[0001] Die Erfindung betrifft einen Leuchtkörper mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse
angeordneten, als Leuchtmittel dienenden Leuchtdioden.
[0002] 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 Leuchtdioden 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. Leuchtdioden 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 von 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. Verwendung
finden. Dabei werden Glüh-, Halogen- oder andere Lampen durch eine Vielzahl von gebündelten
Leuchtdioden ersetzt.
[0003] 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.
[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Leuchtkörper mit einer Vielzahl antiparallel
angeordneter Leuchtdioden ausgerüstet ist.
[0005] 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.
[0006] 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
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] Zusätzlicher Schutz kann durch eine Vorschaltung von mindestens zwei Widerständen
à vorzugsweise 120 Ohm erreicht werden.
[0013] 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.
[0014] Weitere Einzelheiten und Einzelteile des Erfindungsgegenstandes 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:
- Figur 1
- einen Leuchtkörper,
- Figur 2
- einen Ausschnitt aus Figur 1,
- Figur 3
- eine Einheit, bestehend aus zwei Paaren von Leuchtdioden,
- Figur 4
- ein Schaltplan zu Figur 3
- Figur 5
- zwei Paare von Leuchtdioden und
- Figur 6
- einen Schaltplan.
[0015] In Figur 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 Figur 1 handelt es sich um ein röhrenförmiges
Gehäuse 2, das außerdem noch die Anschlüsse 15 und 16 aufweist.
[0016] Einen Ausschnitt aus Figur 1 zeigt Figur 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.
[0017] In Figur 3 ist eine aus den Dioden 69, 69', 10, 10' gebildete Einheit 67 dargestellt,
die sich aus den beiden antiparallel zueinander angeordneten Diodenpaaren 69, 69',
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.
[0018] Den Schaltplan zu dieser Anordnung zeigt Figur 4. Die Einheit 67 besteht aus den
antiparallel zueinander angeordneten Dioden 69, 69', 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.
[0019] Einzeln sind diese Diodenpaare 69, 69' bzw. 10, 10' auch in Figur 5 gezeigt. In dieser
Form werden die Diodenpaare miteinander verdrahtet.
[0020] Einen weiteren Schaltplan zeigt schließlich Figur 6 mit den vier Diodenpaaren 69,
69', 10, 10', 11, 11' und 12, 12'. Die Dioden 69, 69' sowie 10, 10' bilden dabei die
Einheit 67, die Dioden 11, 11' sowie 12, 12' die Einheit 68. Widerstände 13, 14 sind
dem System vorgeschaltet, um als zusätzlicher Schutz der Dioden vor Durchbrennen zu
dienen.
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 einaer 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.