DE102011007221B4

DE102011007221B4 - Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102011007221B4
Application number: DE102011007221.7A
Authority: DE
Inventors: Nicole Breidenassel; Klaus Eckert; Henrike Trompeter
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: DE102011007221A1; WO2012139845A1

Abstract

Leuchtvorrichtung (300), aufweisend mindestens einen Träger (303), an dem mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Träger (303)- eine zumindest abschnittsweise ringartige Grundform aufweist und senkrecht zu einer Längsachse (L) der Leuchtvorrichtung (300) angeordnet ist und- einen Kühlkörper (307) zumindest abschnittsweise seitlich umgibt und wobei- der mindestens eine Träger (303) mehrere in Umfangsrichtung um die Längsachse (L) beabstandet angeordnete Träger (303a) oder Trägerabschnitte aufweist, welche dazwischen mindestens eine Kühlstruktur (312) aufweisen und wobei- mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105, 105v) an dem mindestens einen Träger (303) schräg nach vorne ausgerichtet angeordnet ist und mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105, 105h) an dem mindestens einen Träger (303) schräg nach hinten ausgerichtet angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, die mindestens einen Träger aufweist, an dem mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist.
Bei LED-Glühlampen-Retrofitlampen, d.h. zum Ersatz herkömmlicher Glühlampen vorgesehener LED-Lampen, sind typischerweise Leuchtdioden (LEDs) oberhalb eines Kühlkörpers angeordnet. Der Kühlkörper dient zur Abfuhr von Wärme der Leuchtdioden und ggf. zur Aufnahme eines die Leuchtdioden mit Strom versorgenden Treibers. Bei LED-Glühlampen-Retrofitlampen besteht ein Wunsch nach einer omnidirektionalen Lichtabstrahlung ähnlich derjenigen der zu ersetzenden Glühlampe. Dazu müssen die zugehörigen Leuchtdioden (LEDs), die typischerweise eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik aufweisen, in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet werden. Dies bedingt eine vergleichsweise komplexe und großvolumige Bauweise des mit den Leuchtdioden bestückten Trägers und/oder eine vergleichsweise großvolumige und aufwändige Bauweise unter Verwendung von Reflektoren. Dadurch wiederum muss zur Einhaltung einer kompakten Bauweise der LED-Glühlampen-Retrofitlampe der Kühlkörper klein gehalten werden, was eine Kühlleistung verringert und eine Lichtleistung begrenzt. Wird andererseits der Kühlkörper groß dimensioniert, schattet er einen signifikanten Teil eines rückwärtigen Halbraums ab und verringert zudem eine Anordnungsmöglichkeit für die Leuchtdioden. So wiederum wird die omnidirektionale Abstrahlcharakteristik verschlechtert. Insgesamt ergibt sich ein Zielkonflikt zwischen einer effektiven Kühlung und einer guten Annäherung an eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik.
Aus der WO 2010/027923 A1 ist ein LED-Beleuchtungssystem bekannt, welches umfasst: einen wärmeleitenden Körper mit wenigstens einer Öffnung, die mit einem Hohlraum in dem Körper verbindet, und eine Vielzahl von LEDs, die in thermischer Verbindung mit einer Fläche des Körpers montiert und um die Öffnung herum positioniert sind. Ein oder mehrere Kanäle laufen durch den Körper, und zwar aus dem Hohlraum zu einer äußeren Oberfläche des Körpers, und sind derart ausgebildet, dass im Betrieb durch Wärmekonvektion Luft durch den Hohlraum strömt, wodurch eine Kühlung des Körpers bereitgestellt wird. Jeder Kanal ist um 45° zu einer Linie ausgerichtet, die parallel zu der Achse des Körpers in Richtung der äußeren Oberfläche des Körpers weg von der Fläche liegt. Der Körper kann so konfiguriert werden, dass seine äußere Oberfläche einen Formfaktor ähnlich einer Glühlampe oder Halogen-Reflektorlampe besitzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche eine gute Annäherung an eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik bei einer gleichzeitig effektiven Kühlung und einem geringen Bauraum aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einer Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens einen Träger, an dem mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist, wobei der mindestens eine Träger eine zumindest abschnittsweise ringartige Grundform aufweist und senkrecht zu einer Längsachse der Leuchtvorrichtung angeordnet ist und einen Kühlkörper zumindest abschnittsweise seitlich umgibt. Ferner weist der mindestens eine Träger mehrere in Umfangsrichtung um die Längsachse beabstandet angeordnete Träger oder Trägerabschnitte auf, welche dazwischen mindestens eine Kühlstruktur aufweisen.
Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie eine in Umfangsrichtung (Azimutalrichtung) hochgradig gleichmäßige Lichtverteilung ermöglicht und zudem der Träger so weit seitlich vorstehen kann, dass auch eine in Polarrichtung hochgradig gleichmäßige Lichtverteilung ermöglicht wird, insbesondere durch eine Vermeidung einer Abschattung. Insgesamt kann also eine hochgradig omnidirektionale Lichtverteilung bereitgestellt werden. Zudem ermöglicht die Anordnung des Kühlkörpers innerhalb eines von dem mindestens einen Träger besetzten Bereichs eine hohe Kühlleistung und eine kompakte Bauweise.
Diese Leuchtvorrichtung entspricht insbesondere einer Leuchtvorrichtung, bei welcher die Halbleiterlichtquellen ringförmig in einem seitlichen Außenbereich angeordnet sind. Die Halbleiterlichtquellen sind also insbesondere an oder in der Nähe einer seitlichen Extremposition der Leuchtvorrichtung angeordnet, und zwar ohne Berücksichtigung lichtdurchlässiger Teile wie einer Abdeckung.
An der Leuchtvorrichtung ist ferner mindestens eine Halbleiterlichtquelle an dem mindestens einen Träger schräg nach vorne ausgerichtet angeordnet, und es ist mindestens eine Halbleiterlichtquelle an dem mindestens einen Träger schräg nach hinten ausgerichtet angeordnet.
Dabei kann eine Anordnung einer Halbleiterlichtquelle „schräg nach vorne“ insbesondere bedeuten, dass eine optische Achse oder Symmetrieachse der Halbleiterlichtquelle eine Koordinate aufweist, welche teilweise in Längsrichtung ausgerichtet ist (entsprechend einem Wert eines Polarwinkels in einem Kugelkoordinatensystem mit der Längsachse als z-Achse zwischen 0° und 90°). Entsprechend kann eine Anordnung einer Halbleiterlichtquelle „schräg nach hinten“ insbesondere bedeuten, dass eine optische Achse oder Symmetrieachse der Halbleiterlichtquelle eine Koordinate aufweist, welche teilweise entgegen der Längsrichtung ausgerichtet ist (entsprechend einem Wert eines Polarwinkels in einem Kugelkoordinatensystem mit der Längsachse als z-Achse zwischen 90° und 180°). Jedoch können zusätzlich nach vorne ausgerichtete Halbleiterlichtquellen verwendet werden (θ=0°).
Diese Ausgestaltung unterstützt eine gleichmäßige Ausleuchtung des Raums durch die Leuchtvorrichtung weiter.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein („remote phosphor“). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Dass der mindestens eine Träger zumindest abschnittsweise ringförmig ausgestaltet ist, kann insbesondere bedeuten, dass der mindestens eine Träger mehrere Träger umfasst, welche in Form von Ringabschnitten vorliegen, wobei die Ringabschnitte entlang einer Ringkurve in Umfangsrichtung um die Längsachse beabstandet, insbesondere gleichbeabstandet, angeordnet sind. Dies ermöglicht eine Nutzung der zwischen den ringabschnitts- oder ringsektorförmigen Trägern vorhandenen Bereiche für andere Zwecke, z.B. zur Kühlung.
Dass der mindestens eine Träger zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse der Leuchtvorrichtung angeordnet ist, ermöglicht insbesondere eine in Polarrichtung gleichmäßige Lichtverteilung.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Anordnung der Halbleiterlichtquelle „schräg nach vorne“ insbesondere eine Ausrichtung mit einem Polarwinkel von ca. 55° umfasst und/oder die Anordnung der Halbleiterlichtquelle „schräg nach hinten“ eine Ausrichtung mit einem Polarwinkel von ca. 125° umfasst.
Es ist zudem eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquellen so angeordnet sind, dass sich außer ggf. einer Abdeckung und außer ggf. einem Sockel im Wesentlichen keine Teile der Leuchtvorrichtung in einem optischen Lichtweg der Halbleiterlichtquellen befinden bzw. von den Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden. Die bewirkt eine hohe Lichteffizienz und eine besonders gleichmäßige Lichtverteilung
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die schräg nach vorne ausgerichtet angeordneten Halbleiterlichtquellen und die schräg nach hinten ausgerichtet angeordneten Halbleiterlichtquellen in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Ausgestaltung unterstützt eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Ausleuchtung des Raums durch die Leuchtvorrichtung noch weiter.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Träger zumindest bereichsweise von mindestens einer an dem Träger befestigten, mindestens eine der Halbleiterlichtquellen abdeckenden lichtdurchlässigen Abdeckung überwölbt ist. Dies ermöglicht eine kompakte Abdeckung, insbesondere auch nur der mit Halbleiterlichtquellen bestückten Bereiche. Zudem werden so großflächig nicht abgedeckte Bereiche ermöglicht, an denen sich z.B. ein Kühlkörper befinden kann.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Träger jeweils zwei Auflageflächen aufweist, von denen eine Auflagefläche schräg nach vorne ausgerichtet ist und eine Auflagefläche schräg nach hinten ausgerichtet ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine präzise Ausrichtung der Halbleiterlichtquelle(n) bei einer gleichzeitig einfachen Bestückung. Die Halbleiterlichtquelle(n) mögen ein Helligkeitsmaximum aufweisen, das auf ihrer optischen Achse oder Symmetrieachse liegt, oder mögen ein Helligkeitsmaximum aufweisen, das nicht auf ihrer optischen Achse oder Symmetrieachse liegt („breit strahlende“ Halbleiterlichtquelle).
Die Auflageflächen bzw. deren Flächennormalen können insbesondere durch einen Polarwinkel zu der Längsachse von ca. 55° bzw. von ca. 125° charakterisiert sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die zwei Auflageflächen direkt aneinander stoßen. Dies ermöglicht eine in Längsrichtung besonders kompakte Bauweise.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die zwei Auflageflächen entlang der Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Dies ermöglicht eine in Längsrichtung ausgedehnte Bauweise (Verlängerung), insbesondere zur Unterbringung eines Treibers und/oder einer aktiven oder passiven Kühlungseinrichtung.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Träger mindestens zwei entlang einer Ausrichtung der Längsachse voneinander beabstandete Träger aufweist, von denen ein Träger mindestens eine Auflagefläche aufweist, die schräg nach vorne ausgerichtet ist, und der andere Träger mindestens eine Auflagefläche aufweist, die schräg nach hinten ausgerichtet ist. Durch diese entlang der Längsachse separate Anordnung der Träger kann eine besonders flexible Nutzung des Raums zwischen den Trägern erlangt werden, z.B. durch eine Anordnung eines Kühlkörpers zwischen den Trägern.
Insbesondere mag eine beabstandete Anordnung zweier oder mehrerer Träger einer beabstandeten Anordnung zweier oder mehrerer Trägerbereiche oder Trägerabschnitte eines Trägers entsprechen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Träger mehrere entlang der Längsachse beabstandet angeordnete Träger oder Trägerabschnitte aufweist, welche dazwischen mindestens eine Kühlstruktur aufweisen. Auch so kann eine besonders effektive Kühlung erreicht werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Träger mindestens eine aktive Lüftungseinrichtung, z.B. einen Lüfter, seitlich umgibt.
Die Lüftungseinrichtung ermöglicht einen forcierten Luftstrom durch mindestens eine Kühlstruktur der Leuchtvorrichtung und so eine besonders effektive Kühlung. Die Lüftungseinrichtung kann insbesondere so eingerichtet und angeordnet sein, dass sie einen forcierten Luftstrom durch mindestens eine Kühlstruktur in Längsrichtung der Leuchtvorrichtung ermöglicht.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Kühlkörper ein, insbesondere längliches, Treibergehäuse zumindest seitlich umschließt.
So wird eine effektive Kühlung eines in der Treiberkavität untergebrachten Treibers bei einer gleichzeitig kompakten Bauweise ermöglicht.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Kühlkörper längsdurchströmbar ist. Es ist eine alternative oder zusätzliche Weiterbildung, dass der Kühlkörper querdurchströmbar ist.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Lampe, insbesondere eine Retrofitlampe, ist. Jedoch kann die Leuchtvorrichtung beispielsweise auch ein Leuchtmodul oder eine Leuchte sein.
Die vorliegende Leuchtvorrichtung ist aufgrund ihrer kompakten Bauweise und hochgradig omnidirektionalen Lichtverteilung besonders zur Verwendung als Retrofitlampe, insbesondere Glühlampen-Retrofitlampe, geeignet, jedoch nicht darauf beschränkt. Durch die hochgradig omnidirektionale Lichtverteilung wird eine insbesondere einer Glühlampen-Retrofitlampe ähnliche Lichtverteilung bereitgestellt. Die kompakte Bauweise bewirkt, dass eine Außenkontur der Leuchtvorrichtung nicht über eine Außenkontur der zu ersetzenden, herkömmlichen Lampe herausragt und so ein Austausch problemlos möglich ist.
Insbesondere eine Retrofitlampe weist typischerweise an ihrem hinteren oder rückwärtigen Ende einen Sockel als Stromabnehmer auf, z.B. einen Edison-Sockel oder einen Bajonett-Sockel.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

1 zeigt als Seitenansicht Leuchtvorrichtungen gemäß einer ersten und einer zweiten Ausführungsform;
2 zeigt als Draufsicht die Leuchtvorrichtungen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform;
3 skizziert als Seitenansicht in Schnittdarstellung die Leuchtvorrichtungen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform;
4 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
6 zeigt in Draufsicht die Leuchtvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
7 skizziert als Seitenansicht in Schnittdarstellung die Leuchtvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
8 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
9 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform; und
10 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform.

1 zeigt als Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 100a gemäß einer ersten Ausführungsform und gleichzeitig eine Leuchtvorrichtung 100b gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 zeigt die Leuchtvorrichtungen 100a, 100b als Draufsicht. 3 zeigt die Leuchtvorrichtungen 100a, 100b in Schnittdarstellung.
Zunächst wird anhand der 1 bis 3 die Leuchtvorrichtung 100a gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Leuchtvorrichtung 100a ist als eine LED-Glühlampen-Retrofitlampe ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse L. Ein hinteres oder rückwärtiges Ende der Leuchtvorrichtung 100a wird durch einen Sockel 101 in Form eines Edison-Schraubsockels gebildet. An den Sockel 101 schließt sich ein nach vorne (in Richtung der Längsachse L) erstreckendes, im Wesentlichen zylinderförmiges Treibergehäuse 102 an. Das Treibergehäuse 102 dient einer Unterbringung eines Treibers (o.Abb.).
Das Treibergehäuse 102 ist (in Bezug auf die Längsachse L) abschnittsweise von einem geschlossen ringförmig ausgestalteten Träger 103 seitlich umgeben. Der Träger 103 weist eine ringartige Grundform auf, und zwar hier mittels mehrerer polygonzugartig aneinandergesetzter gerader Teilabschnitte 103a. Der Träger 103 weist sechs Teilabschnitte 103a auf, wobei benachbarte Teilabschnitte 103a um 60° um die Längsachse L (entsprechend einem Azimutwinkel von φ = 60°) winkelversetzt sind. Der Träger ist ferner senkrecht zu der Längsachse L angeordnet, was einer Ausrichtung in einer (x,y)-Ebene entspricht, falls die Längsachse L wie hier als die z-Achse angesehen wird.
Die geraden Teilabschnitte 103a weisen im Profil (siehe insbesondere 3) eine Dreiecksform auf, wobei eine innere Oberfläche 104i in Richtung der Längsachse L ausgerichtet ist und zwei gleich lange äußere Schenkel auf, welche eine schräg nach vorne oder oben geneigte Auflagefläche 104o und eine schräg nach hinten oder unten geneigte Auflagefläche 104u bilden. Die Auflagefläche 104o und die Auflagefläche 104u stoßen direkt aneinander.
Die schräg nach vorne geneigte Auflagefläche 104o weist eine Flächennormale n1 auf, die einen Polarwinkel θ von ca. 55° mit der Längsachse L aufweist (entsprechend einem Winkel von 55° zwischen der Auflagefläche 104o und einer horizontalen (x, y)-Ebene bzw. einer Ebene mit θ = 90° mit der Längsachse L). Die schräg nach hinten geneigte Auflagefläche 104u weist eine Flächennormale n2 auf, die einen Polarwinkel θ von ca. 125° mit der Längsachse L aufweist (entsprechend einem Winkel von 55° zwischen der Auflagefläche 104o und einer horizontalen (x, y)-Ebene).
Auf den Auflageflächen 104o und 104u jedes geraden Teilabschnitts 103a ist hier jeweils genau eine Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode 105 angeordnet. Die Leuchtdioden 105 sind also in Richtung der Flächennormalen n1 bzw. n2 ausgerichtet. Da hier sechs gerade Teilabschnitte 103a und damit je sechs Auflageflächen 104o und 104u vorhanden sind, sind auch eine erste Gruppe von sechs Leuchtdioden 105 schräg nach vorne und eine zweite Gruppe von sechs Leuchtdioden 105 schräg nach hinten ausgerichtet. Die Leuchtdioden 105 können „nach vorne strahlende“ Leuchtdioden sein, deren Helligkeitsmaximum auf ihrer jeweiligen Lichterzeugungs-Symmetrieachse liegt, hier also parallel zu der Flächennormalen n1 bzw. n2. Die Leuchtdioden 105 können aber auch „breit strahlende“ Leuchtdioden sein, deren Helligkeitsmaximum seitlich zu ihrer jeweiligen Lichterzeugungs-Symmetrieachse liegt, hier also schräg zu der Flächennormalen n1 bzw. n2. Insgesamt strahlt eine Leuchtdiode 105 als typischer Lambertscher Strahler Licht S im Wesentlichen in den vor der jeweiligen Auflagefläche 1040 oder 104u liegenden Halbraum ab.
Da die Auflageflächen 1040 oder 104u seitlich äußere Bereiche darstellen, wird das von den Leuchtdioden 105 abgestrahlte Licht nur durch den Sockel 101 abgeschattet, wobei der Bereich des Sockels 101 zur Beleuchtung praktisch nicht relevant ist. Beispielsweise durch eine Wahl der Neigung der Auflageflächen 104o und 104u, des Radius' des Trägers 103 und der Art der Leuchtdioden 105 lässt sich das Lichtabstrahlmuster an viele gewünschte Randbedingungen anpassen. Insgesamt lässt sich so eine in Umfangsrichtung (Azimutrichtung) und Polarrichtung hochgradig gleichmäßige Lichtverteilung erreichen.
Die Leuchtdioden 105 des Trägers 103 sind zu ihrem Schutz von einer transparenten ringförmigen Abdeckung 106 überwölbt. In der ersten Ausführungsform der Leuchtvorrichtung 100a ist die Abdeckung 106 teilweise aufgeschnitten gezeichnet, und zwar an drei ringsektorförmigen Abschnitten A, während sie in daran anschließenden drei ringsektorförmigen Abschnitten B geschlossen gezeigt ist. Die Abdeckung 106 ist an dem Träger 103 befestigt. Alternativ kann die Abdeckung 106 auch transluzent (insbesondere diffus streuend) sein. Die diffuse Streuung der Abdeckung 106 kann die Omnidirektionalität und Homogenität der Abstrahlung allgemein noch weiter verbessern. Die Abdeckung kann insbesondere aus Kunststoff bestehen. Die Abdeckung 106 kann insbesondere auf dem Träger 103 aufgerastet, insbesondere aufgeklipst, und/oder aufgeklebt sein.
Der Träger 103 umgibt seitlich einen Kühlkörper 107, z.B. aus Aluminium. Der Kühlkörper 107 ist an dem Treibergehäuse 102 befestigt. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, weist der Kühlkörper 107 eine zylinderförmige Hülse 108 auf, die entlang der Längsachse L ausgerichtet ist und zur Vergrößerung der Kühlfläche dient. Die Hülse 108 ist durch parallel zu der Längsachse L und senkrecht zu der Hülse 108 ausgerichtete Kühlrippen 109 sowohl mit dem Treibergehäuse 102 als auch mit dem Träger 103, insbesondere dessen innerer Oberfläche 104i, verbunden. Der Träger 103 wird folglich durch den Kühlkörper 107 gehalten. Die Ausgestaltung des Kühlkörpers 107 ist so, dass er in einer Längsrichtung durch Kühlluft durchströmbar ist. Der gesamte durch den Träger 103 umfasst Raum ist folglich zur Unterbringung des Treibergehäuses 102 und zur Kühlung nutzbar.
Der Kühlkörper 107 kann in einer Variante thermisch gut leitend mit dem Treibergehäuse 101 verbunden sein, insbesondere einstückig, so dass ein durch einen Betrieb des Treibers erwärmte Treibergehäuse 102 seine Wärme effektiv auf den Kühlkörper 107 ableiten kann. Zudem wird die Mantelfläche des Treibergehäuses 102 selbst von Kühlluft überstrichen. Alternativ mag der Kühlkörper 107 in einer alternativen Variante thermisch von dem Treibergehäuse 101 entkoppelt sein, z.B. durch einen Bereich aus einem schlecht wärmeleitenden Material, um einen zusätzlichen Wärmeeintrag von den Leuchtdioden 105 auf das Treibergehäuse 101 über den Kühlkörper 107 vermeiden zu können.
Zur Ableitung von Wärme von den Leuchtdioden 105 weist der Träger 103 ein gut leitendes Material, z.B. Aluminium, auf, so dass Abwärme von den Leuchtdioden 105 über den Träger 103 zu dem Kühlkörper 107 leitbar ist. Die Bereiche des Trägers 103 zwischen den LED-Abdeckungen 106 werden ebenfalls als Kühlfläche(n) genutzt. Der Träger 103 kann auch als Kühlkörper oder als Teil eines Kühlkörpers (z.B. zusammen mit dem Kühlkörper 107) verstanden werden. Insbesondere mag der Kühlkörper oder Teil davon dann als Träger für die Leuchtdioden 105 dienen. Die Auflageflächen 104o und 104u sind dann Auflageflächen des (erweiterten) Kühlkörpers 103, 107.
In einer Variante, welche auch unabhängig von diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft ist, sind zumindest der Träger 103 und der Kühlkörper 107 einstückig ausgebildet, z.B. aus Aluminium. Diese Variante ist besonders einfach und preisgünstig herstellbar. Dies kann insbesondere mittels eines Vergussverfahrens, insbesondere eines Druckgussverfahrens, durchgeführt werden. Der einstückige Körper 103, 107 weist diesbezüglich bevorzugt keine hinterschnittenen Bereiche auf.
Die 1 bis 3 können aber auch zur Beschreibung der Leuchtvorrichtung 100b. Die Leuchtvorrichtung 100b unterscheidet sich von der Leuchtvorrichtung 100a dadurch, dass der Träger 103 nun nicht mehr sechs im Wesentlichen direkt aneinander grenzende Teilabschnitte 103a aufweist. Vielmehr weist die Leuchtvorrichtung 100b nur die in den Abschnitten A gezeigten drei Teilabschnitte 103a auf. Benachbarte Teilabschnitte 103a sind nun 120° um die Längsachse L (entsprechend einem Azimutwinkel von φ = 120°) winkelversetzt.
Auf den Auflageflächen 104o und 104u jedes geraden Teilabschnitts 103a ist hier ebenfalls jeweils eine Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode 105 angeordnet. Da hier drei gerade Teilabschnitte 103a und damit jeweils drei Auflageflächen 104o und 104u vorhanden sind, sind auch eine erste Gruppe von drei Leuchtdioden 105 schräg nach vorne und eine zweite Gruppe von drei Leuchtdioden 105 schräg nach hinten ausgerichtet.
Entsprechend weist die Leuchtvorrichtung 100b zum Schutz der Leuchtdioden drei (insbesondere ringsektorförmige, Abdeckungen 111 auf. Die Abdeckungen 111 überwölben nur einen jeweiligen Teilabschnitt 103a.
Zwischen den Teilabschnitten 103a weist der Träger 103 der Leuchtvorrichtung 100b in den Abschnitten B ringsektorförmige Kühlstrukturen 110 auf, z.B. in Form von senkrecht stehenden Kühlrippen (z.B. ähnlich zu der in 5 gezeigten Kühlstruktur 312). Dadurch wird gegenüber der Leuchtvorrichtung 100a eine Kühlleistung erhöht.
4 zeigt als Schrägansicht in einer teilweise aufgeschnittenen Darstellung eine Leuchtvorrichtung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform.
Die Leuchtvorrichtung 200 ist ähnlich aufgebaut wie die Leuchtvorrichtung 100a, außer dass nun der Träger 203 in Umfangsrichtung ringförmig gekrümmte Auflageflächen 204o, 204u aufweist. An Befestigungsorten für die Leuchtdioden 105 mögen die Auflageflächen 204o, 204u lokal planarisiert sein. Die so geformten Auflageflächen 204o, 204u ermöglichen eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der ersten Gruppe der schräg nach vorne gerichteten Leuchtdioden 105v im Vergleich zu der zweiten Gruppe der schräg nach hinten gerichteten Leuchtdioden 105h. Dadurch kann eine noch bessere Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung in Umfangsrichtung in einem gemeinsam von den Leuchtdioden 105v der ersten Gruppe und den Leuchtdioden 105h der zweiten Gruppe beleuchteten Raumbereich erreicht werden.
5 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung 300 gemäß einer vierten Ausführungsform. 6 zeigt die Leuchtvorrichtung 300 in Draufsicht. 7 skizziert die Leuchtvorrichtung 300 als Seitenansicht in Schnittdarstellung.
Die Leuchtvorrichtung 300 weist nun einen Träger 303 auf, welcher drei, in Umfangsrichtung gleichbeabstandet angeordnete Trägerabschnitte 303 aufweist. Dies entspricht in einer anderen Betrachtungsweise einer Anordnung mit drei in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten Trägern.
Jeder der Trägerabschnitte 303a weist jeweils eine schräg nach oben gerichtete Auflagefläche 304o und eine schräg nach unten gerichtete Auflagefläche 304u auf. Die Auflageflächen 304o bzw. 304u benachbarter Trägerabschnitte 303a sind folglich ebenfalls in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet.
Zudem stoßen die Auflageflächen 304o und 304u eines Trägerabschnitts 303a nicht mehr direkt aneinander, sondern sind in Erstreckungsrichtung der Längsachse L voneinander beabstandet. Dies ermöglicht eine besonders gute Annäherung an eine Form einer herkömmlichen Glühlampe. Zudem wird so eine verlängerte und folglich effektivere Kühlstruktur ermöglicht, welche das von den Leuchtdioden abgestrahlte Licht S nicht abschattet.
Jede der Auflageflächen 304o und 304u weist einen planarisierten Bereich 310 auf, auf welchem ein Substrat 311 mit jeweils zwei Leuchtdioden 105 befestigt ist.
Zwischen benachbarten Trägerabschnitten 303a befindet sich jeweils eine Kühlstruktur 312 in Form dreier senkrecht stehender Kühlrippen 313. Der Träger 303 kann folglich auch als ein Kühlkörper angesehen werden, der gleichzeitig als Träger dient und dazu die Auflageflächen 304o und 304u aufweist.
Der das Treibergehäuse 102 mit dem Träger 303 verbindende Kühlkörper 307 weist sechs senkrecht stehende (in Richtung der Längsachse L ausgerichtete) Kühlrippen (Stege) 314 auf, die in Draufsicht (entgegen der Längsachse L) radial ausgerichtet sind, siehe insbesondere 6. Eine den Kühlkörper 307 und die Kühlstruktur 312 oder den Träger 303 als solches umfassende Kühlstruktur 307, 312 oder 303 ist von Kühlluft längsdurchströmbar (in Ausbreitungsrichtung der Längsachse) als auch querdurchströmbar (quer zu der Längsachse L). So wird eine effektive Kühlung auch bei einer horizontal eingebauten Leuchtvorrichtung 300 erreicht.
In dem Zwischenraum zwischen dem Treibergehäuse 102 und dem Träger 303 können zur Erhöhung einer Kühlleistung noch weitere Kühlrippen 314a vorhanden sein.
Die drei Trägerabschnitte 303a weisen jeweilige (transparent oder transluzente bzw. klare oder diffuse) lichtdurchlässige Abdeckungen 315 auf. Die drei Abdeckungen 315 überdecken eine jeweils zugehörige Auflageflächen 304o und 304u und schließen bevorzugt im Wesentlichen flächenbündig nach Außen ab. Die Abdeckungen 315 können auf den Träger 303 aufgerastet, insbesondere aufgeklipst, und/oder aufgeklebt werden.
8 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung 400 gemäß einer fünften Ausführungsform.
Die Leuchtvorrichtung 400 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 100 aufgebaut, weist als Kühlkörper 407 aber nun mehrere senkrecht stehende, radial ausgerichtete Kühlrippen 407a auf.
9 zeigt als Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung 500 gemäß einer sechsten Ausführungsform.
Die Leuchtvorrichtung 500 weist zwei unterschiedliche, entlang der Längsachse L beabstandet angeordnete ringförmige Träger 516, 517 auf. Der Träger 516 weist eine schräg nach vorne ausgerichtete oder geneigte, mit Leuchtdioden bestückte Auflagefläche (z.B. ähnlich zu der Auflagefläche 204o) auf, während der Träger 517 eine schräg nach hinten ausgerichtete oder geneigte, mit Leuchtdioden bestückte Auflagefläche (z.B. ähnlich zu der Auflagefläche 204u) aufweist.
Zwischen den Trägern 516, 517 befindet sich eine Kühlstruktur 518 aus ringförmig angeordneten, beabstandeten Kühlrippen oder Kühlstreben 519, welche eine Querbelüftung zulassen. Zwischen dem Treibergehäuse 101 und den Trägern 516, 517 befindet sich ein Kühlkörper 507 aus senkrecht stehenden, radial ausgerichteten Kühlrippen 507a. Die Kühlrippen 507a können direkt an die Kühlstreben 519 angrenzen, oder es kann ein Abstand zwischen diesen bestehen (was eine Querdurchströmbarkeit verbessert). Der Kühlkörper 507 und die Kühlstruktur 518 können zusammen mit den Trägern 516, 517 einstückig ausgebildet sein. Alternativ können sie z.B. zweistückig in einer im Wesentlichen zu der (x,y)-Achse spiegelsymmetrischen Form ausgestattet sein.
Die Leuchtvorrichtung 500 weist eine gesteigerte Kühlleistung mit einer in praktischen Abständen von der Leuchtvorrichtung 500 gleichen Lichtverteilung im Vergleich zu der Leuchtvorrichtung 400 auf.
10 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung 600 gemäß einer siebten Ausführungsform.
Die Leuchtvorrichtung 600 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 300 aufgebaut, weist jedoch nun eine aktive Lüftungseinrichtung in Form eines Lüfters 622 auf, welcher innerhalb des durch den Träger 303 seitlich umgebenen Bereichs angeordnet ist. Der Träger 303 mit seiner in Längsrichtung ausgedehnten Form stellt somit einen Luftkanal zur effektiven Luftförderung, insbesondere in Längsrichtung, dar.
Zur Unterbringung des Lüfters 622 kann der Treiber 623 innerhalb des Treibergehäuses 602 bzw. kann das Treibergehäuse 602 in einem hinteren oder rückwärtigen Bereich der Leuchtvorrichtung 600 angeordnet sein.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So können Elemente und Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen auch gemischt oder ausgetauscht werden.
So mögen die Auflageflächen der Leuchtvorrichtungen allgemein jeweils eine, zwei oder mehr Leuchtdioden aufweisen.
Die Auflageflächen können allgemein bevorzugt um 55° gegen die Horizontale geneigt sein, müssen es aber nicht.
Ganz allgemein kann der Träger auch als Kühlkörper oder als Teil eines Kühlkörpers (z.B. zusammen mit dem eigentlichen Kühlkörper oder Kühlkörperstruktur) verstanden werden. Insbesondere kann ein solcher Kühlkörper oder Teil davon gleichzeitig als Träger für die Halbleiterlichtquellen dienen. Die Auflageflächen sind dann Auflageflächen des (erweiterten) Kühlkörpers.
Bezugszeichenliste

100a: Leuchtvorrichtung
100b: Leuchtvorrichtung
101: Sockel
102: Treibergehäuse
103: Träger
103a: Teilabschnitte
104i: innere Oberfläche
1040: schräg nach vorne geneigte Auflagefläche
104u: schräg nach hinten geneigte Auflagefläche
105: Leuchtdiode
105v: nach vorne ausgerichtete Leuchtdiode
105h: nach hinten ausgerichtete Leuchtdiode
106: Ringförmige Abdeckung
107: Kühlkörper
108: Hülse
109: Kühlrippen
110: Kühlstruktur
111: Abdeckung
200: Leuchtvorrichtung
203: Träger
204o: Auflagefläche
204u: Auflagefläche
300: Leuchtvorrichtung
303: Träger
303a: Trägerabschnitt
304o: schräg nach vorne gerichtete Auflagefläche
304u: schräg nach hinten gerichtete Auflagefläche
307: Kühlkörper
310: planarisierter Bereich
311: Substrat
312: Kühlstruktur
313: Kühlrippen
314: Kühlrippen
314a: Kühlrippen
315: lichtdurchlässige Abdeckung
400: Leuchtvorrichtung
407: Kühlkörper
407a: Kühlrippen
500: Leuchtvorrichtung
507: Kühlkörper
507a: Kühlrippen
516: Träger
517: Träger
518: Kühlstruktur
519: Kühlstreben
520: Lichtdurchlässige Abdeckung
600: Leuchtvorrichtung
602: Treibergehäuse
622: Lüfter
623: Treiber
A: Abschnitt des Trägers
B: Abschnitt des Trägers
L: Längsachse
n1: Flächennormale
n2: Flächennormale
r: r-Achse im Kugelkoordinatensystem
S: Licht
x: x-Achse
y: y-Achse
z: z-Achse
θ: Polarwinkel
φ: Azimutwinkel

Claims

Leuchtvorrichtung (300), aufweisend mindestens einen Träger (303), an dem mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Träger (303) - eine zumindest abschnittsweise ringartige Grundform aufweist und senkrecht zu einer Längsachse (L) der Leuchtvorrichtung (300) angeordnet ist und - einen Kühlkörper (307) zumindest abschnittsweise seitlich umgibt und wobei - der mindestens eine Träger (303) mehrere in Umfangsrichtung um die Längsachse (L) beabstandet angeordnete Träger (303a) oder Trägerabschnitte aufweist, welche dazwischen mindestens eine Kühlstruktur (312) aufweisen und wobei - mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105, 105v) an dem mindestens einen Träger (303) schräg nach vorne ausgerichtet angeordnet ist und mindestens eine Halbleiterlichtquelle (105, 105h) an dem mindestens einen Träger (303) schräg nach hinten ausgerichtet angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die schräg nach vorne ausgerichtet angeordneten Halbleiterlichtquellen (105, 105v) und die schräg nach hinten ausgerichtet angeordneten Halbleiterlichtquellen (105, 105h) in einer Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Träger (303) zumindest bereichsweise von mindestens einer an dem Träger (303) befestigten, mindestens eine der Halbleiterlichtquellen (105) abdeckenden lichtdurchlässigen Abdeckung (315) überwölbt ist.
Leuchtvorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Träger (303) jeweils zwei Auflageflächen (304o, 304u) aufweist, von denen eine Auflagefläche (304o) schräg nach vorne ausgerichtet ist und eine andere Auflagefläche (304u) schräg nach hinten ausgerichtet ist.
Leuchtvorrichtung (100a; 100b; 200; 400) nach Anspruch 4, wobei die zwei Auflageflächen (104o, 104u; 204o, 204u) direkt aneinander stoßen.
Leuchtvorrichtung (300) nach Anspruch 4 wobei die zwei Auflageflächen (304o, 304u) entlang der Längsrichtung (L) voneinander beabstandet sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Träger mehrere entlang der Längsachse (L) beabstandet angeordnete Träger oder Trägerabschnitte aufweist, welche dazwischen mindestens eine Kühlstruktur aufweisen.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Träger (303) mindestens eine aktive Lüftungseinrichtung, insbesondere einen Lüfter, seitlich umgibt.
Leuchtvorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (307) ein, insbesondere längliches, Treibergehäuse zumindest seitlich umschließt.
Leuchtvorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (300) eine Lampe, insbesondere eine Retrofitlampe, ist.