DE102012219459A1

DE102012219459A1 - Leuchtvorrichtung mit kühlkörper und mindestens einer halbleiterlichtquelle

Info

Publication number: DE102012219459A1
Application number: DE102012219459.2A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rieder; Thomas Klafta; Christian Kiefer
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-04-24
Also published as: WO2014063975A1

Abstract

Die Leuchtvorrichtung (1) weist einen Kühlkörper (4) aus mehreren voneinander beabstandeten, elektrisch leitfähigen Segmenten (5, 6) und mindestens eine Halbleiterlichtquelle (10) auf, wobei die Segmente (5, 6) mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (10) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen Kühlkörper aus mehreren voneinander beabstandeten, elektrisch leitfähigen Segmenten und mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere Leuchtdiode (LED). Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung einer solchen Leuchtvorrichtung. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Retrofitlampen.
DE 10 2007 055 133 A1 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Substratplatte, mindestens zwei auf derselben Seite der Substratplatte angeordneten Leuchtdioden (LEDs) und mindestens einer auf der gegenüberliegenden Seite der Substratplatte angeordneten, elektrisch leitfähigen Kühlvorrichtung, insbesondere einem metallischen Kühlkörper, wobei mindestens zwei LEDs mittels jeweils mindestens einer aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildeten Vorrichtung zur thermischen Ankopplung mit der Kühlvorrichtung thermisch in Wirkverbindung stehen. Die Kühlvorrichtung weist mindestens zwei elektrisch voneinander getrennte Bereiche auf, wobei ein erster Bereich mit mindestens einer LED thermisch und elektrisch in Wirkverbindung steht und ein zweiter Bereich mit mindestens einer zweiten LED thermisch und elektrisch in Wirkverbindung steht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Leuchtvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche kompakt aufgebaut ist und bei welcher die Halbleiterlichtquellen besonders einfach elektrisch kontaktierbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen Kühlkörper aus mehreren voneinander beabstandeten, elektrisch leitfähigen Segmenten und aufweisend mindestens eine Halbleiterlichtquelle, wobei die Segmente mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.
Diese (mindestens zwei) Segmente des Kühlkörpers stellen also gleichzeitig elektrische Leiter oder Verbindungsstücke der mindestens einen Halbleiterlichtquelle dar. Diese Segmente weisen in anderen Worten eine zweifache Funktion als dedizierte Wärmeleitkörper und als elektrische Leiter auf. Dadurch brauchen keine gesonderten Leiterbahnen mehr verlegt zu werden, was eine erhebliche Vereinfachung in der Herstellung erbringt. Zudem kann der Kühlkörper weiterhin kompakt aufgebaut bleiben und braucht z. B. nicht an gesonderte Leiterbahnen angepasst zu werden.
Insbesondere mag eines der Segmente mit einem ersten elektrischen Kontakt einer zugehörigen Halbleiterlichtquelle verbunden sein, und ein zweiter elektrischer Kontakt der Halbleiterlichtquelle mag mit einem anderen, insbesondere benachbarten, Segment verbunden sein. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle ist hierbei an einer Kontaktstelle sowohl mechanisch als auch elektrisch mit einem Segment verbunden.
Alternativ mag die mindestens eine Halbleiterlichtquelle getrennt mechanisch und elektrisch mit einem jeweiligen Segment verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch mechanisches Befestigen an einer Kontaktstelle und folgendes elektrisches Verbinden mittels eines Bonddrahts o. ä. geschehen.
Durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle miteinander verbundene Segmente sind insbesondere, bis auf ihre elektrische Verbindung über die Halbleiterlichtquellen, voneinander elektrisch isoliert, so dass sich kein Kurzschluss oder Nebenschluss an den Halbleiterlichtquellen vorbei bilden kann.
Jeweils zwei Segmente können über mindestens eine Halbleiterlichtquelle (d. h., eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen) miteinander verbunden sein. So lassen sich auf einfache Weise elektrische Serienschaltungen und/oder Parallelschaltungen erreichen.
Mindestens zwei Segmente können an eine elektrische Spannungsquelle der Leuchtvorrichtung angeschlossen sein. Die Spannungsquelle kann eine Gleichspannungsquelle oder eine Wechselspannungsquelle sein. Die Spannungsquelle kann beispielsweise ein Treiber der Leuchtvorrichtung sein. Der Treiber mag beispielsweise aus einer Netzspannung ein zum Betreiben der Halbleiterlichtquelle(n) geeignetes elektrisches Signal erzeugen, z. B. auch ein gleichgerichtetes Signal.
Die Segmente bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Kupfer, speziell aus (ggf. selektiv) verzinntem Kupfer oder aus Aluminium.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Segmente aus Metallblech hergestellt sind. Dies ergibt den Vorteil einer einfachen Formbarkeit, eines geringen elektrischen Widerstands, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, eines geringen Gewichts und geringer Kosten.
Die Segmente können ganz oder gruppenweise eine gleiche Grundform aufweisen oder sogar gleichförmig ausgebildet sein, was eine preiswerte Herstellung unterstützt. Beispielsweise können die Segmente für eine vereinfachte Anordnung spiegelbildlich ausgebildet sein.
Allgemein sind die Segmente also insbesondere nicht als Schichten oder Bahnen auf einem Substrat aufgebracht, sondern sind selbsttragend.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass mehr als 10%, insbesondere mehr als 25%, insbesondere mehr als 50%, insbesondere mehr als 90% einer Wärmeabgabe der Leuchtvorrichtung über die Segmente erfolgt. Dies ist signifikant höher als eine bisherige, praktisch vernachlässigbare, Wärmeabgabe von Leuchtvorrichtungen über deren Leiterbahnen.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die Segmente außenseitig zu mindestens 50%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 90%, freiliegen, also direkt mit einer Umgebungsluft in Kontakt kommen, z. B. indem die Segmente zu diesem Anteil als Außenwand der Leuchtvorrichtung vorliegen. Dies unterstützt eine effektive Wärmeabfuhr.
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 (W-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.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper mehrere Halbleiterlichtquellen aufweist, welche durch die Segmente elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Leuchtvorrichtung kann also eine oder mehrere Ketten aus seriell geschalteten Halbleiterlichtquellen aufweisen, z. B. mit der Abfolge (Segment-Halbleiterlichtquelle-Segment ...). Es können auch mehrere solcher Ketten elektrisch parallel geschaltet sein. Die Ketten können insbesondere Licht unterschiedlicher Farbe abstrahlen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle an laschenartigen Vorsprüngen der zwei mit ihr verbundenen Segmente befestigt ist. Unter einem laschenartigen Vorsprung kann insbesondere ein umbiegbarer oder abknickbarer, räumlich begrenzter Vorsprung verstanden werden, insbesondere aus Blech. Dies erleichtert eine Positionierung und Befestigung der Halbleiterlichtquelle. Insbesondere können so benachbarte Segmente einfach durch die Halbleiterlichtquelle(n) miteinander verbunden werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass für die Befestigung der Halbleiterlichtquelle die Grundform der Segmente nicht geändert zu werden braucht. Die Laschen können insbesondere an einen vorderseitigen Rand der Segmente angeordnet sein, z. B. zwei Laschen, insbesondere an einem jeweiligen Seitenrand.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquellen ringförmig (azimutal) um eine Längsachse der Leuchtvorrichtung angeordnet sind. Dadurch kann eine in Umfangsrichtung um die Längsachse hochgradig gleichmäßige Raumausleuchtung erreicht werden. Die Halbleiterlichtquellen können in einem oder in mehreren Ringen angeordnet sein. Die durch die (insbesondere im Wesentlichen punktförmigen) Halbleiterlichtquellen gebildeten Ringe können senkrecht oder schräg zu der Längsachse stehen, insbesondere konzentrisch.
Die Zahl der Halbleiterlichtquellen kann insbesondere ein Vielfaches von zwei betragen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine Zahl von 8, 12 oder 16 Halbleiterlichtquellen eine ausreichend gleichmäßige Raumausleuchtung erlaubt.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquellen in (azimutaler) Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen gleichbeabstandet angeordnet sind. Dies unterstützt eine gleichmäßige Raumbeleuchtung weiter.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Segmente ringförmig in Umfangsrichtung angeordnet sind, was eine ringförmige Anordnung der Halbleiterlichtquellen erleichtert und eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Wärmeabgabe ermöglicht.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquellen unterschiedliche (polare) Ausrichtungen bzw. Anstellwinkel zu der Längsachse aufweisen. Dadurch lässt sich ein großer Raumwinkelbereich hochgradig gleichmäßig ausleuchten, z. B. mit einer Abweichung einer Lichtintensität von maximal 20% von ihrem Mittelwert. Dieser Raumwinkelbereich kann insbesondere einen (polaren) Anstellwinkel zu einer Vorwärtsrichtung der Längsachse von bis zu 135° aufweisen.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass eine Hauptabstrahlrichtung der Halbleiterlichtquellen einen Anstellwinkel zu der Längsachse von 60° und 145° aufweist. Dadurch lässt sich eine besonders homogene Lichtverteilung erreichen, bei welcher zudem vergleichsweise wenig Licht auf den Lampenkörper trifft.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass eine Hauptabstrahlrichtung der Halbleiterlichtquellen einen Anstellwinkel zu der Längsachse von 50° und 135° aufweist. Diese ermöglicht eine besonders effektive Beleuchtung.
Für eine vergleichsweise geringe Zahl an Halbleiterlichtquellen, insbesondere von 8, 10 oder 12 Halbleiterlichtquellen, haben sich zur besonders effektiven Beleuchtung Anstellwinkel von 55° und 130° als vorteilhaft erwiesen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer unterschiedlichen Ausrichtung der Halbleiterlichtquellen können diese mindestens ein optisches Element aufweisen, oder mindestens ein optisches Element kann mindestens einer Halbleiterlichtquelle optisch nachgeschaltet sein, welches mindestens eine optische Element das von der zugehörigen mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht ablenkt und/oder in seiner Strahlbreite ändert, z. B. aufweitet. Dadurch kann eine Bestückung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle vereinfacht werden. Das mindestens eine optische Element mag insbesondere einen Reflektor und/oder eine Vollmateriallinse umfassen.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass mehrere Halbleiterlichtquellen einen alternierend unterschiedlichen Anstellwinkel aufweisen. In Umfangsrichtung können die Halbleiterlichtquellen also beispielsweise einen ersten Anstellwinkel, einen zweiten Anstellwinkel, wieder einen ersten Anstellwinkel usw. aufweisen, oder auch einen ersten Anstellwinkel, einen zweiten Anstellwinkel, einen dritten Anstellwinkel, wieder einen ersten Anstellwinkel usw. aufweisen. Dies unterstützt eine in Umfangsrichtung (azimutaler Richtung) und in polarer Richtung und hochgradig homogene Lichtverteilung. Die Anstellwinkel können insbesondere abwechselnd den obigen Werten entsprechen, z. B. 60° und 145°, 50° und 135° bzw. 55° und 130°.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Segmente rückseitig in mindestens eine elektrisch isolierende Fixiereinheit oder Haltevorrichtung eingesetzt sind. Dadurch wird ihre Fixierung ohne oder mit einem nur sehr geringen Lichtverlust ermöglicht. Unter einem rückseitigen Einsatz kann insbesondere ein Einsatz in eine rückseitig (gegen die Richtung der Längsachse) der Segmente angeordnete Fixiereinheit verstanden werden.
Die Fixiereinheit oder Haltevorrichtung ist insbesondere in dem Bereich, mit welchem sie die jeweiligen Segmente hält oder fixiert, elektrisch isolierend. In anderen Bereichen kann sie anders ausgestaltet sein.
Die Fixiereinheit kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.
Die Fixiereinheit kann ein Sockel oder ein Teil eines Sockels sein, welche(r) insbesondere zum Einsatz in eine entsprechende Lampenfassung ausgebildet ist. Beispielsweise mag die Fixiereinheit ein die Segmente haltender Kunststoffeinsatz des Sockels sein. Der Sockel mag insbesondere ein Sockel für eine Glühlampe oder eine Halogenlampe entsprechen, z. B. ein Bajonettsockel, ein Bipin(z. B. GU)-Sockel oder ein Edison-Sockel. Der Sockel stellt typischerweise ein rückwärtiges Ende der Leuchtvorrichtung dar.
Der die Segmente haltende, elektrisch isolierende Bereich der Fixiereinheit, z. B. ein Einsatz, mag beispielsweise aus Keramik bestehen, was eine gute Wärmeleitung und damit Wärmeübertrag von den Segmenten erlaubt.
Um auch für einen die Segmente haltenden, elektrisch isolierenden Bereich aus Kunststoff einen geringen Wärmewiderstand zu erlangen, wird es bevorzugt, diesen Bereich so dünn wie möglich (z. B. unter Einhaltung elektrischer Normen und einer Prozessfähigkeit) auszulegen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquellen von einem lichtdurchlässigen Kolben überdeckt sind, welcher Kolben vorderseitig an den Segmenten befestigt ist. So können die Halbleiterlichtquellen geschützt werden.
Der Kolben mag transparent oder transluzent (opak) sein. Für den Fall eines transluzenten Kolbens wird eine noch weiter (räumlich und/oder farblich) homogenisierte Lichtverteilung erreicht.
Die Leuchtvorrichtung mag grundsätzlich ein Leuchtmodul, eine Lampe oder eine Leuchte sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe ist, also zum Ersatz einer herkömmlichen Lampe ausgestaltet ist. Die Leuchtvorrichtung mag insbesondere eine Glühlampen-Retrofitlampe oder eine Halogenlampen-Retrofitlampe sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung wie oben beschrieben, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Herstellen eines Werkstücks aus noch miteinander verbundenen Segmenten; Fixieren der Segmente; Vereinzeln der Segmente; und Verbinden der Segmente mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle.
Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet werden. Insbesondere ergibt sich durch die Verwendung von anfänglich noch miteinander verbundenen Segmenten der Vorteil einer einfachen Handhabung während der Herstellung.
Das Herstellen des Werkstücks kann insbesondere durch Stanzen und ggf. folgendes Umformen, insbesondere Biegen, erreicht werden. Alternativ zum Stanzen und ggf. Umformen kann auch ein Spritzgießen, Tiefziehen, Strangpressen usw. verwendet werden, ggf. mit folgendem Umformen.
Die Segmente können insbesondere durch Verbindungsstege miteinander verbunden sein, welche durch das Vereinzeln aufgetrennt oder entfernt werden. Die Bestückung mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle kann vor oder nach dem Vereinzeln durchgeführt werden.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung wie oben beschrieben, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Herstellen von vereinzelten Segmenten; Fixieren der Segmente; und Verbinden der Segmente mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle.
Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet werden. Insbesondere ergibt sich so der Vorteil, dass auf eine Vereinzelung der Segmente verzichtet werden kann. Zudem ist so eine noch komplexere Formgebung der einzelnen Segmente möglich.
Beispielsweise mag das Fixieren der Segmente ein Befestigen der Segmente in einer Fixiereinheit umfassen. Insbesondere mag das Fixieren der Segmente erfolgen durch Biegen um einen Körper. Der Körper mag beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Der Körper kann einen Teil der Fixiereinheit bilden, welche die Segmente hält. Anschließend kann eine äußere Isolierung angebracht werden, beispielsweise durch teilweises Umspritzen oder Einschieben in einen zweiten Körper, z. B. Keramik- oder Kunststoffkörper. Die Segmente können dann insbesondere zwischen den beiden Körpern stoffschlüssig und/oder formschlüssig gehalten werden, insbesondere nur mit an einem (vergleichsweise kurzen) rückwärtigen Bereich der Segmente.
Es kann dann z. B. eine elektrische Trennung der Segmente erfolgen, falls diese bisher verbunden vorgelegen haben. Dann kann z. B. eine Bestückung mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle erfolgen.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Verbinden der Segmente mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ein Befestigen der Halbleiterlichtquellen mit den Segmenten vor einem Umformen der Segmente umfasst. Dadurch mag eine Bestückung in einer Ebene mit einer Standard-Bestückmaschine erleichtert werden. Insbesondere falls die Halbleiterlichtquellen an Laschen der Segmente befestigt werden, mögen die Halbleiterlichtquellen zunächst auf in einer gemeinsamen Ebene befindliche Laschen aufgesetzt werden und folgend die Laschen zur gewünschten Orientierung der Halbleiterlichtquelle(n) umgebogen werden. Die Segmente können dabei an Bereichen außerhalb der Laschen bereits umgeformt sein.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Verbinden der Segmente mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ein Befestigen der Halbleiterlichtquellen an bereits vollständig umgeformten Segmenten umfasst. Insbesondere mögen Laschen bereits abgebogen sein. Die Bestückung mag dann z. B. mittels eines 3D-Bestückautomaten vorgenommen werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt in Schrägansicht eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung;
2 zeigt in Schrägansicht einen Kühlkörper der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung;
3 zeigt den Kühlkörper in Draufsicht; und
4 zeigt in Schrägansicht ein Segment des Kühlkörpers.
1 zeigt in Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung in Form einer LED-Retrofitlampe 1 mit einer Längsachse L. Vorderseitig weist die LED-Retrofitlampe 1 einen lichtdurchlässigen (transparenten oder transluzenten) Kolben 2 auf, und rückseitig einen Sockel 3. Zwischen Kolben und Sockel 3 befindet sich ein Kühlkörper 4.
Der Kühlkörper 4 weist mehrere, hier: sechzehn, Segmente 5, 6 auf, welche ringartig um die Längsachse L angeordnet sind, wie in 2 und 3 gezeigt. Die Segmente 5, 6 sind unterschiedlich geformte Blechteile aus verzinntem Kupfer oder Aluminium. Und zwar wechseln sich in Umfangsrichtung um die Längsachse L erste Segmente 5 und zweite Segmente 6 ab. Die Segmente 5, 6 bilden dabei einen kegelstumpfförmigen, sich nach vorne verbreiternden Kühlkörper 4.
4 zeigt ein einzelnes erstes Segment 5. Das erste Segment 5 ist ein flaches, längliches Element, das sich in vorderseitiger Richtung verbreitert. Das erste Segment 5 ist zweimal entlang seiner Vorwärtsrichtung angewinkelt. Ferner weisen die Segmente 5, 6 an ihrem oberen Rand 7 jeweils zwei (nur gestrichelt angedeutete) laschenartige Vorsprünge oder (Kontakt-)Laschen 8 auf, und zwar jeweils eine Lasche 8 an einem der beiden Seitenränder 9. Die Laschen 8 können auch als vorderseitige Erweiterungen der Seitenränder 9 aufgefasst werden. Die zweiten Segmente 6 sind zu den ersten Segmenten 5 spiegelbildlich ausgeformt. Die Segmente 5, 6 sind voneinander beabstandet und stehen somit in keinem direkten mechanischen oder elektrischen Kontakt.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, sind benachbarte Laschen 8 benachbarter Segmente 5, 6 über jeweilige Halbleiterlichtquellen in Form von LED-Chips 10 mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Dazu sind hier Kontaktfelder der LED-Chips 10 an den jeweiligen Laschen 8 befestigt. Die LED-Chips 10 sind dadurch elektrisch in Reihe geschaltet, und die elektrisch leitfähigen Segmente 5, 6 dienen als elektrische Leiterbahnen zwischen den LED-Chips 10. Gleichzeitig dienen die Segmente 5, 6 einer Wärmeabfuhr an die Umgebung, weisen also eine Doppelfunktion auf.
Die LED-Chips 10 sind folglich ringförmig um die Längsachse L angeordnet, was eine hochgradig gleichförmige Lichtabstrahlung in Umfangsrichtung erlaubt. In Umfangsrichtung aufeinander folgende (benachbarte) LED-Chips 10 weisen unterschiedliche Ausrichtungen in (azimutaler) Umfangsrichtung um die Längsachse L, aber auch in Bezug auf ihren (polaren) Anstellwinkel zu der Längsachse L auf. Und zwar weisen die LED-Chips 10 einen alternierend unterschiedlichen Anstellwinkel α von α1 = 60° und α2 = 145° auf, wie in 2 gezeigt. Der Anstellwinkel α ist bei den hier verwendeten LED-Chips 10, deren Hauptabstrahlrichtung H normal zu ihrer lichtemittierenden Oberseite steht, als der Winkel der Längsachse L in Vorwärtsrichtung und der jeweiligen Hauptabstrahlrichtung H definiert. Unter der Hauptabstrahlrichtung H kann insbesondere die Richtung der Lichtabstrahlung mit der höchsten Lichtstärke verstanden werden. Die unterschiedlichen Anstellwinkel α ermöglichen eine hochgradig homogene Raumausleuchtung (Abweichung von weniger als 20% zu einem Mittelwert) bis zu einem Raumwinkel zu der Längsachse L in Vorwärtsrichtung von 135°.
Wie in 1 gezeigt, sind die LED-Chips 10 von dem Kolben 2 überwölbt, welcher Kolben 2 an einem oberen Bereich der Segmente 5, 6 hinter den Laschen 8 befestigt ist. Die Segmente 5, 6 werden rückwärtig an dem Sockel 3 gehalten bzw. fixiert. Dazu weist der Sockel 3 einen dünnen, elektrisch isolierenden Kunststoffeinsatz 11 auf. Zumindest zwei der Segmente 5, 6 sind durch den Kunststoffeinsatz 11 hindurch elektrisch an eine Spannungsquelle elektrisch anschließbar, um einen Stromfluss durch die LED-Chips und Segmente 5, 6 zu erreichen. Der restliche Sockel 3 weist beispielsweise ein Edison-Gewinde 12 auf (Edison-Sockel). Sollen die LED-Chips 10 nicht direkt mit über das Edison-Gewinde 12 mit z. B. Wechselspannung betrieben werden, mag in dem Sockel 3 und/oder an anderer Stelle in der Leuchtvorrichtung 1 ein Treiber (o. Abb.) vorhanden sein, welcher eingangsseitig an das Edison-Gewinde 12 und ausgangsseitig an die Segmenten 5, 6 bzw. LED-Chips 10 angeschlossen ist. Die LED-Chips 10 mögen beispielsweise mit einer Kleinspannung (Extra Low Voltage, ELV) einer Sicherheitskleinspannung (Safety Extra Low Voltage, SELV), einer Schutzkleinspannung (Protective Extra Low Voltage, PELV) oder Funktionskleinspannung (Functional Extra Low Voltage, FELV) betrieben werden. Die Segmente 5, 6 können von einem Berührschutz umgeben sein.
Bei der Leuchtvorrichtung 1 ist, bis auf vorderseitige und rückwärtige kurze Bereiche, also ein Großteil der Fläche der Segmente 5, 6 direkt der Umgebung ausgesetzt, was eine effektive Wärmeableitung an die Umgebung über die Segmente 5, 6 ermöglicht, insbesondere von mehr als 50%, insbesondere mehr als 90% der gesamten Wärmeabgabe der Leuchtvorrichtung 1.
Zudem brauchen keine gesonderten elektrischen Zuleitungen, Durchleitungen o. ä. vorgesehen werden, um die LED-Chips 10 zu bestromen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist es nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: LED-Retrofitlampe
2: Kolben
3: Sockel
4: Kühlkörper
5: erstes Segment
6: zweites Segment
7: oberer Rand eines Segments
8: Lasche eines Segments
9: Seitenrand eines Segments
10: LED-Chip
11: Kunststoffeinsatz
12: Edison-Gewinde
α: Anstellwinkel
L: Längsachse
H: Hauptabstrahlrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007055133 A1 [0002]

Claims

Leuchtvorrichtung (1), aufweisend – einen Kühlkörper (4) aus mehreren voneinander beabstandeten, elektrisch leitfähigen Segmenten (5, 6) und – mindestens eine Halbleiterlichtquelle (10), wobei – die Segmente (5, 6) mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (10) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.
Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (4) mehrere Halbleiterlichtquellen (10) aufweist, welche durch die Segmente (5, 6) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (10) an laschenartigen Vorsprüngen (8) der zwei mit ihr verbundenen Segmente (5, 6) befestigt ist.
Leuchtvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei die Halbleiterlichtquellen (10) ringförmig um eine Längsachse (L) der Leuchtvorrichtung (1) angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Halbleiterlichtquellen (10) unterschiedliche Ausrichtungen (α) zu der Längsachse (L) aufweisen.
Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei eine Hauptabstrahlrichtung (H) der Halbleiterlichtquellen (10) einen Anstellwinkel (α) zu der Längsachse (L) zwischen 60° und 145° aufweist.
Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei eine Hauptabstrahlrichtung (H) der Halbleiterlichtquellen (10) einen Anstellwinkel (α) zu der Längsachse (L) zwischen 50° und 135° aufweist.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welchem mehrere Halbleiterlichtquellen (10) einen alternierend unterschiedlichen Anstellwinkel (α) aufweisen.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Segmente (5, 6) rückseitig in mindestens eine elektrisch isolierende Fixiereinheit (3, 11) eingesetzt sind.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterlichtquellen (10) von einem lichtdurchlässigen Kolben (2) überdeckt sind, welcher Kolben (2) vorderseitig an den Segmenten (5, 6) befestigt ist.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) eine Retrofitlampe ist.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: – Herstellen eines Werkstücks aus noch miteinander verbundenen Segmenten (5, 6); – Fixieren der Segmente (5, 6); – Vereinzeln der Segmente (5, 6); und – Verbinden der Segmente (5, 6) mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (10).
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: – Herstellen von vereinzelten Segmenten (5, 6); – Fixieren der Segmente (5, 6); und – Verbinden der Segmente (5, 6) mittels der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Fixieren der Segmente (5, 6) ein Befestigen der Segmente (5, 6) in einer Fixiereinheit (3, 11) umfasst.