EP2501987B1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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EP2501987B1
EP2501987B1 EP11701835.8A EP11701835A EP2501987B1 EP 2501987 B1 EP2501987 B1 EP 2501987B1 EP 11701835 A EP11701835 A EP 11701835A EP 2501987 B1 EP2501987 B1 EP 2501987B1
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EP
European Patent Office
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lighting device
light sources
arrangements
arrangement
light
Prior art date
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Active
Application number
EP11701835.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2501987A1 (de
Inventor
Harald Dellian
Robert Kreutmayr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2501987A1 publication Critical patent/EP2501987A1/de
Application granted granted Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/27—Retrofit light sources for lighting devices with two fittings for each light source, e.g. for substitution of fluorescent tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/004—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F21V23/005—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board the substrate is supporting also the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device comprising at least one device for current regulation, at least two arrangements of at least one monochrome light source, preferably at least one single-color light emitting diode, wherein the light sources of both arrangements have approximately the same, preferably white, light color.
  • Lighting devices often have light sources, such as light emitting diodes (LEDs), which require a constant operating current and are therefore provided with at least one current regulation device which adjusts the operating current for the light sources to a desired value.
  • LEDs light emitting diodes
  • the lighting device must have a plurality of light sources to achieve the desired illuminance, so that they can not all be connected in series without, for example, requiring an inadmissibly high operating voltage.
  • such a series connection is extremely susceptible to errors because the failure of a single light source is sufficient to put the whole lighting device out of operation.
  • the EP 2 065 632 A1 shows a lighting device with current control for different circuits with LEDs.
  • a lighting device comprising at least one device for current control, at least two arrangements of at least one monochrome light source, preferably at least one single-color LED, wherein the light sources of both arrangements have approximately the same, preferably white, light color to create that possible with little circuit complexity, loss as possible light of a light color from multiple light sources as homogeneous as possible, ie with approximately the same brightness and / or light color of the individual light sources to surrender.
  • Light sources, and in particular LEDs, which are not able to change their light color in a targeted manner are regarded as monochromatic.
  • At least one respective light source of an array of light sources with at least one light source of at least one other arrangement is thermally in operative connection, in particular thermally coupled, a temperature compensation between the light sources of the different arrangements.
  • thermally coupled in this case light sources are considered in which it is ensured by suitable means that a particularly good heat conduction between the light sources is made possible and thus a temperature difference can be compensated quickly.
  • suitable means may, for example, a direct connection of the light sources or a compound by means of a material of high thermal conductivity, in particular with a thermal conductivity of more than 25 W / mK, in particular more than 100 W / mK or another compound with a thermal conductivity of more than 25 W.
  • At least one arrangement of light sources comprises at least one series connection of light sources, in particular of light emitting diodes.
  • a series circuit the current through all elements of the circuit is the same, so that within the series homogeneous light emission is achieved.
  • a voltage can be applied to a series connection, which voltage is substantially higher than the operating voltage of the individual elements, so that, for example, a mains voltage must be reduced much less than, for example, in a parallel connection of the elements.
  • the failure of an arrangement affects less on the performance of the entire lighting device, on the other hand, with more than three arrangements in conventional LEDs a sufficient number of LEDs combined in one arrangement in order to achieve a sufficiently high illuminance without requiring excessively high values for the supply voltage.
  • the Lighting device has less than seven arrays of light sources. With a larger number of arrangements, it is difficult to achieve the thermal balance between the individual arrangements. In addition, the production costs, especially due to the large number of required lines, increases significantly.
  • At least one arrangement has a plurality of light sources, in particular more than five, preferably more than 10, particularly preferably more than 15 light sources. Furthermore, it is advantageous if at least one light source of another arrangement is arranged between at least two light sources of the same arrangement. As a result, a particularly good heat transfer between the light sources of different arrangements is achieved, since these are arranged adjacent to each other. It is also avoided that light sources of an arrangement are arranged adjacent to each other, thereby avoiding that areas of the lighting device only have light sources of an arrangement and thereby forming a substantially different temperature from other areas.
  • Adjacent in the context of this application apart from a direct spatial arrangement, also means that the light sources are thermally adjacent, ie that heat from a light source flows better to an adjacent light source than to a non-adjacent one. Furthermore, it is expedient if the light sources of the arrangements are arranged in the order of the arrangements. This means that, for example, in three arrangements, a light source of the first arrangement of a light source is adjacent to the second arrangement, which in turn is adjacent to the light source of the first arrangement of a light source of a third arrangement.
  • the light source of the third arrangement is in turn adjacent to a light source of the first arrangement, which may be the first light source, but this will preferably be a second light source of the first arrangement, with which this scheme No two light sources within an array are located adjacent.
  • a particularly good temperature distribution is achieved by avoiding that light sources of an arrangement are arranged next to one another.
  • only light sources of an arrangement are arranged in any area of the lighting device and it can form there from no other areas substantially different temperature.
  • At least one light source is arranged on at least one circuit carrier, as this allows a particularly simple structure can be achieved, in which a particularly simple contacting of the light sources can take place.
  • a particularly simple construction is achieved if all the light sources are arranged on the same circuit carrier.
  • At least one circuit carrier is designed as FR4 board, a particularly simple and inexpensive construction is achieved.
  • at least one circuit carrier is designed as a metal plate or as a metal core board.
  • Such boards facilitate the lateral heat transfer between the light sources and thus improve their thermal coupling.
  • at least one circuit carrier is arranged on at least one heat sink.
  • the heat sink is due to its good thermal conductivity of the thermal coupling between the thermally operatively connected to the heat sink light sources. It is expedient if the distance between the plurality of light sources, in particular all light sources, is the same. This allows a particularly homogeneous heat distribution can be achieved.
  • the light sources are arranged in a line.
  • a line-shaped arrangement represents a particularly simple arrangement, which is particularly suitable for a line-shaped lighting device.
  • FIG. 1 shows a schematic partial sectional view of a line-shaped lighting device 1.
  • the lighting device 1 is designed as a LED retrofit lamp 1 for a T8 fluorescent lamp and thus has a linear extension.
  • the geometric arrangement is chosen such that the light-emitting diodes L are arranged on a FR4 support 2 in a straight row, the FR support 2 being fastened on a continuous heat sink 3 in a suitable manner in order to ensure good heat transfer from the light-emitting diodes L. to allow the heat sink 3 and so produce a thermal coupling between the LEDs L.
  • the LED retrofit lamp 1 is finished with a diffusion element 4, which for the sake of clarity is cut open here.
  • the spacing of the LEDs L from each other is chosen so that the most homogeneous possible illumination of the diffusion element 4 and a good thermal coupling between the LEDs is achieved.
  • the LEDs L have the same distance from each other, wherein this is chosen not greater than the distance of the LEDs L from the diffusion element 4 for a homogeneous illumination of the diffusion element 4.
  • At the end faces 5 of the lighting device 1 T8 pin base 6 and on one side of a driver circuit 7 are arranged.
  • Fig. 2 shows a circuit diagram of the line-shaped lighting device 1.
  • the driver circuit 7 is provided as a device for current regulation and feeds a constant current I in the supply line 8 a.
  • the supply line 8 branches into four strands S1, S2, S3, S4 which each form an arrangement of light-emitting diodes L as light sources. Within the strands S1, S2, S3, S4, the light-emitting diodes L are connected in series.
  • the LEDs L are arranged according to the order of the strands S1, S2, S3, S4.
  • a light-emitting diode L11 of the strand S1 is followed by a light-emitting diode L21 of the strand S2 and on this a light-emitting diode L31 of the strand S3.
  • the LED L31 is followed by a LED L41 of the strand S4 and in turn a light-emitting diode L12 of the strand S1.
  • the heat sink 3 is made of aluminum in the present embodiment, but there are also all other skilled in the art for this known materials, such as copper, in question.
  • the skilled person will consider other board structures and materials instead of the FR4 board 2, such as metal core boards or even flexible boards that can be applied to a bent heat sink, for example. This is conceivable in particular for retrofit lamps which can be inserted into a screwed or bayonet mount instead of conventional incandescent lamps.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Stromregelung, mindestens zwei Anordnungen von jeweils mindestens einer einfarbigen Lichtquelle, vorzugsweise mindestens einer einfarbigen Leuchtdiode, wobei die Lichtquellen beider Anordnungen die annähernd gleiche, bevorzugt weiße, Lichtfarbe aufweisen.
  • Beleuchtungsvorrichtung weisen häufig Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden (LED) auf, die einen konstanten Betriebsstrom benötigen und sind daher mit mindestens einer Vorrichtung zur Stromregelung versehen, die den Betriebsstrom für die Lichtquellen auf einen gewünschten Wert einstellt. Solange die Beleuchtungsvorrichtung nur eine Lichtquelle pro Vorrichtung zur Stromregelung aufweist oder sämtliche Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung in Reihe geschaltet sind, ist dies problemlos möglich. Häufig muss die Beleuchtungsvorrichtung zur Erreichung der gewünschten Beleuchtungsstärke jedoch eine Vielzahl von Lichtquellen aufweisen, so dass diese nicht mehr alle in Reihe geschaltet werden können, ohne beispielsweise eine unzulässig hohe Betriebsspanung zu benötigen. Auch ist eine derartige Reihenschaltung extrem anfällig gegenüber Fehlern, da der Ausfall einer einzigen Lichtquelle ausreicht, um die ganze Beleuchtungsvorrichtung außer Betrieb zu setzen.
    Daher verwendet man häufig bei Beleuchtungsvorrichtungen mit einer Vielzahl von Lichtquellen, insbesondere, wenn es sich dabei um Leuchtdioden handelt, zwei oder mehr Anordnungen von Lichtquellen, insbesondere Stränge von in Reihe geschalteten Leuchtdioden, wobei die Stränge wiederum zueinander parallel geschaltet sind. Hierbei ist es allerdings zumeist für ein homogenes Beleuchtungsbild wichtig, dass die Lichtquellen in jedem Strang die gleiche Leistung abgeben, d.h. dass bei der Verwendung annähernd gleicher Lichtquellen, wie dies in der Praxis zumeist der Fall ist, der Strom in allen Strängen annähernd gleich sein muss. Bei einer einfachen Parallelschaltung mehrerer Stränge ist dies zumeist nicht möglich, da die Unterschiede in Lichtquellen, Einbauort, Betriebstemperatur etc. zumeist dazu führen, dass die Ströme in den Strängen und damit auch die Beleuchtungsstärke unterschiedlich sind.
    Zu diesem Zweck ist es üblich, nach der Vorrichtung zur Stromregelung in jedem Strang noch einmal Maßnahmen zu treffen, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu erzielen, beispielsweise mittels vorgeschalteter Widerstände und Transistoren (vgl. Power Supplies for LED Driving, Steve Winder, Newnes-Verlag, ISBN:978-0-7506-8341-8, S. 26-27). Nachteilig dabei sind aber sowohl der erhöhte Schaltungs- und damit Herstellaufwand wie die erheblich erhöhten Leistungsverluste, die in einer Größenordnung von 20 % liegen können.
    Die EP 2 065 632 A1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung mit Stromregelung für unterschiedliche Stromkreise mit LEDs.
    Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Stromregelung, mindestens zwei Anordnungen von jeweils mindestens einer einfarbigen Lichtquelle, vorzugsweise mindestens einer einfarbigen Leuchtdiode, wobei die Lichtquellen beider Anordnungen die annähernd gleiche, bevorzugt weiße, Lichtfarbe aufweisen, zu schaffen, die mit geringem Schaltungsaufwand ermöglicht, möglichst verlustarm Licht einer Lichtfarbe aus mehreren Lichtquellen möglichst homogen, d.h. mit annähernd gleicher Helligkeit und/oder Lichtfarbe der einzelnen Lichtquellen, abzugeben. Als einfarbig werden dabei Lichtquellen und insbesondere LEDs angesehen, die nicht in der Lage sind, ihre Lichtfarbe gezielt zu verändern.
    Diese Aufgabe wird mittels einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Indem mindestens jeweils eine Lichtquelle einer Anordnung von Lichtquellen mit mindestens einer Lichtquelle mindestens einer weiteren Anordnung thermisch in Wirkverbindung steht, insbesondere thermisch gekoppelt ist, erfolgt ein Temperaturausgleich zwischen den Lichtquellen der unterschiedlichen Anordnungen. Als thermisch gekoppelt werden hierbei Lichtquellen betrachtet, bei denen durch geeignete Mittel sichergestellt ist, dass eine besonders gute Wärmeleitung zwischen den Lichtquellen ermöglicht wird und somit ein Temperaturunterschied schnell ausgeglichen werden kann. Diese Mittel können beispielweise eine direkte Verbindung der Lichtquellen oder eine Verbindung mittels eines Werkstoffs hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 25 W/mK, insbesondere von mehr als 100 W/mK oder eine anderweitige Verbindung mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 25 W/mK, insbesondere von mehr als 100 W/mK.
    Es hat sich gezeigt, dass eine entscheidende Größe für die Stromaufnahme in den einzelnen Anordnungen die Temperatur der einzelnen Lichtquellen darstellt, insbesondere wenn es sich dabei um LEDs handelt. Demgegenüber sind andere Größen, wie beispielsweise die Vorwärtsspannung der LED, zu vernachlässigen, da diese zwar von Lichtquelle zu Lichtquelle variieren, sich der Effekt aber über die einzelnen Anordnungen der Lichtquellen ausmittelt. Durch die thermische Kopplung der Lichtquellen unterschiedlicher Anordnungen wird ein Temperaturausgleich zwischen diesen herbeigeführt, so dass der Strom durch die Lichtquellen der unterschiedlichen Anordnungen praktisch gleich ist und damit auch die Lichtabstrahleigenschaften der dort verwendeten Lichtquellen. Es hat sich gezeigt, dass sich bei thermischer Koppelung der Betriebsstrom von LEDs innerhalb einer Betriebszeit von 600 s um nicht mehr als 6mA und/oder 10 %, insbesondere aber um nicht mehr als 4 mA und/oder 7 % verändert, so dass dies als Kennzeichen einer erfolgreichen thermischen Koppelung angesehen werden kann.
  • Mindestens eine Anordnung von Lichtquellen umfasst mindestens eine Reihenschaltung von Lichtquellen, insbesondere von Leuchtdioden. In einer Reihenschaltung ist der Strom durch alle Elemente der Schaltung gleich, so dass innerhalb der Reihe eine homogene Lichtabstrahlung erzielt wird. Zudem kann an eine Reihenschaltung eine Spannung angelegt werden, die wesentlich höher ist als die Betriebsspannung der einzelnen Elemente, so dass beispielsweise eine Netzspannung weitaus weniger reduziert werden muss als beispielsweise bei einer Parallelschaltung der Elemente.
    Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Beleuchtungsvorrichtung mehr als drei Anordnungen von Lichtquellen aufweist. Mit zunehmender Anzahl von Anordnungen wirkt sich zum einen der Ausfall einer Anordnung, beispielsweise durch Ausfall einer Lichtquelle, weniger stark auf die Leistung der gesamten Beleuchtungsvorrichtung aus, zum anderen kann bei mehr als drei Anordnungen bei üblichen LEDs eine hinreichende Anzahl von LEDs in einer Anordnung zusammengefasst werden, um eine Ausreichend hohe Beleuchtungsstärke zu erreichen ohne übermäßig hohe Werte für die Versorgungsspannung zu benötigen.
    Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die
    Beleuchtungsvorrichtung weniger als sieben Anordnungen von Lichtquellen aufweist. Bei einer größeren Anzahl von Anordnungen ist es schwierig, den thermischen Ausgleich zwischen den einzelnen Anordnungen zu erreichen. Zudem erhöht sich der Herstellaufwand, insbesondere aufgrund der Vielzahl benötigter Leitungen, deutlich.
  • Es ist ebenfalls zweckmäßig, wenn mindestens eine Anordnung eine Vielzahl von Lichtquellen, insbesondere mehr als fünf, bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 Lichtquellen aufweist.
    Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zwischen mindestens zwei Lichtquellen derselben Anordnung mindestens eine Lichtquelle einer anderen Anordnung angeordnet ist. Dadurch wird ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den Lichtquellen unterschiedlicher Anordnungen erreicht, da diese einander benachbart angeordnet sind. Es wird auch vermieden, dass Lichtquellen einer Anordnung einander benachbart angeordnet sind, wodurch vermieden wird, dass Bereiche der Beleuchtungsvorrichtung nur Lichtquellen einer Anordnung aufweisen und dadurch sich dort eine von anderen Bereichen wesentlich unterschiedliche Temperatur ausbildet. Benachbart bedeutet im Zusammenhang dieser Anmeldung neben einer direkten räumliche Anordnung auch, dass die Lichtquellen thermisch benachbart sind, d.h. dass Wärme von einer Lichtquelle besser zu einer benachbarten Lichtquelle als zu einer nicht benachbarten fließt.
    Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Lichtquellen der Anordnungen in der Reihenfolge der Anordnungen angeordnet sind. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei drei Anordnungen eine Lichtquelle der ersten Anordnung einer Lichtquelle der zweiten Anordnung benachbart ist, welche wiederum neben der Lichtquelle der ersten Anordnung einer Lichtquelle einer dritten Anordnung benachbart ist. Die Lichtquelle der dritten Anordnung ist wiederum einer Lichtquelle der ersten Anordnung benachbart, wobei es sich dabei um die erste Lichtquelle handeln kann, dies bevorzugt aber eine zweite Lichtquelle der ersten Anordnung sein wird, womit sich dieses Schema Keine zwei Lichtquellen innerhalb einer Anordnung sind benachbart angeordnet. Dadurch wird eine besonders gute Temperaturverteilung erreicht, indem vermieden wird, dass Lichtquellen einer Anordnung nebeneinander angeordnet sind. Dadurch sind in keinem Bereich der Beleuchtungsvorrichtung nur Lichtquellen einer Anordnung angeordnet und es kann sich dort keine von anderen Bereichen wesentlich unterschiedliche Temperatur ausbilden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn alle LED innerhalb mindestens einer Anordnung, insbesondere innerhalb aller Anordnungen aus dem selben Herstellungslos entnommen sind. Dadurch weisen diese sehr ähnliche Eigenschaften auf und es kann ein besonders homogenes Beleuchtungsbild erzeugt werden. Insbesondere ist die Lichtfarbe, die Vorwärtsspannung und der Temperatureinfluss auf das Verhalten bei LEDs eines Herstellungsloses zumeist besonders ähnlich. Dies gilt umso mehr, wenn alle LEDs der Beleuchtungsvorrichtung dem selben Herstellungslos entnommen sind.
  • Es ist vorteilhaft, wenn mindestens zwei, bevorzugt alle Anordnungen der Beleuchtungsvorrichtung die gleiche Anzahl von Lichtquellen aufweisen. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau erzielt. Zudem wird vermieden, dass Lichtquellen einer
    Anordnung zahlreicher als die anderer sind, was eine Inhomogenität der Temperaturverteilung begünstigen könnte, da dann Lichtquellen der einen Anordnung lokal gehäuft vorkommen müssten.
  • Es ist von Vorteil, wenn mindestens eine Lichtquelle auf mindestens einem Schaltungsträger angeordnet angeordnet ist, da damit ein besonders einfacher Aufbau erreicht werden kann, bei dem eine besonders einfache Kontaktierung der Lichtquellen erfolgen kann. Ein besonders einfacher Aufbau wird erzielt, wenn alle Lichtquellen auf dem selben Schaltungsträger angeordnet sind.
  • Wenn mindestens ein Schaltungsträger als FR4-Platine ausgebildet ist, wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt.
    Es kann jedoch auch von Vorteil sein, wenn mindestens ein Schaltungsträger als Metallplatine oder als Metallkernplatine ausgebildet ist. Derartige Platinen erleichtern den lateralen Wärmeübergang zwischen den Lichtquellen und verbessern damit deren thermische Koppelung.
    Weiterhin ist es von Vorteil, wenn mindestens ein Schaltungsträger auf mindestens einem Kühlkörper angeordnet ist. Dadurch wird die Kühlung der Leuchtdioden verbessert und damit auch deren Wirkungsgrad erhöht. Weiterhin dient der Kühlkörper aufgrund seiner guten thermischen Leitfähigkeit der thermischen Kopplung zwischen den mit dem Kühlkörper thermisch in Wirkverbindung stehenden Lichtquellen.
    Es ist zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen der Mehrzahl der Lichtquellen, insbesondere allen Lichtquellen, gleich gewählt ist. Dadurch kann eine besonders homogene Wärmeverteilung erreicht werden.
    In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Lichtquellen linienförmig angeordnet. Eine linienförmige Anordnung stellt eine besonders einfache Anordnung dar, die sich besonders für eine linienförmige Beleuchtungsvorrichtung eignet. Insbesondere bei Verwendung eines flexiblen Schaltungsträgers kann jedoch auch eine in einer Ring- oder Schraubenbahn aufgewickelte lineare Anordnung von Vorteil sein.
  • Die Lichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind matrixartig angeordnet. Dies bedeutet, dass die Lichtquellen in einem regelmäßigen ebenen Gitter angeordnet sind, beispielsweise einem kubischen oder hexagonalen Gitter, wodurch sich besonders gut eine flächenförmige Beleuchtungsvorrichtung mit einer homogenen Lichtverteilung erzielen lässt.
    Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die
    Beleuchtungsvorrichtung mindestens einen Standardsockel, insbesondere einen Stiftsockel aufweist. Dadurch kann die Beleuchtungsvorrichtung in eine Standardfassung eingesetzt werden und als Ersatz für eine herkömmliche Lampe, beispielsweise eine Glühlampe oder eine Leuchtstofflampe verwendet werden.
    In einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung als Ersatz für eine Leuchtstofflampe vorgesehen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Beleuchtungsvorrichtung neben einem passenden Sockel, beispielsweise einem T8- oder T5-Stiftsockel vorzugsweise auch über Mittel, beispielsweise in Form einer Schaltung, verfügt, die den Betrieb in einer für Leuchtstofflampen vorgesehenen Leuchte ermöglicht, also für eine Umsetzung der Betriebsspannung der Leuchtstofflampe in eine Betriebsspannung für die Lichtquellen der
    Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für LEDs, umsetzt.
    In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
    • FIG 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer linienförmigen Beleuchtungsvorrichtung;
    FIG 2
    zeigt schematisch den Schaltplan einer linienförmigen Beleuchtungsvorrichtung.
  • FIG 1 zeigt eine schematische partielle Schnittbilddarstellung einer linienförmigen Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 ist als LED-Retrofit-Lampe 1 für eine T8-Leuchtstofflampe ausgebildet und weist demgemäß eine lineare Erstreckung auf. Die geometrische Anordnung ist so gewählt, dass die Leuchtdioden L auf einem FR4-Träger 2 in einer geraden Reihe angeordnet sind, wobei der FR-Träger 2 auf einem durchgehenden Kühlkörper 3 in geeigneter Weise befestigt ist, um einen guten Wärmeübergang von den Leuchtdioden L auf den Kühlkörper 3 zu ermöglichen und so eine thermische Kopplung zwischen den LEDs L herzustellen. Nach oben ist die LED-Retrofit-Lampe 1 mit einem Diffusionselement 4 abgeschlossen, das hier der besseren Übersicht halber aufgeschnitten gezeigt ist. Der Abstand der LEDs L voneinander ist dabei so gewählt, dass eine möglichst homogene Ausleuchtung des Diffusionselements 4 und eine gute thermische Kopplung zwischen den LEDs erreicht wird. Die LEDs L weisen untereinander den gleichen Abstand auf, wobei dieser für eine homogene Ausleuchtung des Diffusionselements 4 nicht größer als der Abstand der LEDs L vom Diffusionselement 4 gewählt wird. An den Stirnseiten 5 der Beleuchtungsvorrichtung 1 sind T8-Stiftsockel 6 sowie auf einer Seite eine Treiberschaltung 7 angeordnet.
  • Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der linienförmigen Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Treiberschaltung 7 ist als Vorrichtung zur Stromregelung vorgesehen und speist einen konstanten Strom I in die Zuleitung 8 ein. Die Zuleitung 8 verzweigt sich in vier Stränge S1, S2, S3, S4 die jeweils eine Anordnung von Leuchtdioden L als Lichtquellen bilden. Innerhalb der Stränge S1, S2, S3, S4 sind die Leuchtdioden L in Reihe geschaltet. Die Leuchtdioden L sind entsprechend der Reihenfolge der Stränge S1, S2, S3, S4 angeordnet. Dies bedeutet, dass auf eine Leuchtdiode L11 der Strangs S1 eine Leuchtdiode L21 des Strangs S2 und auf diese eine Leuchtdiode L31 des Strangs S3 folgt. Auf die Leuchtdiode L31 folgt eine Leuchtdiode L41 des Strangs S4 und auf diese wiederum eine Leuchtdiode L12 des Strangs S1. Dadurch ensteht eine zopfartige Verflechtung der Stränge S1, S2, S3, S4 und damit ein idealer thermischer Ausgleich zwischen den Strängen S1, S2, S3, S4.
  • Es sind auch andere Anordnungen denkbar, beispielsweise können anstelle der gezeigten Reihenfolge 1-2-3-4-1... auch andere Reihenfolge, beispielsweise der Art 1-2-3-4-2-1-3-4-1-3-2-4...gewählt werden, wobei es hierbei jedoch schwieriger ist, sicherzustellen, dass die LEDs der jeweiligen Stränge in einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind.
    Der Kühlkörper 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Aluminium gefertigt, es kommen aber auch sämtliche anderen dem Fachmann hierfür bekannten Werkstoffe, wie beispielsweise Kupfer, in Frage. Ebenso wird der Fachmann anstelle der FR4-Platine 2 andere Platinenaufbauten- und -werkstoffe berücksichtigen, wie beispielsweise Metallkernplatinen oder aber auch flexible Platinen, die beispielsweise auf einen gebogenen Kühlkörper aufgebracht werden können. Dies ist insbesondere bei Retrofit-Lampen, die anstelle herkömmlicher Glühlampen in eine Schraub- oder Bajonettfassung eingebracht werden können, denkbar.

Claims (13)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1) umfassend mindestens eine Vorrichtung (7) zur Stromregelung, mindestens zwei Anordnungen (S1, S2, S3, S4) von jeweils mindestens einer einfarbigen Lichtquelle (L), vorzugsweise mindestens einer Leuchtdiode (L), wobei die Lichtquellen (L) beider Anordnungen die annähernd gleiche, bevorzugt weiße, Lichtfarbe aufweisen, wobei mindestens jeweils eine Lichtquelle (L11) einer Anordnung (S1) von Lichtquellen (L) mit mindestens einer Lichtquelle (L21) mindestens einer weiteren Anordnung (S2) thermisch in Wirkverbindung steht, insbesondere thermisch gekoppelt, wobei mindestens eine Anordnung (S1, S2, S3, S4) von Lichtquellen (L) mindestens eine Reihenschaltung von Leuchtdioden (L) umfasst und die Anordnungen von Lichtquellen von einer gemeinsamen Vorrichtung (7) zur Stromregelung gespeist werden, wobei die Anordnungen zueinander parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (L) der Beleuchtungsvorrichtung (1) derart angeordnet sind, dass keine zwei Lichtquellen (L) derselben Anordnung (S1, S2, S3, S4) benachbart angeordnet sind und wobei die Lichtquellen in einem regelmäßigen ebenen Gitter, insbesondere einem kubischen oder hexagonalen Gitter, angeordnet sind.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) mehr als drei Anordnungen (S1, S2, S3, S4) von Lichtquellen (L) aufweist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) weniger als sieben Anordnungen (S1, S2, S3, S4) von Lichtquellen (L) aufweist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anordnung (S1, S2, S3, S4) aus in Reihe geschalteten Lichtquellen (L) gebildet ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anordnung (S1, S2, S3, S4) eine Vielzahl von Lichtquellen (L), insbesondere mehr als fünf, bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 15 Lichtquellen (L) aufweisen.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei Lichtquellen (L) derselben Anordnung (S1, S2, S3, S4) mindestens eine Lichtquelle (L) einer anderen Anordnung (S1, S2, S3, S4) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (L) der Anordnungen (S1, S2, S3, S4) in der Reihenfolge der Anordnungen (S1, S2, S3, S4) angeordnet sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle LED (L) innerhalb mindestens einer Anordnung (S1, S2, S3, S4), insbesondere innerhalb aller Anordnungen (S1, S2, S3, S4) aus dem selben Herstellungslos entnommen sind.
  9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Anordnungen (S1, S2, S3, S4), bevorzugt alle Anordnungen (S1, S2, S3, S4) der Beleuchtungsvorrichtung (1) die gleiche Anzahl von Lichtquellen (L) aufweisen.
  10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (L) auf mindestens einem Schaltungsträger (2) angeordnet ist.
  11. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltungsträger (2) auf mindestens einem Kühlkörper (3) angeordnet ist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) mindestens einen Standardsockel (6), insbesondere einen Stiftsockel (6) aufweist.
  13. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) als Ersatz für eine Leuchtstofflampe vorgesehen ist.
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