung pro LED, wodurch eine längere Lebensdauer möglich wird.To achieve the object, the LED strip according to the invention has the features of claim 1. In particular, at least one multichip LED and at least one electrical resistor connected in series are provided on each LED island. A multichip LED is understood here to mean any LED element that has two or more LEDs as light sources. This means that the electrical resistance can be connected to several LEDs in a small space. The connection resistance of several LEDs is also higher than the connection resistance of just one LED. A multichip LED with several LEDs and correspondingly higher electrical power naturally generates a higher light intensity than a single LED. With the same light intensity and almost the same power in relation to a single LED, the multichip LED can be operated with lower current, so that as a side effect more meters of LED strips can be operated on one voltage source, which leads to a reduction in the voltage sources and less cabling during the Installation and thus leads to significant installation advantages and cost savings. In addition, the multi-chip LED ensures less heat generation per LED, which enables a longer service life.
Vorteilhafterweise sind die LED-Inseln über ein Zweileiter-System miteinander verbunden. Das heißt, die zur Verbindung vorgesehenen Kabel weisen nur zwei Leiter oder Adern auf. Die innerhalb der Multichip-LED verwendeten LEDs sind vorzugsweise miteinander und mit dem Widerstand in Reihe geschaltet. Die elektrischen Verbraucher einer LED-Insel sind parallel zu den elektrischen Verbrauchern der anderen LED-Inseln desselben LED-Streifens geschaltet.The LED islands are advantageously connected to one another via a two-wire system. This means that the cables provided for connection only have two conductors or wires. The LEDs used within the multichip LED are preferably connected in series with one another and with the resistor. The electrical consumers of an LED island are connected in parallel to the electrical consumers of the other LED islands of the same LED strip.
Vorzugsweise erstreckt sich der LED-Streifen über 20 bis 50 m. Je nach Anwendung können auch andere Längen vorgesehen sein, etwa 2 bis 20 m oder 50 bis 100 m oder davon abweichend.The LED strip preferably extends over 20 to 50 m. Depending on the application, other lengths can also be provided, for example 2 to 20 m or 50 to 100 m or different.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können auf der LED-Insel genau eine Multichip-LED und/oder genau ein elektrischer Widerstand vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine einfache Montage und eine gute Beherrschbarkeit der Wärmeentwicklung.According to a further concept of the invention, precisely one multichip LED and / or precisely one electrical resistor can be provided on the LED island. This enables simple assembly and a good controllability of the heat development.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können innerhalb einer Länge von 1 m fünf oder mehr LED-Inseln über mehradrige Kabel miteinander verbunden sein. Die LED-Inseln sind vorteilhafterweise elektrisch zueinander parallel geschaltet, sodass bei Ausfall einer LED-Insel die anderen nicht auch ausfallen. Insbesondere sind die Kabel zweiadrig.According to a further concept of the invention, five or more LED islands can be connected to one another via multi-core cables within a length of 1 m. The LED islands are advantageously connected electrically in parallel with one another so that if one LED island fails, the others do not also fail. In particular, the cables are two-core.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer Gesamtlänge von 100 m nur ein zusätzlicher Anschluss für eine Einspeisung vorgesehen ist. Als Einspeisung wird hier entweder eine zusätzliche Spannungsversorgung oder eine zusätzliche elektrische Verbindung mit einer vorhandenen Spannungsversorgung verstanden. Vorzugsweise ist der zusätzliche Anschluss an die vorhandene Spannungsversorgung angeschlossen. Insbesondere sind beide Enden des LED-Streifens an eine gemeinsame Spannungsversorgung angeschlossen. Dies kann auch für LED-Streifen anderer Länge gelten. Über die Kabel kann aufgrund des Querschnitts nur eine begrenzte Menge Strom zugeführt werden. Je höher der Stromverbrauch der LED-Inseln ist, umso mehr Strom muss zugeführt werden und umso mehr zusätzliche Einspeisungen müssen in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des LED-Streifens vorgesehen sein. Aufgrund der Multichip-LED kann mit niedrigen Strömen gearbeitet werden. Dadurch kann die Anzahl zusätzlicher Einspeisungen in Abhängigkeit von der Länge des LED-Streifens reduziert werden, ohne dass der Querschnitt der Leiter im Kabel vergrößert werden muss.According to a further concept of the invention, it can be provided that, with a total length of 100 m, only one additional connection is provided for a feed. Infeed is understood here to be either an additional voltage supply or an additional electrical connection to an existing voltage supply. The additional connection is preferably connected to the existing voltage supply. In particular, both ends of the LED strip connected to a common power supply. This can also apply to LED strips of other lengths. Due to the cross-section, only a limited amount of electricity can be supplied via the cables. The higher the power consumption of the LED islands, the more power has to be supplied and the more additional feeds have to be provided depending on the total length of the LED strip. Because of the multi-chip LED, low currents can be used. As a result, the number of additional feeds can be reduced depending on the length of the LED strip without having to increase the cross-section of the conductors in the cable.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Multichip-LED zwei oder mehr LEDs aufweisen, insbesondere drei bis fünf LEDs. Angestrebt ist ein guter Kompromiss aus Kosten, Wärmeentwicklung, Stromaufnahme und Lichtausbeute sowie Lebensdauer.According to a further concept of the invention, the multichip LED can have two or more LEDs, in particular three to five LEDs. The aim is to find a good compromise between costs, heat generation, power consumption and luminous efficacy, as well as service life.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Multichip-LED LEDs nur einer Lichtfarbe aufweisen. Es wird nur Licht einer Farbe, dafür aber mit großer Helligkeit abgestrahlt.According to a further concept of the invention, the multichip LED LEDs can have only one light color. Only light of one color is emitted, but with great brightness.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Multichip-LED ausschließlich oder überwiegend grünes Licht abstrahlt, vorzugsweise mit einem Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge von 520 bis 535 nm, insbesondere von 525 bis 530 nm. Das Licht ist besonders hell und gut wahrnehmbar.According to a further concept of the invention, it can be provided that the multichip LED emits exclusively or predominantly green light, preferably with an intensity maximum at a wavelength of 520 to 535 nm, in particular from 525 to 530 nm. The light is particularly bright and easily perceptible .
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Multichip-LED ausschließlich oder überwiegend weißes Licht abstrahlt, vorzugsweise mit einer Farbtemperatur von 3000 bis 5000 K. Insbesondere weist das weiße Licht eine Farbtemperatur von 4000 K auf. Die gegenüber warmweißem Licht von 2700 K höhere Farbtemperatur wird heller wahrgenommen bzw. die LEDs leuchten heller. Außerdem ist das weiße Licht in dem angegebenen Bereich relativ neutral.According to a further concept of the invention, it can be provided that the multichip LED emits exclusively or predominantly white light, preferably with a color temperature of 3000 to 5000 K. In particular, the white light has a color temperature of 4000 K. The color temperature, which is 2700 K higher than that of warm white light, is perceived as brighter or the LEDs shine brighter. In addition, the white light is relatively neutral in the specified area.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die LED-Insel Licht mit einer Lichtstärke von 300 bis 1200 mcd abstrahlt, insbesondere mit 500 bis 800 mcd, vorzugsweise mit 600 mcd. Die genannte Lichtstärke ist auf die gesamte LED-Insel bezogen, unabhängig von der Anzahl der enthaltenen LEDs. Die LED-Insel kann dabei über der Multichip-LED eine linsenförmige Abdeckung aufweisen.According to a further concept of the invention it can be provided that the LED island emits light with a light intensity of 300 to 1200 mcd, in particular with 500 to 800 mcd, preferably with 600 mcd. The stated luminous intensity relates to the entire LED island, regardless of the number of LEDs it contains. The LED island can have a lens-shaped cover over the multichip LED.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Multichip-LED mit 0,3 bis 1,5 mA betrieben wird, insbesondere mit 0,5 bis 1,0 mA, vorzugsweise mit 0,7 mA. Angestrebt ist ein Stromverbrauch von etwa 3,5 mA pro Meter LED-Streifen und mit vorzugsweise fünf LED-Inseln pro Meter LED-Streifen.According to a further concept of the invention it can be provided that the multichip LED is operated with 0.3 to 1.5 mA, in particular with 0.5 to 1.0 mA, preferably with 0.7 mA. The aim is a power consumption of around 3.5 mA per meter of LED strip and preferably with five LED islands per meter of LED strip.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Multichip-LED mit 0,5 bis 20 Prozent ihres Nennstroms betrieben wird, insbesondere mit 1 bis 10 Prozent, vorzugsweise mit 1,5 bis 5 Prozent. Vorteilhaft ist auch ein Strom von etwa 2,5 Prozent des Nennstroms oder weniger. Als Nennstrom wird hier entweder der vom Anbieter bzw. Hersteller der Multichip-LED genannte Nennstrom oder Durchlassstrom verstanden, der typischerweise für einen Dauerbetrieb zulässig ist, oder aber ein Nennstrom, mit dem bei Umgebungstemperatur Ta von 45 °C eine Lebensdauer von mehr als 100.000 Stunden erreicht wird. Als Lebensdauer wird üblicherweise die Zeit angenommen, nach der die Multichip-LED noch 70 Prozent ihrer anfänglich vorhandenen Lichtstärke aufweist, bei im Zeitverlauf konstantem Strom. Durch die Ansteuerung der Multichip-LED mit relativ niedrigem Strom ist eine drastische Verlängerung der Lebensdauer oder ein im Zeitverlauf geringerer Abfall der Lichtstärke möglich. Auch besteht eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsspitzen. Üblicherweise geben die Hersteller von LEDs Datenblätter mit Kennlinien heraus, auf denen die Lichtstärke oder der Lichtstrom nach Art einer Kennlinie in Abhängigkeit von der Stromaufnahme dargestellt ist. Die Multichip-LED soll hier vorzugsweise am unteren Rand ihrer Kennlinie betrieben werden, beispielsweise mit einem Strom von 0,7 mA bei einem Nennstrom von 30 mA.According to a further concept of the invention, it can be provided that the multichip LED is operated with 0.5 to 20 percent of its rated current, in particular with 1 to 10 percent, preferably with 1.5 to 5 percent. A current of around 2.5 percent of the rated current or less is also advantageous. The nominal current here is either the nominal current or forward current specified by the supplier or manufacturer of the multichip LED, which is typically permissible for continuous operation, or a nominal current with which a service life of more than 100,000 at an ambient temperature T a of 45 ° C Hours is reached. The service life is usually assumed to be the time after which the multichip LED still has 70 percent of its initially existing luminous intensity, with a constant current over time. By controlling the multichip LED with a relatively low current, a drastic extension of the service life or a smaller decrease in the light intensity over time is possible. There is also less sensitivity to voltage peaks. The manufacturers of LEDs usually issue data sheets with characteristic curves on which the luminous intensity or the luminous flux is shown in the manner of a characteristic curve as a function of the current consumption. The multichip LED should preferably be operated at the lower edge of its characteristic curve, for example with a current of 0.7 mA at a nominal current of 30 mA.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Multichip-LED von einer hutförmigen Abdeckung abgedeckt ist, wobei die Abdeckung eine Oberseite aufweist und außerhalb der Oberseite zumindest teilweise von einer Umspritzmasse umgeben ist. Die Umspritzmasse fixiert die Abdeckung auf der Platine und hüllt die Platine vorzugsweise komplett ein. Vorteilhafterweise liegt die Abdeckung auf der Platine auf. Die Umspritzmasse bedeckt insbesondere auch die Anschlusskontakte mit den Leitern und erstreckt sich bis über eine Isolierung der Kabel.According to a further concept of the invention, it can be provided that the multichip LED is covered by a hat-shaped cover, the cover having a top side and outside the top side being at least partially surrounded by an encapsulation compound. The encapsulation compound fixes the cover on the board and preferably completely envelops the board. The cover advantageously rests on the board. In particular, the encapsulation compound also covers the connection contacts with the conductors and extends beyond an insulation of the cables.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Oberseite der Abdeckung als Teil einer Linse für einen gezielten Lichtaustritt ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist eine Unterseite der Linse plan ausgebildet und die Oberseite konvex oder erhaben gewölbt. Je nach angestrebtem Lichtaustritt können auch andere Linsenformen vorgesehen sein.According to a further concept of the invention, the top of the cover can be designed as part of a lens for a targeted light exit. Advantageously, an underside of the lens is planar and the upper side is convex or arched in a raised manner. Depending on the desired light exit, other lens shapes can also be provided.
Ein erfindungsgemäßer LED-Streifen kann die Merkmale des Anspruchs 13 aufweisen, entweder unabhängig oder in Verbindung mit wenigstens einem der zuvor dargestellten erfinderischen Aspekte. Insbesondere weist die LED-Insel eine Platine mit Anschlusskontakten auf, welche gabelförmig oder schlitzförmig ausgebildet sind. Im Stand der Technik gemäß der
Die Anschlusskontakte sind so ausgebildet, dass die Leiter der Kabel in einer Ausrichtung parallel zur Oberfläche der Platine mit letzterer verbindbar sind. Enden der Leiter sollen nicht umgebogen und in Bohrungen eingesteckt sein. Vielmehr sollen die Leiter in die Anschlusskontakte eingelegt und verlötet werden. Aufgrund der Länge der Leiter und der Anschlusskontakte ist eine zu 100 Prozent passgenaue Abstimmung der Längen nicht erforderlich. Es muss nur eine bestimmte Mindestlänge eines jeden Leiters mit einer Mindestlänge des zugehörigen Anschlusskontakts verbunden sein, sodass ein möglichst geringer Übergangswiderstand besteht.The connection contacts are designed in such a way that the conductors of the cables can be connected to the circuit board in an alignment parallel to the surface of the circuit board. The ends of the conductors should not be bent over and inserted into holes. Rather, the conductors should be inserted into the connection contacts and soldered. Due to the length of the conductors and the connection contacts, it is not necessary to coordinate the lengths with 100 percent accuracy. Only a certain minimum length of each conductor needs to be connected to a minimum length of the associated connection contact, so that the transition resistance is as low as possible.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Platine eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Dicke aufweisen, wobei die Anschlusskontakte an einander in Längsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten der Platine angeordnet und in Längsrichtung ausgerichtet sind. Die Anschlusskontakte verlaufen somit auch in Längsrichtung des LED-Streifens.According to a further concept of the invention, the circuit board can have a longitudinal direction, a transverse direction and a thickness, the connection contacts being arranged on opposite end faces of the circuit board in the longitudinal direction and being aligned in the longitudinal direction. The connection contacts thus also run in the longitudinal direction of the LED strip.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fluchtwegemarkierungssystem mit einem LED-Streifen, wie in Anspruch 16 angegeben.The subject of the invention is also an escape route marking system with an LED strip as specified in
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Verfahren zum Betrieb eines LED-Streifens, wie in Ansprüchen 17 und 18 angegeben. Dabei geht es vorzugsweise um einen LED-Streifen in einem Fluchtwegemarkierungssystem.Finally, the subject matter of the invention is also a method for operating an LED strip, as specified in
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein elektrisches Schaltbild eines LED-Streifens mit LED-Inseln, die über Kabel miteinander verbunden und an eine Spannungsversorgung angeschlossen sind, -
2 eine Platine in der Draufsicht mit einem Leiter (noch nicht verbunden), -
3 eine LED-Insel im Längsschnitt mit angeschlossenen Leitern, -
4 die LED-Insel gemäß3 in der Draufsicht, -
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus4 , nämlich eine Multichip-LED in der Draufsicht.
-
1 an electrical circuit diagram of an LED strip with LED islands, which are connected to one another via cables and connected to a voltage supply, -
2 a circuit board in plan view with a conductor (not yet connected), -
3 an LED island in longitudinal section with connected conductors, -
4th the LED island according to3 in plan view, -
5 an enlarged section4th , namely a multichip LED in plan view.
Ein in
Die Länge der einzelnen Kabel
Jede LED-Insel
Die Umspritzmasse
Die hutförmige Abdeckung
Gemäß
Zur Verbindung der Kabel
Auf der Platine
Die Abdeckung
Bedingt durch die Abdeckung
Die elektrischen Größen von Spannungsversorgung
Jede LED-Insel
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- LED-StreifenLED strips
- 1111
- LED-InselLED island
- 1212th
- Kabelcable
- 1313th
- SpannungsversorgungPower supply
- 1414th
- Leiterladder
- 1515th
- Leiterladder
- 1616
- UmspritzmasseOvermolding compound
- 1717th
- Platinecircuit board
- 1818th
- Multichip-LEDMultichip LED
- 1919th
- Widerstandresistance
- 2020th
- LEDsLEDs
- 2121
- Abdeckungcover
- 2222nd
- Randedge
- 2323
- Kragencollar
- 2424
- StirnseiteFront side
- 2525th
- StirnseiteFront side
- 2626th
- AusnehmungenRecesses
- 2727
- Isolierunginsulation
- 2828
- Kontaktflächen (Widerstand)Contact surfaces (resistance)
- 2929
- Kontaktflächen (Multichip-LED)Contact surfaces (multichip LED)
- 3030th
- Ränder als AnschlusskontakteEdges as connection contacts
- 3131
- Linselens
- 3232
- Unterseitebottom
- 3333
- OberseiteTop
- dd
- Dickethickness
- xx
- LängsrichtungLongitudinal direction
- yy
- QuerrichtungTransverse direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19627856 A1 [0002, 0019]DE 19627856 A1 [0002, 0019]
Claims (18)
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