СВЕТОДИОДНЫЙ МОДУЛЬ
LED MODULE

Изобретение относится к СИД модулю (светодиодному модулю), предназначенному для вставления в светильник, причем светодиодный модуль содержит множество светодиодов (светоизлучающих диодов) и имеет выводы, которые могут быть вставлены в гнезда светильника для того, чтобы заменить обычные осветительные средства.
Светодиодный модуль такого типа известен, например, из патентного документа DE 29900320 U1, в котором описана светодиодная лампа, внешняя геометрия которой по существу соответствует люминесцентной лампе. Светодиодная лампа на каждом из своих торцевых сторон в продольном направлении имеет электрический контактный вывод, причем эти выводы могут быть вставлены в обычные штепсельные гнезда для люминесцентных ламп. Множество светодиодов расположено в качестве источников света в рядах на печатной плате, а печатная плата, кроме того, имеет защиту от напряжения обратной полярности в виде диода, чтобы предотвращать протекание тока через светодиоды в неправильном направлении. Поскольку электрическое питание для люминесцентной лампы принципиально отличается от питания для светодиодов, также предусмотрен комплект кабелей, с помощью которых балласт, установленный для люминесцентной лампы, может быть закорочен таким образом, что лампа может быть непосредственно соединена с источником бортового напряжения транспортного средства, т.е. с источником постоянного тока.
Из патентного документа DE 102004044166 В4 известен взрывозащищенный светильник со светодиодами в качестве источников света, причем множество светоизлучающих диодов несъемным образом расположены на удерживающей пластине осветительного средства, и множество удерживающих пластин осветительного средства смонтированы параллельно на держателе осветительного средства. Это устройство, однако, не подходит для работы с люминесцентными лампами.
Задачей изобретения является, следовательно, создание светодиодного модуля, который предназначен для вставления в светильник для того, чтобы заменить обычные осветительные средства, и с помощью которого световой выход может быть улучшен.
Это достигается путем выполнения светодиодного модуля, имеющего по меньшей мере два контактных вывода, в результате чего указанные два вывода могут быть одновременно вставлены в два разных гнезда светильника для осветительного средства. Преимущественно один из двух выводов может быть вставлен в одно гнездо светильника для осветительного средства, в то время как второй из указанных двух выводов может быть одновременно вставлен в другое гнездо светильника для дополнительного осветительного средства так, что светодиодный модуль заменяет два отдельных осветительных средства. Светодиодный модуль, следовательно, имеет по меньшей мере два контактных вывода, каждый из которых может быть одновременно вставлен в по меньшей мере два различные гнезда светильника, в качестве замены для по меньшей мере двух отдельных осветительных средств. В связи с тем, что светодиодный модуль заменяет не только одно осветительное средство, в качестве пространства для конструкции светодиодного модуля можно использовать как пространство указанных по меньшей мере двух замененных осветительных средств, так и промежутки, обычно предусмотренные между обычными осветительными средствами. В большом количестве обычных светильников предусмотрено множество традиционных осветительных средств, в результате чего между осветительными средствами имеются промежутки, которые, главным образом, обеспечивают рассеяние тепла от отдельных осветительных средств. Светодиоды, однако, представляют собой очень маленькие точечные источники света, по этой причине их должно быть много. Следовательно, улучшенный световой выход может быть достигнут благодаря принципам изобретения, поскольку светодиоды в светодиодном модуле могут быть выполнены также в областях между заменяемыми традиционными осветительными средствами.
Если такой светодиодный модуль заменяет осветительное средство, такое как люминесцентная лампа, возможно, что светодиодный модуль, предназначенный для замены этого осветительного средства, поддерживается таким образом, что он может поворачиваться относительно гнезд между положениями высвобождения и фиксации. То есть светодиодный модуль со своими контактами вставляется между гнездами или в гнезда, а затем поворачивается с помощью средств поворота светодиодного модуля или по меньшей мере его контактов, т.е. его контактных выводов, между положениями высвобождения и фиксации. В положении высвобождения светодиодный модуль может быть удален из основного корпуса или вставлен в него. В положении фиксации указанный модуль зафиксирован на основном корпусе.
В случае, когда светодиодный модуль заменяет два осветительных средства, которые, в частности, иным образом расположены параллельно друг другу в основном корпусе, как правило, светодиодный модуль не поворачивается. Вместо этого, однако, можно повернуть гнезда или держатели в основном корпусе для того, чтобы, таким образом, высвободить или установить светодиодный модуль. Таким образом, возможно, что соответствующие гнезда светильника имеют канал ввода, который служит для вставления контактных выводов или контактов, в зависимости от обстоятельств, светодиодного модуля. В этом случае каждое из гнезд и, в частности, канал ввода имеет предусмотренный запирающий или блокирующий механизм. Как уже говорилось, в дополнение или в качестве альтернативы к запирающему или блокирующему механизму, поворот гнезда может иметь место для того, чтобы установить светодиодный модуль или обеспечить возможность удаления через канал ввода.
В связи с этим можно аналогичным образом предположить, что светодиодный модуль имеет блокирующий механизм, предусмотренный на его контактных выводах или контактах, с помощью которого модуль может быть установлен в основном корпусе после того, как контактные выводы были вставлены в гнездо или в держатель на основном корпусе.
В целом, вставление светодиодного модуля в основной корпус и, в частности, установка контактных выводов на держатели для электрического соединения могут быть выполнены простым способом, в результате чего светодиодный модуль может быть одновременно установлен на основной корпус путем такого вставления.
Установка такого светодиодного модуля в светильник, кроме того, облегчается, поскольку нет необходимости вставлять множество светодиодных модулей, вместо этого множество обычных осветительных средств может быть заменено только одним светодиодным модулем. Это ускоряет как замену обычного осветительного средства светодиодным модулем, так и замену светодиодных модулей в светильнике.
В контексте принципов изобретения обычные осветительные средства являются главным образом люминесцентными лампами, но, кроме того, также и лампами накаливания, галогенными лампами и лампами дневного света. Термин «контактный вывод» относится к совокупности контактных выводов, следовательно, например, к двум штыревым контактам на одной стороне люминесцентной лампы или монтажного гнезда лампы накаливания.
Контактные выводы могут преимущественно быть вставлены в гнезда для люминесцентных ламп. Для этой цели контактный вывод выполнен соответствующим контактному выводу на одной стороне люминесцентной лампы, а именно главным образом в виде двух штыревых контактов, которые отделены друг от друга. Светодиодный модуль главным образом используется в качестве замены стандартных люминесцентных ламп с выходной мощностью от 18 Вт до 58 Вт.
В предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере два контактных вывода расположены на одной стороне светодиодного модуля, и в каждом случае по меньшей мере два соответствующих контактных вывода - на противоположной стороне светодиодного модуля. Соответствующие контактные выводы главным образом обеспечиваются в соответствующем положении на определенной противоположной стороне светодиодного модуля. Это означает, что соответствующие контактные выводы расположены в светодиодном модуле таким образом, что они симметричны относительно одной из центрированных плоскостей симметрии, параллельно противоположным сторонам.
Светодиодный модуль главным образом имеет длину, которая больше его высоты и ширины, в результате чего контактные выводы расположены на его концевых сторонах в направлении длины. Несколько параллельных люминесцентных ламп, главным образом две параллельных люминесцентных лампы, следовательно, могут быть заменены светодиодным модулем. Ширина светодиодного модуля, кроме того, предпочтительно по меньшей мере вдвое больше его высоты.
В предпочтительном варианте выполнения контактные выводы используются для установки светодиодного модуля в светильнике. Контактные выводы, следовательно, не только гарантируют электрическое питание, но они также фиксируют и удерживают светодиодный модуль в его положении в лампе.
На светодиодном модуле и/или на соответствующем светильнике могут быть альтернативно или дополнительно предусмотрены дополнительные средства монтажа для того, чтобы светодиодный модуль мог быть установлен в светильнике дополнительно или только он один.
В одном варианте выполнения только некоторые из контактных выводов предназначены быть токопроводящими. Поскольку светодиодный модуль заменяет несколько осветительных средств, он поэтому не зависит от подачи энергии к каждому осветительному средству. Следовательно, достаточно подавать питание только через один контактный вывод. В качестве альтернативы один контактный вывод может также представлять собой положительный полюс постоянного напряжения, а второй вывод может представлять собой отрицательный полюс постоянного напряжения.
В одном варианте выполнения каждый контактный вывод имеет два штыревых контакта, которые вставляются в соответствующее гнездо светильника. Это обеспечивает возможность замены светодиодным модулем обычных люминесцентных ламп.
Контактные выводы предпочтительно расположены на двух противоположных торцевых сторонах в продольном направлении светодиодного модуля, на одном и том же уровне и на одном и том же расстоянии от центра в направлении ширины светодиодного модуля.
В одном варианте выполнения контактные выводы могут быть повернуты относительно светодиодного модуля для того, чтобы обеспечить возможность установки выводов в гнезда светильника. Это означает, что после того, как светодиодный модуль вставлен в светильник, выполненный с возможностью поворота контактный вывод поворачивается автоматически или с помощью ручного действия, в результате чего светодиодный модуль устанавливается на место.
Для того чтобы не допустить простым образом неправильное вставление светодиодного модуля или чтобы обеспечить расположение светодиодного модуля в обоих направлениях внутри светильника, для по меньшей мере одного контактного вывода светодиодного модуля зарезервировано выпрямительное средство, в частности, с выделенной цепью аварийной защиты. Благодаря выпрямительному средству гарантируется, что неправильное включение светодиодного модуля не представляется возможным, так как оба направления вставления являются возможными благодаря выпрямлению.
В связи с этим цепь аварийной защиты может, например, предотвращать чрезмерно высокие пики напряжения или тому подобное.
Выпрямительные средства и схемы аварийной защиты преимущественно могут быть заключены в корпус.
Для того чтобы можно было резервировать соответствующие контактные выводы или также штыревые контакты для светодиодных модулей простым образом, на концах светодиодных модулей для поддержки контактных выводов и, в частности, штыревых контактов могут быть расположены корпусы штыревых контактов.
В одном варианте выполнения светодиодный модуль со своими контактными выводами выполнен с возможностью вставления в общей сложности в четыре гнезда, чтобы, таким образом, заменять две люминесцентных лампы, расположенные параллельно и имеющие гнезда с двух сторон. Конструкция из двух параллельных люминесцентных ламп является обычной во многих светильниках, в результате чего светодиодный модуль такого рода может быть использован в ряде способов. К тому же, светодиодный модуль такого рода просто вставлять, поскольку нужно лишь одновременно вставить четыре контактных вывода в соответствующие гнезда, что обеспечивает простую сборку.
Светодиодный модуль преимущественно отличается тем, что он может быть вставлен в светильник с правильной ориентацией. Это может быть достигнуто, например, за счет правильной ориентации, указанной стрелкой или маркировкой. В качестве альтернативы может быть предусмотрен геометрический сдерживающий элемент, выполненный, например, в виде выступа, что предотвращает неправильное вставление светодиодного модуля.
Светодиодный модуль может содержать электронный балласт для подачи питания к светодиодам. Обычные осветительные средства часто работают с переменным напряжением, либо выдаваемым непосредственно в сеть питания таких ламп, как, например, ламп накаливания, или же они снабжены балластом для таких ламп, как, например, люминесцентные лампы. Подача питания к светодиодам, однако, требует относительно постоянного напряжения постоянного тока. Следовательно, в светодиодном модуле может быть предусмотрен электронный балласт, который адаптирует имеющееся электропитание таким образом, что светодиоды могут быть приведены в действие. Светодиодный модуль, следовательно, может быть включен непосредственно в светильник, который фактически обеспечивает неподходящее напряжение для светодиодных элементов. В частности, электронный балласт может преобразовывать напряжение питания электронного балласта для люминесцентных ламп в подходящее напряжение питания постоянного тока для светодиодного модуля.
Электронный балласт преимущественно предназначен для подачи напряжения питания с правильной полярностью светодиодам, независимо от ориентации, с которой светодиодный модуль вставлен в светильник. Это особенно необходимо для приложений, в которых напряжение питания уже было преобразовано в постоянное напряжение, при этом электронный балласт в светодиодном модуле только обеспечивает дополнительное регулирование или поддержание протекающего тока в правильном направлении для светодиодов. В частности, это может быть достигнуто путем использования диода.
Изобретение также относится к светильнику со светодиодным модулем, выполненным в соответствии с изобретением и описанным выше, причем светильник и/или светодиодный модуль является взрывозащищенным. В частности, взрывозащищенный светодиодный модуль может быть получен с помощью подходящего заключения в корпус светоизлучающих диодов и любого электронного балласта, который может быть предусмотрен, так что не представляется возможным ни создание искрового зажигания, ни достижение температуры воспламенения, которые в состоянии воспламенять взрывоопасный газ, который может окружать светодиодный модуль. Светильник может в качестве альтернативы или дополнительно также быть взрывозащищенным сам по себе. В частности, это может быть достигнуто, если светильник имеет крышку и основной корпус, которые используются для заключения светодиодного модуля таким образом, чтобы взрывчатый газ не мог проникнуть в светодиодный модуль, и если к тому же электрическое питание и электрические контакты светильника аналогичным образом выполнены взрывозащищенными.
В частности, светильник и/или светодиодный модуль может быть выполнен с типом защиты от воспламенения Ex-e, Ex-d или Ex-m.
В одном варианте выполнения лампа содержит основной корпус с гнездами для традиционных осветительных средств, в который вставляется светодиодный модуль, а также прозрачную или полупрозрачную крышку, которая помещается на основной корпус и покрывает светодиодный модуль. Крышка позволяет свету распространяться предпочтительно во взаимодействии с рефлектором основного корпуса или светодиодного модуля. Крышка, кроме того, обеспечивает доступ для замены светодиодного модуля другим светодиодным модулем или традиционным осветительным средством, таким как, например, люминесцентные лампы.
Светодиоды предпочтительно расположены в ряд в продольном направлении светодиодного модуля. По меньшей мере два параллельных ряда светодиодов, таким образом, могут быть установлены в продольном направлении светодиодного модуля, в результате чего более чем два параллельных ряда светодиодов также может быть установлено, если ширина светодиодного модуля увеличивается, в частности, более трех, более пяти или более десяти параллельных рядов светодиодов.
Светодиоды могут быть расположены в светодиодном модуле в продольном направлении на печатной плате. Это обеспечивает более простое размещение и более простое приведение в действие светодиодов.
Предпочтительно светодиоды излучают свет в светодиодном модуле по меньшей мере в некоторой степени в направлении рефлектора, который отражает и рассеивает свет светодиодов, так что световое поле лампы является равномерным. Рефлектор может быть частью светильника или частью светодиодного модуля.
Поставленная изобретательская задача также может быть решена путем выполнения светильника, который с одной стороны имеет гнезда для обычных осветительных средств, таких как, например, люминесцентные лампы или лампы накаливания, а с другой стороны, по меньшей мере одно гнездо для светодиодного модуля, который вставляется в качестве замены традиционных осветительных средств.
В частности, гнезда для обычных осветительных средств могут не иметь балласт или могут иметь балласт, отличный от балласта, который предусмотрен для работы светодиодного модуля.
В другом варианте выполнения светодиодный модуль может иметь электронный балласт, так что гнезда обычных осветительных средств и гнездо светодиодного модуля могут работать с одним и тем же электропитанием.
В частности, гнезда для множества традиционных осветительных средств и по меньшей мере одно гнездо для светодиодного модуля расположены таким образом, что после замены обычных осветительных средств светодиодный модуль расположен, по меньшей мере частично, в зоне каждого замененного традиционного осветительного средства. Для того чтобы можно было прочно удерживать светодиодный модуль в светильнике, соответствующие гнезда светильника могут иметь запирающий механизм для фиксации контактных выводов или штыревых контактов, вставленных в гнездо. Например, таким запирающим механизмом может быть поворотный замок, защелкивающийся механизм или тому подобное.
Далее предпочтительный вариант выполнения изобретения поясняется более подробно с использованием видов, представленных на прилагаемых чертежах, на которых:
Фиг. 1 изображает схематический вид в аксонометрии известного светильника с двумя люминесцентными лампами и со снятой крышкой;
Фиг. 2 изображает схематический вид в аксонометрии светильника со светодиодным модулем в соответствии с изобретением и со снятой крышкой;
Фиг. 3 изображает схематический вид в аксонометрии светильника и предусмотренного для него светодиодного модуля в соответствии с изобретением по сравнению с обычными люминесцентными лампами; и
Фиг. 4 изображает принципиальную схему светодиодного модуля с механизмом выпрямителя.
Фиг. 1 показывает традиционный взрывозащищенный светильник 1 с основным корпусом 2, имеющий во время работы прозрачную или полупрозрачную крышку, которая не показана. Основной корпус 2 имеет взрывозащищенные разъемы 3, 4 электропитания, к которым могут быть подсоединены соответствующие линии питания. В корпусе 2 также предусмотрен предварительный электронный контроллер, который отдельно не показан, но который обеспечивает напряжение питания, подходящее по меньшей мере для работы люминесцентных ламп 5.
Две лампы 5 расположены параллельно в продольном направлении L основного корпуса 2. Для того чтобы установить и зафиксировать лампы 5, в области двух продольных концов основного корпуса 2 предусмотрены монтажные фланцы 6 и 7, которые выступают вниз. На каждом из монтажных фланцев 6, 7 выполнено два гнезда, каждое из которых ориентировано в направлении центра в продольном направлении светильника 1. Термин «гнездо», таким образом, ни в коей мере не относится только к выступающему элементу для удержания концов ламп 5, но также относится к углубленным областям, в которые контактные выводы 8 (см. фиг. 3) лампы 5 могут быть вставлены.
Светильник 1 имеет длину в продольном направлении L, которая больше высоты в направлении Н высоты и ширины в направлении В ширины.
На фиг. 2 показан взрывозащищенный светильник 1 без крышки с конструктивно идентичным основным корпусом 2, который, однако, вместо люминесцентных ламп 5 имеет светодиодный модуль 9. Длина модуля 9 приблизительно соответствует длине ламп 5, причем, в частности, контактные выводы 10, 13 и 11, 12 отстоят друг от друга на то же самое расстояние, что и контактные выводы 8 люминесцентных ламп. Светодиодный модуль 9 преимущественно имеет высоту, которая немного больше диаметра лампы 5, и такую ширину, что по меньшей мере выводы 10, 11 могут быть вставлены на одной торцевой стороне светодиодного модуля в гнезда для контактных выводов люминесцентных ламп в монтажном фланце 6, 7 основного корпуса 2.
На печатной плате 15 в продольном направлении внутри светодиодного модуля 9 расположены светодиоды 14. В настоящем варианте выполнения на фиг. 2 видны только светодиоды на печатной плате, тогда как дополнительные светодиоды расположены симметрично им на другой стороне в направлении В ширины. Кроме того, дополнительный ряд светодиодов может быть расположен между двумя описанными ранее рядами светодиодов.
Светодиоды 14 запитаны постоянным напряжением, которое преимущественно создается электронным балластом, установленным в светодиодном модуле 9. Таким образом, модуль 9 может быть вставлен в корпус 2 традиционного светильника 1, который обеспечивает напряжение питания для люминесцентной лампы с помощью электронного балласта.
Светодиоды 14 в целом окружены сверху и сбоку рефлектором 16 или несколькими рефлекторами 16, которые направляют свет вниз в направлении отверстия корпуса 2 и, кроме того, рассеивают свет, генерируемый точечным образом светодиодами 14. В этом случае с помощью модуля 9 может быть получено распределение света, аналогичное тому, которое достигается с помощью традиционных люминесцентных ламп 5.
На фиг. 3 снова показан светильник 1, который имеет основной корпус 2 и крышку 17, расположенную на корпусе 2. Когда крышку 17 снимают с корпуса 2, в корпус 2 до того, как крышку 17 снова закрывают, может быть вставлен либо показанный модуль 9, либо люминесцентные лампы 5. Тип осветительных средств в светильнике 1 может тем самым быть изменен в любое время, без необходимости модифицировать корпус 2 светильника 1. Это особенно выгодно для использования во взрывозащищенных светильниках 1, поскольку в этом случае замена балласта или тому подобного в корпусе 2 требует повторной сертификации или нового приемочного испытания безопасности, которые являются дорогостоящими и сложными в случае, если светильник 1 используется в промышленных условиях. Модуль 9 может также быть выполнен таким образом, что он годится для замены ламп 5 в уже существующих светильниках 1. Светильники 1, которые уже установлены в промышленной зоне, могут, таким образом, быть модернизированы так, что в качестве осветительных средств вместо люминесцентных ламп они имеют светодиоды.
Кроме того, в случае изменения конструкции основного корпуса 2 могут быть предусмотрены крепежные механизмы, которые дополнительно устанавливают светодиодный модуль 9 на выводы 10, 11, 12, 13 в корпусе 2. Кроме того, для корпусов 2 с измененной конструкцией может быть предусмотрено предварительное устройство управления, которое годится для работы как люминесцентных ламп, так и светодиодов, так что в модуле 9 может и не быть предусмотрено никакого дополнительного предварительного электронного контроллера.
Контактные выводы 10, 11 выполнены на торцевой стороне 18 в продольном направлении модуля 9, а контактные выводы 12, 13 выполнены на противоположной торцевой стороне 19 в продольном направлении. Каждый вывод 10, 11, 12, 13 имеет два штыревых контакта 20, 20, как показано для вывода 10, геометрия которых и расстояние между которыми по существу соответствует геометрии и расстоянию между штыревыми контактами 21, 21 лампы 5. Штыревые контакты 20, 20 светодиодного модуля могут быть использованы только для подачи питания светодиодам, при этом также могут быть предусмотрены другие штыревые контакты, исключительно для установки модуля 9.
На фиг. 4 показана принципиальная схема модуля 9, в котором по существу две печатные платы со светодиодами 14, также показанные на фиг. 2, расположены параллельно рядом друг с другом. Положительный полюс находится на одном конце каждой печатной платы, а отрицательный полюс находится на другом конце. На концах светодиодного модуля расположены контактные корпусы 22, 23, из которых выступают соответствующие выводы 10, 11, 12, 13 или связанные с ними штыревые контакты, готовые к использованию. Между контактными выводами и соответствующими печатными платами на по меньшей мере одном конце светодиодного модуля 9 расположены выпрямительные средства 24 и 25. Они предпочтительно содержат цепь аварийной защиты.
Благодаря выпрямительным средствам вставление светодиодного модуля в перевернутом состоянии в соответствующие гнезда светильника (фиг. 2) также возможно без ущерба для светодиодов даже в случае неправильной полярности напряжения. То есть благодаря выпрямительным средствам 24, 25 обеспечивается возможность каждому из соответствующих положительных полюсов соответствующей печатной платы со светодиодами получать положительное напряжение, а соответствующему отрицательному полюсу получать отрицательное напряжение.
В соответствии с изобретением, следовательно, предлагается полная замена светодиодным модулем уже существующих технических решений с люминесцентными лампами без необходимости менять проводку или механическую систему, например гнездо и держатель соответствующего светильника. Электрический или электронный балласт светильника, таким образом, используется для активации соответствующих светодиодов. При помощи дополнительных механизмов светодиодного модуля существует также возможность того, что модуль может быть вставлен в светильник поворотом на 180°, и что он может работать и в этом положении. То есть обеспечивается независимая от направления работа как электрически, так и механически.
Как правило, светодиодный модуль заменяет две обычные люминесцентные лампы.
Также возможно, что, например, несколько печатных плат со светодиодами расположены друг за другом, так же как и при соответствующем дополнительном параллельном расположении, так что, например, в каждом случае две печатные платы со светодиодами могут быть расположены одна позади другой и параллельно друг другу в одном светодиодном модуле. Это также относится аналогичным образом для более чем двух печатных плат.