Leuchtmitteloptimierter Leuchtkörper

Abstract

 Beim erfindungsgemäßen leuchtmitteloptimierten Leuchtkörper sind die Leuchtdioden als Multichip-Leuchtdioden (1) mit jeweils unabhängig betreibbaren Leuchtdioden-Chips (2) ausgebildet und lassen sich seriell und/oder parallel miteinander verschalten.
Das Anwendungsgebiet liegt in der Herstellung beleuchteter Werbeanlagen.

Beschreibung

[0001] Bisher werden für Leuchtkörper Leuchtdioden in Form von Singlechip-Leuchtdioden verwendet. Zum Erreichen einer bestimmten Ausleuchtung des Leuchtkörpers sowie einer bestimmten Helligkeit werden eine große Anzahl von diesen Leuchtdioden benötigt. Hierdurch entstehen bei der Produktion hohe Kosten. Jede einzelne dieser Leuchtdiode birgt jedoch ein hohes Ausfallrisiko durch Alterung und unsachgemäße Verarbeitung. Hinsichtlich der Alterung kommt hinzu, dass je nach Betriebsweise ein Nachregeln der Helligkeit durch Stromerhöhung nicht oder nur bedingt möglich ist. Es kommt zu frühzeitigen Austausch der Leuchtdioden und somit zu hohen Wartungs- bzw. Folgekosten. Zudem haben Singlechip-Leuchtdioden den Nachteil, dass diese zum Erreichen der gewünschten Helligkeit aufgrund der notwendigen elektrischen Parameter in einem thermischen Grenzbereich betrieben werden. Da verarbeitungsbedingt die Verlustenergie nicht oder nur unzureichend aus dem Leuchtkörper geleitet werden kann und je Einsatzgebiet die Umgebungsbedingungen einen Wärmetransport nicht begünstigen, ihn sogar behindern, kommt es zu einer frühzeitigen Alterung der Singlechip-Leuchtdioden und dementsprechend zu Ausfällen oder zu Helligkeitsverlusten.

[0002] Aus der DE 102 12 733 sind bereits ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtkörpern und ein Leuchtkörper mit SMD-Leuchtdioden als Lichtquelle bekannt. Hierbei werden durch dass Verfahren in den zu bildenden Leuchtkörper Nuten zur Aufnahme der Leuchtdioden und der elektrischen Verkabelung eingebracht und mit den Leuchtdioden bestückt, elektrisch verbunden und mit einem Kunstharz vergossen. Die Nuten sind an die jeweiligen Leuchtdioden und Verkabelungen angepasst. Hierbei kommen insbesondere Singlechip-Leuchtdioden zum Einsatz.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leuchtkörper zu schaffen, wobei der Leuchtkörper dahingehend optimiert ist, dass die insbesondere thermischen Nachteile herkömmlicher Singlechip-Leuchtdioden beseitigt werden und hierdurch eine energieeffizienterer Betrieb und eine Reduzierung der thermischen Beanspruchung der Leuchtmittel erreicht werden und dadurch eine materialeffizientere und Kosteneffizientere Herstellung und Wartung möglich wird.

[0004] Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass ein Leuchtkörper geschaffen wird, wobei ausgehend von bekannten Aufbauten die Leuchtmittel nunmehr leuchtmitteloptimiert als Multichip-Leuchtdioden mit jeweils individuell bedarfsgerecht betreibbaren Leuchtdioden-Chips ausgebildet sind. Die jeweiligen Leuchtdioden-Chips der Multichip-Leuchtdioden lassen sich, gegebenenfalls auch übergreifend, seriell und/oder parallel miteinander verschalten. Über zentrale elektrische Verbindungsdrähte oder Verbindungsschienen sind die Leuchtdioden-Chips mit der Energieversorgung elektrisch verbunden. Durch den Einsatz dieser Multichip-Leuchtdioden können Leuchtkörper mit deutlich weniger Leuchtdioden ausgestattet werden. Zudem erlaubt dieser Aufbau einen Betrieb mit einer deutlich geringeren Leistungsaufnahme, wodurch die auftretenden, insbesondere thermischen Verluste minimiert werden und der Energiebedarf bei gleichbleibender Helligkeit reduziert wird. Zudem wird die Produktion kostengünstiger. Die Benutzung der Multichip-Leuchtdioden erlaubt eine individuelle Anpassung der Leuchtintensität. Mit einer Anpassung der elektrischen Parameter wird weiterhin die Haltbarkeit der Leuchtdioden erhöht.

[0005] Vorteilhafte Gestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.

[0006] Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 sind die Leuchtdioden-Chips der Multichip-Leuchtdioden so verschalten, dass der Betrieb der Leuchtdiodenanordnung an der Energieversorgung auch ohne zusätzliche den Stromfluss begrenzenden Widerstände direkt möglich ist. Hierdurch werden Bauelemente eingespart und somit Kosten vermieden. Der Einfluss dieser Bauelemente hinsichtlich eines erhöhten Fehlerpotentials wird verringert.

[0007] Die Weiterbildung nach Anspruch 3 beschreibt Verbindungsvarianten mit denen die Leuchtdioden-Chips der Multichip-Leuchtdioden untereinander und mit den Verbindungsdrähten oder Verbindungsschienen sowie mit der Energieversorgung elektrisch verbunden werden indem Leitklebverbindungen, Lötverbindungen oder Schlitzklemmverbindungen zu Einsatz kommen. Je nach Verbindungsstelle lassen sich durch eine Schlitzklemmverbindung negative Einflüsse, etwa die thermische Zerstörung vermeiden. Zudem lassen sich beim Einsatz der Leitklebverbindung auch gegebenenfalls notwenige Widerstandsanordnungen nachbilden.

[0008] Nach Anspruch 4 sind mehrere Grundmaterialen wie Acrylglas, PETG, ABS, PVC und Glas sowie deren Kombinationen möglich. Hierdurch lassen sich die Multichip-Leuchtdioden besonders effektreich einsetzen. Der leuchtmitteloptimierte Einsatz der Leuchtdioden wird begünstigt.

[0009] Nach Anspruch 5 ist die Energieversorgung eine regelbare Konstantstromquelle und/oder eine regelbare Spannungsquelle. Hierdurch lassen sich durch die Anpassung der elektrischen Parameter die Haltbarkeit wie die Alterungserscheinungen beeinflussen und kompensieren. Durch eine resultierende Laufzeiterhöhung werden Kosten und Rohstoffe eingespart.

[0010] Die Zeichnung zeigt eine serielle Verschaltung von drei Leuchtdioden-Chips einer Multichip-Leuchtdiode mit Vorwiderstand und mit Energieversorgung.

[0011] Anhand der Figur 1 soll ein Ausführungsbeispiel nun näher beschrieben werden. Die Multichip-Leuchtdiode 1 ist so gestaltet, dass die drei einzelnen Leuchtdioden-Chips 2 zueinander in Reihe geschalten sind. Mit einem Vorwiderstand 4 wird die zulässige Spannung der Multichip-Leuchtdiode 1 mit den Leuchtdioden-Chips 2 dann an die Sekundärspannung der Energieversorgung 5 angepasst. Die Verschaltung erfolgt mittels Schlitzklemmverbindungen an Verbindungsdrähten 3. Möglich ist auch der Betrieb ohne Vorwiderstand dann wird der benötigte Strom bzw. die benötigte Spannung durch eine Konstantstromquelle bereitgestellt.

[0012] Bisher kommen Singlechip-Leuchtdioden bei einer Betriebsspannung von 5 V zum Einsatz. Beim Einsatz von Multichip-Leuchtdioden 1 mit drei Leuchtdioden-Chips 2 reduziert sich der Bedarf bei gleicher auszuleuchtender Fläche. So werden etwa nur halb so viele Multichip-Leuchtdioden 1 benötigt wie Singlechip-Leuchtdioden. Die Betriebsspannung beträgt hierbei 12 V. Der Vorteil einer Betriebsspannung von 12 V ist, dass zum Erreichen der gleichen Leistung hierbei nur ein vergleichsweise geringer Strom fließt. Somit minimiert sich auch die thermische Belastung. Eine geringe Wärmeentwicklung an den Leuchtdioden-Chips 2 wirkt sich positiv auf die Haltbarkeit und die Lebensdauer der Multichip-Leuchtdioden 1 aus.

[0013] Beim Betrieb der Multichip-Leuchtdioden 1 mit drei darauf angeordneten Leuchtdioden-Chips 2 bei einem Strom von beispielsweise 15 mA erhöht sich die Haltbarkeit der Leuchtdioden deutlich, da Verlustleistung minimiert wird. Der Anwender hat somit die Möglichkeit durch Regeln des Betriebsstromes die Helligkeit an die Umgebungsbedingungen oder an die fortschreitende Alterung anzupassen, indem der Betriebsstrom auf 10 mA gesenkt oder auf 20 mA erhöht wird. Somit lässt sich die jeweilig zu beleuchtende Fläche oder zu beleuchtende Bereich mit gleicher Helligkeit betreiben. Die Gesamtlebenszeit der Beleuchtungs- oder Werbeanlage erhöht sich. Bei dieser genannten Schaltungsvariante kommt zudem ein Vorwiederstand 4 zur jeweiligen Multichip-Leuchtdiode 1 zum Einsatz.

[0014] Eine weitere Ausführung ist, dass vier Leuchtdioden-Chips 2 in Reihe geschaltet zum Einsatz kommen. Ein entsprechender Schaltungsaufbau mit einer solchen Multichip-Leuchtdiode 1 besitzt den Vorteil, dass kein Vorwiderstand 4 benötigt wird und diese Multichip-Leuchtdiode 1 direkt an die Energieversorgung 5 mit einer Betriebsspannung von 12 V geschaltet wird.

[0015] Die Schaltungsanordnungen mit drei oder vier Leuchtdioden-Chips 2 auf einer Multichip-Leuchtdiode 1 lassen sind als Kette anordnen, wobei die Kette aus zwei die Versorgungsspannung führenden Verbindungsdrähten 3 gebildet wird und jeweils die Multichip-Leuchtdioden 1 an die beiden Verbindungsdrähten 3 angeschlossen werden und die Multichip-Leuchtdiode 1 jeweils parallel geschaltet sind.

[0016] Zusammenstellung der Bezugszeichen

1	-	Multichip-Leuchtdiode
2	-	Leuchtdioden-Chip
3	-	Verbindungsdraht, Verbindungsschiene
4	-	Vorwiderstand
5	-	Energieversorgung

Ansprüche

1. Leuchtmitteloptimierter Leuchtkörper bestehend aus einem zumindest transluzenten Grundmaterial mit Nuten für die Aufnahme von Leuchtdioden als Lichtquelle und für die Aufnahme von die Leuchtdioden elektrisch verbindende und elektrisch versorgende Verbindungsdrähte oder Verbindungsschienen, wobei die Nuten mit einem Kunstharz vergossen sind und die Leuchtdioden mittels der Verbindungsdrähte oder Verbindungsschienen mit einer Energieversorgung verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leuchtdioden als Multichip-Leuchtdioden (1) mit jeweils unabhängig betreibbaren Leuchtdioden-Chips (2) ausgebildet sind, wobei die jeweiligen Leuchtdioden-Chips (2) mindestens einer Multichip-Leuchtdiode (1) seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind und die Multichip-Leuchtdioden (1) mit den Leuchtdioden-Chips (2) jeweils über zentrale elektrische Verbindungsdrähte (3) oder Verbindungsschienen (3) mit der Energieversorgung (5) elektrisch verbunden sind.

2. Leuchtkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leuchtdioden-Chips (2) der Multichip-Leuchtdioden (1) mit oder ohne Vorwiderstand (4) an die zentralen elektrischen Verbindungsdrähte (3), Verbindungsschienen (3) und/&oder die Energieversorgung (5) elektrisch angeschlossen sind.

3. Leuchtkörper nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leuchtdioden-Chips (2) der Multichip-Leuchtdioden (1) untereinander und/oder mit den Verbindungsdrähte (3) oder Verbindungsschienen (3) mittels einer Leitklebverbindung, Lötverbindung oder einer Schlitzklemmverbindung miteinander verschaltet sind.

4. Leuchtkörper nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundmaterial aus Acrylglas, PETG, ABS, PVC und/oder Glas besteht.

5. Leuchtkörper nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieversorgung (5) eine regelbare Konstantstromquelle und/oder eine regelbare Spannungsquelle ist.

Zeichnung