EP2824379B1 - Lampe - Google Patents

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EP2824379B1
EP2824379B1 EP14176776.4A EP14176776A EP2824379B1 EP 2824379 B1 EP2824379 B1 EP 2824379B1 EP 14176776 A EP14176776 A EP 14176776A EP 2824379 B1 EP2824379 B1 EP 2824379B1
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EP
European Patent Office
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lamp
envelope
lamp according
arrangement
led
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English (en)
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Markus Winkler
Martin Enenkel
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Vosla GmbH
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Vosla GmbH
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Publication date
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED-based lamp, in particular a so-called retrofit lamp.
  • An incandescent lamp is an artificial light source in which an electrical conductor is heated by an electrical current and thereby stimulated to glow.
  • the widespread design of this incandescent lamp with a screw base is also known colloquially as a light bulb due to the shape of the glass bulb.
  • Conventional incandescent lamps generally consist of a base including the electrical power supply in the pinch foot and a glass bulb that shields the filament and its holder from the outside environment.
  • Such incandescent lamps have a relatively low luminous efficacy and high thermal radiation, thus therefore a low energy efficiency, so that the majority of the electrically supplied energy is given off in the form of thermal energy and only a small part in the form of light. For this reason, among other things, since 2008 in the European Union, on the basis of the Ecodesign Directive 2005/32 / EC, production and sales bans for incandescent lamps with low energy efficiency have been gradually implemented.
  • LED Light-emitting diode
  • a light-emitting diode (or "LED” for short from the English “light emitting diode”) is to be understood as a light-emitting semiconductor component whose electrical properties correspond to those of a diode. If electrical current flows through the diode in the forward direction, it emits light, infrared radiation or also UV radiation with a wavelength that depends on the semiconductor material and the doping of the semiconductor material used in each case.
  • LEDs are not heat emitters, so their light output is very high. LEDs emit light in a limited spectral range that is almost monochrome. They are also characterized by a very long service life, are insensitive to vibrations and do not require a hollow body that could implode. LEDs with a sufficiently high luminous efficacy are now also available so that they can also be used for applications with high light radiation. At the time of registration, the available luminous flux of LEDS is so high that they can increasingly compete with incandescent lamps with a comparable size and comparable manufacturing costs, even if an electrical comparison is made.
  • retrofit lamps are increasingly being offered, which are light sources that are similar in design to a known incandescent lamp and thus have a lamp base that is inserted into a conventional lamp socket can be.
  • retrofit lamps are mentioned many times in the literature, for example in the DE 20 2013 000 980 U1 and the DE 10 2009 035 515 A1 .
  • LED based Retrofit lamps the corresponding LEDs are arranged in the interior of the glass bulb, for example in the DE 20 2011 000 010 U1 , the DE 20 2013 000 980 U1 and the DE 10 2007 038 216 A1 are described.
  • an LED device which has a chamber in which a liquid gas is provided.
  • the liquefied gas is partially evaporated by means of an evaporator.
  • JP 2012 156036 A an LED lamp is disclosed in which a low molecular weight gas or gas mixture is filled into a lamp bulb.
  • an LED lamp which has an LED lamp bulb with a light-permeable shell which forms a first and second lighting zone, as well as an LED alternator which is arranged on a holding block.
  • an LED light bulb which has a light source with first and second LED modules which are arranged and attached to opposite sides of a holding block. Furthermore, the LED light beer has a shell with a lower opening which is closed by a sealing element.
  • LED-based lamps typically require a heat sink in order to dissipate the heat generated selectively by the large number of LEDs used and to avoid overheating of the LEDs negatively affecting their function and service life.
  • the LEDs are therefore usually coupled with a heat sink. Due to the heat sink, there are restrictions in the design and the arrangement of the LEDs within the glass bulb of the lamp. Since LEDs - within a respective opening angle - can only emit light in one direction, the problem of shading the back of the LEDs, which does not exist with a filament of an incandescent lamp, arises.
  • the LEDs are each arranged on a plane perpendicular to the longitudinal axis of the lamp, so that this lamp preferably emits a light beam directed in the longitudinal axis of the lamp, but not light in all spatial directions.
  • the LED incandescent lamp has an LED strip with LED chips, which is attached to a core column.
  • An incandescent lamp envelope and the core column form a chamber which is filled with a gas with a low viscosity and a high coefficient of thermal conductivity.
  • the gas is helium or hydrogen.
  • a mixture of helium and hydrogen can also be used.
  • Helium has the disadvantage that it is relatively expensive.
  • helium and hydrogen have a low molecular weight and can absorb little heat and therefore dissipate it more slowly.
  • an LED lamp in which LEDs are connected to a heat sink made of metal and arranged in an at least partially transparent housing.
  • the housing is filled with a gas which has a greater heat capacity than air.
  • a noble gas in particular helium, is filled into the housing as the gas.
  • a fan device creates a flow of gas in the housing to transport heat generated by the LED light source to an interior surface of the housing.
  • the heat sink has the disadvantage that there are restrictions in the design and the arrangement of the LEDs within the housing. As described above, noble gases such as helium, relatively expensive and can also store less heat.
  • EP 1 471 564 A2 discloses an LED lamp having a translucent envelope.
  • the shell is filled with a gas with a low molecular weight, including helium or hydrogen.
  • helium is expensive and, moreover, helium and hydrogen can only absorb a little heat and thus dissipate heat correspondingly more slowly.
  • the WO 2011/098358 A1 describes a lamp which has an LED light source which is located on a carrier.
  • the LED light source and the carrier are mounted in a gas-tight vessel, the vessel being at least partially translucent.
  • a gas mixture of at least one gas with a high thermal conductivity, such as helium or hydrogen, and at least one gas with a different physical property in order to fulfill other functions, such as pressure equalization and light filtering.
  • the present invention is based on the object of specifying a lamp with improved design, in particular, with improved heat dissipation.
  • a lamp in particular a retrofit lamp, is provided with a lamp base and one with the lamp base connected, at least partially transparent closed envelope, which is designed to function as a heat sink for the lamp, with a lamp arrangement which contains a plurality of optoelectronic components that are arranged within the envelope in a 4n arrangement that they can be seen in all spatial directions act, with a single gaseous heat transfer medium, which is introduced inside the envelope and which is designed to transport thermal energy generated by the lamp arrangement to the envelope functioning as a heat sink, the gaseous heat transfer medium being provided as a single gas or a single gas in the envelope and the molecules of the gaseous heat transfer medium each have at least three atoms.
  • the knowledge of the present invention consists in the fact that a heat sink provided specifically for cooling the heat generated by the LED components, on the one hand, requires a relatively large amount of space inside the lamp.
  • these heat sinks which are designed to be relatively large due to the required cooling effect, are typically visible from the outside through the transparent or partially transparent shell, which is not very appealing for design reasons.
  • the idea of the present invention consists in dispensing with such massive heat sinks, which are specifically required for cooling the optoelectronic components.
  • the already existing envelope of the lamp is used for cooling, as well as a single large-molecular filling gas provided inside the envelope, the molecules of the filling gas having at least three atoms.
  • This large-molecule filling gas which is designed as a heat transfer medium, absorbs the thermal energy given off by the respective optoelectronic components and transports it to the comparatively large-area envelope, which transfers the heat to the outside can deliver.
  • the heat transfer medium designed as a large-molecular filling gas can store larger amounts of heat than low-molecular gas, such as helium and hydrogen, for example.
  • the filling gas can transfer more heat and the heat can be dissipated faster via the shell.
  • organic gases such as propane, butane, etc. can be used as large-molecular gases, which are more cost-effective than helium and helium mixtures.
  • inorganic gases such as carbon dioxide.
  • Relatively inexpensive lamps can thus be provided which, due to the elimination of the comparatively large and also heavy heat sink, and the elimination of the use of noble gases such as helium, and the elimination of gas mixtures, can also be produced more easily and cost-effectively.
  • the lamps according to the invention are also advantageous for design reasons, since only the corresponding optoelectronic components are visible from the outside, but no longer the less attractive heat sinks.
  • the lamp is preferably designed as a retrofit lamp.
  • a retrofit lamp is to be understood as meaning a lamp which has a pear-shaped casing so that this lamp has a design similar to a lightbulb.
  • the term “act” in the context of claim 1 denotes the emission of light from the optoelectronic component to the outside.
  • the term “act” denotes the ability to be able to record a measurement parameter, for example light.
  • the heat transfer medium has a relatively large heat capacity.
  • the heat transfer medium or the only gas filled into the envelope has a molar heat capacity of greater than 30J / (mol * K) at 25 ° C. and in particular greater than 35J / (mol * K) at 25 °, preferably greater than 37J / (mol * K) at 25 ° C and particularly preferably greater than 50J / (mol * K) at 25 ° C.
  • the heat capacity indicates how much thermal energy a heat transfer medium absorbs or releases in relation to the change in temperature.
  • the heat transfer medium is the only gas filled into the envelope, that is to say an individual gas, in the form of a relatively large-molecular gas.
  • the molecules of the heat transfer medium each have at least three atoms as a large molecular gas.
  • the heat transfer medium is designed to transport thermal energy generated by the optoelectronic components, for example by convection, to the shell functioning as a heat sink.
  • the heat transfer medium is designed as an organic gaseous compound, ie organic gas.
  • Such an organic gas is, for example, methane, ethane, propane, butane, pentane, etc.
  • the invention is not limited to these large-molecular and organic gases.
  • the envelope is not permeable to the single gas or single gas filled into the envelope and is made, for example, of glass, ceramic and / or plastic. Depending on the function and intended use, the shell can be provided with an additional coating.
  • the thermal energy generated by the illuminant arrangement is transported by convection to the casing functioning as a cooling body.
  • the heat is transported here without any further means, simply due to the thermal generated by the heat.
  • Thermal convection often simply referred to as convection, describes in the present case the entrainment of thermal energy or, in other words, a change in location of easily movable, gaseous molecules that carry stored heat with them.
  • massive heat sinks specifically provided for cooling can be dispensed with, since their function is fulfilled by means that are already present, in particular by the filling gas itself and by the lamp envelope.
  • a device for generating a flow can be provided in the interior of the casing.
  • the device for generating the flow is designed to transport the thermal energy generated by the illuminant arrangement through the flow generated in this way to the casing functioning as a heat sink.
  • the heat flow is generated here by external means.
  • the device for generating the flow can be designed, for example, as a blower, fan or the like.
  • the gas pressure of the heat transfer medium inside the shell is more than 1 bar, preferably more than 20 bar.
  • the gas pressure of the heat transfer medium can be in a range between 0.1 bar to 10 bar and preferably in a range from 0.5 bar to 2 bar.
  • the shell preferably consists of a glass, ceramic or plastic body that is completely transparent or at least partially transparent.
  • Completely transparent in this context means that the shell is translucent in the spectral wavelength range of light visible to humans and possibly also in the UV range and in the infrared range.
  • the casing is designed as a milk glass body or contains one.
  • Frosted glass body describes an opaque glass, which is translucent, but at least partially opaque, which makes the glass appear white and cloudy.
  • the milk glass can be created by adding an opacifying substance or by subsequently roughening the surface.
  • Milky glass bodies are not exclusively to be understood as glass-shaped bodies, but also milky plastic bodies.
  • the envelope connected to the lamp base is gas-tight for the single gaseous heat transfer medium or single gas contained therein, so that the relatively large-molecular elements of the heat transfer medium cannot escape inside the envelope.
  • the luminous means arrangement comprises a multiplicity of optoelectronic components embodied as LEDs. These optoelectronic components are provided within the shell in a 4 ⁇ arrangement in such a way as to emit light in all spatial directions.
  • This lamp according to the invention thus emits a light comparable to a conventional incandescent lamp in all spatial directions, so that there are no shading areas or areas with lower light emission that are generally perceived by a user as uncomfortable or uncomfortable.
  • the number and / or the type and / or the alignment of the LEDs used are provided in such a way that the lamp emits white light during operation.
  • a lamp according to the invention with corresponding LEDs can therefore produce white light in visual spectral range lights and apparently or - depending on the type of mixture, actually - to the human eye.
  • white light can be generated, for example, by means of a blue light-emitting diode and a broadband luminescent dye, for example phosphor, by mixing the blue light generated by the blue light-emitting diode with the yellow light generated by the luminescent dye.
  • White light can also be generated by means of an ultraviolet light-emitting diode and a luminescent dye for red, green and blue. The light colors produced by the three luminescent dyes red, green and blue are turned into white light by suitable mixing.
  • the lamp arrangement has red light, blue light, yellow light, violet light and / or light-emitting diodes that emit green light.
  • the light-emitting diodes emit infrared or ultraviolet light.
  • desired coloring can be achieved by suitable mixing of the light emitted by these light-emitting diodes.
  • the LEDs are arranged in series with one another.
  • the LEDs are preferably connected in series with one another in a so-called LED strip.
  • a plurality of series connections of LEDs arranged in series with one another are preferably provided.
  • the series connection of different LEDs is advantageous in that the corresponding lighting arrangement can be operated with a higher supply voltage in this way, which increases the efficiency.
  • a plurality of LEDs arranged in series with one another are likewise preferably arranged parallel to one another. Several such LED arrangements connected in series, which are connected in parallel to one another, can be operated with the same supply voltage and increase the light yield.
  • a Zener diode is connected in antiparallel to each LED and / or to a series connection of several LEDs.
  • the anti-parallel connected Zener diodes are intended to prevent the very possible failure of an individual LED in a series connection of LEDs from leading to a complete functional failure of the entire lamp. In addition, this also increases security.
  • the luminous means arrangement has a multiplicity of optoelectronic components designed as light-sensitive sensors on. These sensors are provided within the shell in a 4 ⁇ arrangement in such a way as to be light-sensitive in all spatial directions.
  • the lamp according to the invention can thus also be used as a highly sensitive sensor that is sensitive in all spatial directions.
  • the sensor can in particular be used as a light-sensitive sensor, in which case the optoelectronic components are designed as light-sensitive sensors.
  • the optoelectronic components are formed in tape strips with sequentially arranged and / or switched optoelectronic components.
  • a tape strip which is sometimes also referred to as a “strip”
  • strip is, for example, a solid or flexible semiconductor body, in the surface of which the corresponding semiconductor components are introduced.
  • individual semiconductor components are provided which are fastened to a strip-shaped material which forms the strip of tape and are electrically connected to one another.
  • the tape strip is in a three-dimensional arrangement, e.g. bent in a spiral shape, in order to be able to ensure the corresponding 4 ⁇ arrangement already through the bent structure.
  • the particular advantage here is that the various optoelectronic components do not have to be arranged and mounted in a complex manner in order to ensure the 4 ⁇ arrangement, but rather that this already takes place automatically, so to speak, by means of a suitable bending of the strip of tape. The production of such lamps according to the invention is thus significantly simplified.
  • At least one strip-shaped semiconductor body is provided, which is shaped and designed three-dimensionally and into which the optoelectronic components are introduced from several sides in such a way that they act in all spatial directions.
  • a suitable cubic semiconductor body can be provided in which optoelectronic components are introduced into all or at least some of the surfaces of the semiconductor body.
  • semiconductor components can be introduced both on the front side and on the rear side of the semiconductor body, so that they radiate into both sides. In the case of a cubic semiconductor body, the semiconductor components could theoretically be incorporated in all six surfaces or at least in four circumferential surfaces.
  • the lamp base is designed as a base with an Edison thread.
  • An E40, E27, E14 and / or E10 socket is preferably provided.
  • the base of a lamp is used to fix the lamp in a lamp socket and to make electrical contact.
  • the design of the lamp socket limits the permissible power and current consumption of the lamp that can be operated in it.
  • the dimensions of the so-called Edison thread are standardized in DIN 40400 and also in IEC 60238: 1998.
  • the advantage of using the Edison thread is that the lamps according to the invention can be screwed into conventional lamp sockets, which were designed for conventional incandescent lamps, so that users can continue to use their previous lamps even because of the EU ban on the manufacture and sale of incandescent lamps mentioned at the beginning.
  • the lighting arrangement has a measuring circuit which measures the current through the lighting arrangement and / or measures the voltage drop across the lighting arrangement. Additionally or alternatively, a measurement of the by the LEDs generated temperature can be made. In this way, for example, a defective LED can be detected within the light arrangement, which is indicated, for example, by a suitable display device. In addition, using these means would also be possible to detect overheating of the lamp and to take suitable measures for cooling. Such measures could be, for example, switching off the lamp or dimming down the light output.
  • the measuring circuit it is also possible, for example, to measure the aging of individual LEDs or the entire lighting arrangement.
  • the voltage dropping across the lighting arrangement of individual or all light-emitting diodes is measured.
  • the state of aging of the illuminant arrangement is deduced from the measurement result.
  • This measured, age-related voltage drop is a good indicator of aging and thus of the expected remaining service life of the LED-based lighting arrangement.
  • the measured voltage could be compared with a reference value and it could be determined from the comparison result whether the LED lighting arrangement is reaching or is about to reach the end of its service life.
  • the measurement of this voltage drop, the comparison and the evaluation can take place automatically, for example at regular time intervals or, for example, each time the lamp is started up again. In this way, an unnecessary and premature replacement of the lamp, which is associated with safety risks, can be avoided, as can too long operation with reduced luminosity, which can result, for example, in safety problems or at least a loss of comfort in the event of a failed lamp.
  • a driver circuit connected to the base is provided which is designed to supply a supply voltage tapped via the base to convert to a DC voltage and to operate the lamp arrangement with this DC voltage.
  • the supply voltage for example the AC mains voltage
  • the driver circuit is preferably arranged within the base.
  • the respective converter type can be selected depending on the lamp type with a view to achieving the best system performance: If, for example, relatively long lamp modules, such as the fluorescent lamp L58W, are to be replaced, boost converters are preferably suitable, while for example short lamps such as L18W Modules, converters (buck converters) designed as buck converters are used.
  • Fig. 1 shows in a schematic diagram the structure of a lamp according to the invention.
  • the lamp is denoted here by reference numeral 10 and comprises a lamp base 11, a casing 12, a lighting means arrangement 13 and a gaseous heat transfer medium 14.
  • the lamp base 11 denotes that part of the lamp 10 which makes the mechanical and electrical contact to a lamp or lamp holder.
  • the lamp base 11 is connected to an at least partially transparent, closed envelope 12, which is also referred to as a glass bulb or lamp bulb.
  • This glass bulb 12 can optionally also be partially mirrored inside, matted (that is, roughened) or made of opaque glass (milk glass).
  • the glass bulb or lamp bulb can also be made of plastic or ceramic in addition to glass. Such a glass bulb or lamp bulb made of plastic or ceramic can optionally additionally be at least partially coated, e.g. mirrored, or matted, i.e. roughened.
  • the glass bulb or lamp bulb can be made of an opaque plastic, which gives the glass or lamp bulb a frosted glass effect.
  • the interior 15 of the glass bulb 12 is filled with a gas 14 or individual gas, the function of which will be explained below.
  • a lighting arrangement 13 is also provided, which here only a plurality of contains schematically illustrated optoelectronic components 16.
  • These optoelectronic components 16 are arranged within the glass bulb 12 in such a way that they act in all spatial directions (that is to say 4n).
  • the optoelectronic components 16 can be embodied as LEDs, light-sensitive sensors, laser diodes and the like, for example.
  • the gas 14 provided in the interior 15 of the glass bulb 12 is preferably designed as a large-molecular gas.
  • the gas is provided as a single gas in the glass bulb 12, in contrast to a gas mixture of several gases.
  • the gas as a single gas or as the only gas filled in, can optionally have an additional contamination by another gas or gases, but does not have to be.
  • the contamination of the gas or individual gas in the glass bulb 12 is less than 0.5% in such a case.
  • a large-molecular gas is a gas whose molecules each have more than three atoms.
  • sulfur hexafluoride SF 6 , carbon dioxide CO 2 , as well as organic gases, including methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, etc. represent such large-molecular gases which can be provided as a single gas in the glass bulb 12 or lamp bulb.
  • Such individual gases received in the glass bulb or lamp bulb have, as large-molecular gases or gases whose molecules each have more than three atoms, a high molar heat capacity C P of C p > 30J / (mol ⁇ K) at 25 ° C. This allows these gases to absorb a greater amount of heat and the amount of heat can be dissipated better, as will be explained below.
  • the unit [J / (mol K)] can easily be converted into the technical unit [kJ / (kg K)] by dividing it by the molar mass [g / mol].
  • the C p values for 25 ° C are hereby calculated as examples. It should be noted that a measurable gaseous phase also exists above the liquid phase of a substance.
  • Gaseous substances material Thermal conductivity A in W / (m K) hydrogen 0.186 helium 0.1567 argon 0.0179 krypton 0.00949 xenon 0.0055 Air (21% oxygen, 78% nitrogen) 0.0262 oxygen 0.0263 nitrogen 0.0260 Steam 0.0248 carbon dioxide 0.0168 Methane (20 ° C, 1 bar) 0.0341 Sulfur hexafluoride (0 ° C) 0.012 vacuum 0
  • the gas 14 and preferably also the material of the envelope 12 have a very high heat absorption capacity.
  • the optoelectronic components designed as LEDs heat up 16.
  • the heat generated during the operation of these LEDs 16 is absorbed as a single gas by the large-molecular gas 14, which is designed as a heat transfer medium 14, and is transported to the shell 12.
  • heat transfer medium 14 heat is thus conducted through convection to the shell 12, whereby a very effective and nonetheless very simple cooling is realized.
  • Large molecular gases 14 or gases 14 the molecules of which each have more than three atoms, have the advantage over gases such as helium and hydrogen that they can store a larger amount of heat and thus heat can be dissipated more quickly. Furthermore, the use of noble gases such as expensive helium can be dispensed with. In addition, no extra gas mixture has to be produced, which simplifies production and lowers costs. Instead, the envelope 12 is only filled with a single large-molecular gas or a large-molecular single gas.
  • such large-molecular single gases are inorganic gases such as carbon dioxide, sulfur hexafluoride or organic gases such as ethane, propane, butane, pentane, methane, etc.
  • the large-molecular gas accommodated in the envelope 12 has in particular a pressure in a range from 0.1 bar to 10 bar and in particular a pressure in a range from 0.5 bar to 2 bar.
  • Fig. 2 shows a particularly preferred embodiment of the lamp 10 according to the invention.
  • the lamp 10 is designed here as a so-called retrofit lamp 10, which is thus a conventional incandescent lamp has a comparable design.
  • a protective gas is provided in the interior 15 of the envelope 12 to protect the filament
  • the retrofit lamp according to the invention the bulb-like glass bulb together with the gas contained therein functions as a coolant.
  • the gas is in Fig. 2 as well as the following figures as before with reference to FIG Fig. 1 described, filled as a single gas or individual gas in the glass bulb, in contrast to a gas mixture, as in the prior art mentioned in the introduction to the description.
  • the gas contained in the glass bulb as a gaseous heat transfer medium, those apply with reference to FIG Fig. 1 statements made in order to avoid unnecessary repetition.
  • the base 11, which is connected to the shell 12, is designed as an Edison lamp base in the present case.
  • an E27 base can be provided here for use in general service lamps.
  • a spiral-shaped illuminant arrangement 13 is provided here.
  • This spiral structure is suitable for emitting light in all spatial directions, i.e. in the 4 ⁇ direction, analogously to a conventional filament.
  • This spiral-shaped illuminant arrangement 13 can be implemented, for example, by a bendable wire, strip or semiconductor body, on the surface of which corresponding LED components (in Fig. 2 not shown) are attached and are electrically connected to each other.
  • Fig. 3 shows a further exemplary embodiment of a lamp 10 according to the invention designed as a retrofit lamp.
  • the base 11 has an external contact 17 ′ and a foot contact 18 ′′, via which an electrical supply voltage, typically an AC mains voltage is tapped, provided that the lamp 10 is screwed into a lamp socket.
  • an electrical supply voltage typically an AC mains voltage
  • control circuit 21 In the interior of the base 11, respective electrical connecting lines 20 are provided, which are electrically connected to a control circuit 21 likewise provided in the interior of the base 10.
  • This control circuit 21 has a converter circuit 22 and a driver circuit 23.
  • the converter circuit 22 By means of the converter circuit 22, the AC mains voltage is converted into a DC voltage for operating the LED-based illuminant arrangement 13.
  • the amplitude of the supply voltage is typically stepped down.
  • the driver circuit 23 is used to control the lighting arrangement 13 or the corresponding LEDs 16.
  • the driver circuit 23 can comprise a step-up converter or a step-down converter, depending on which supply voltage is required for the lighting arrangement 13.
  • a fastening device is also provided in the interior of the lamp 10 between the base 10 and the cover 12, which is used to mechanically fix and fasten the illuminant arrangement 13 provided in the interior 15 of the cover 12.
  • this fastening device also functions to lead through corresponding supply lines 25 coming from the base 11 or the control circuit 21 contained therein. These supply lines 25 connect the control circuit 21 to the illuminant arrangement 13.
  • the fastening device 25 also has an axially provided along the lamp axis 28 , cylindrical support device 26, which serves to support the lighting arrangement 13 and which carries the lighting arrangement 13.
  • the illuminant arrangement 13 has a multiplicity of LED strips 27.
  • the LED strips 27 are essentially here arranged radially around the support device 26 and spaced therefrom in each case at the same distance.
  • the LED strips 27 run in the exemplary embodiment in FIG Fig. 3 essentially parallel to one another and essentially axially with respect to the axis 28 of the lamp 10.
  • the LED strips 27 each contain a multiplicity of LED components arranged in series with one another, as described below with reference to FIG Fig. 6 is yet to be set out.
  • the LED strips 27 are connected on one side to the fastening device and the driver circuit 23 via the supply lines 25.
  • the LED strips 27 are also connected to the control circuit 21 via further supply lines 29 and the support device 26.
  • a positive supply potential VDD is applied to the supply line 29 and a reference potential, for example the reference ground GND, has been applied to the supply lines 25.
  • the supply voltage VDD-GND thus drops across each of the LED strips 27.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a lamp 10 according to the invention designed as a retrofit lamp.
  • the various LED strips 27 are arranged in such a way that they move towards one another in the direction of the lamp axis 28 and towards the end face 30. This inclination of the LED strips 27 results in better 3D light illumination, since in this way, in particular, the end face 30 of the cover 12 is not darkened, but rather white light is also emitted via the end face 30.
  • a coating 35 is provided.
  • This coating 35 is, for example, a suitable photoluminescent material for this purpose to produce a desired light.
  • the LEDs 16 of the LED strips 27 can be LEDs that generate blue light.
  • a ceria-doped yttrium-aluminum-garnet powder is used for the coating 35, which is a yellow phosphor.
  • FIGS. 5 and 6 show, on the basis of a schematic diagram, two further exemplary embodiments of how the LED strips 27 can be arranged in the interior 15 of the casing 12 of the lamp 10.
  • LED strips 27 are arranged in such a way that they are each arranged on a side surface 31 of a virtual pyramid 32 which tapers towards the end face 30 of the shell 12.
  • each of which is arranged on adjacent four surfaces 33 of a cuboid 34 (cuboid side surfaces) in such a way that a respective LED strip 27 forms a diagonal of the rectangular surface 33 of the cuboid 34, whereby the LED Do not intersect stripes 27 running straight lines in the projection.
  • Fig. 7 shows the structure of an LED strip 27 for a lamp according to the invention on the basis of an exemplary embodiment.
  • the LED strip 27 comprises a substrate 40, which can be formed, for example, from glass, hard glass, quartz glass, ceramic, plastic or the like.
  • the substrate 40 is preferably transparent.
  • a multiplicity of LED chips 41 are arranged on the substrate 40. These LED chips 41 are introduced into the substrate 40, applied to its surface, fastened there or arranged and fastened in recesses in the substrate 40 specially provided for this purpose.
  • the LED chips 41 can be fastened, for example, by means of an adhesive layer, a bond connection, an adhesive or fastened connection or the like.
  • Each of these LED chips 41 comprises at least one LED semiconductor component.
  • Each LED chip 41 is thus designed to emit light of a specific wavelength in accordance with the physical properties of the semiconductor material used and its doping.
  • the various LED chips 41 are arranged in series with one another, that is to say one after the other, on the elongated substrate 40. Adjacent LED chips 41 are electrically connected to one another via connecting lines 42. Each LED chip 41 contains at least two contact connections A, K, one of these connections forming the anode contact A and the other connection forming the cathode contact K. The electrical contacting of adjacent LED chips 41 takes place in each case by means of bond contacts by contacting a respective anode contact A of a first LED chip 41 with a cathode contact K of a further LED chip 41 adjacent to this LED chip 41.
  • the LED strip 27 has a contact connection (lead) 43, 44 at its two opposite ends, which are each connected to the outermost LED chips 41 of the LED strip 27 via a connecting line 42.
  • a fixing device 45 is provided for fixing these contact connections 43, 44.
  • a transparent outer casing-shaped tube can be provided, which is intended to protect the LED strip 27 and the individual LED chips 41 on the substrate 40.
  • Fig. 7 it is assumed that all the LED components are formed identically on the LED chips 41 and thus emit a light of the same wavelength.
  • LED chips 41 emitting different light are present, for example yellow light and LEDs emitting blue light, as a result of which white light is emitted when the light beams generated are mixed.
  • any other combination of different light-emitting LEDs would of course also be possible.
  • the substrate 40 is a semiconductor substrate.
  • the LED chips 41 could be introduced directly into the semiconductor body 40 of the substrate 40, for example by diffusion and implantation. This is particularly advantageous from a manufacturing point of view, but here an additional carrier would be required for the otherwise fragile semiconductor body of the substrate 40, for example, which would have to stabilize the substrate 40.
  • the substrate 40 embodied as a semiconductor body is embodied so thin that it is flexible and is fastened, for example, on a flexible film.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of an LED strip 27.
  • This LED strip 27 has a cubic shape and thus comprises various rectangular surfaces 50.
  • Corresponding LED chips 41 are attached to at least two of these rectangular surfaces 50 or, for example in the case of one, as a semiconductor body 40 formed LED strip 27, embedded directly in the semiconductor body 40.
  • the various LED chips 41 or LED components 16 are preferably arranged at least on two opposite rectangular surfaces 50 of the semiconductor body 40. After the various LEDs 16 or LED chips 41 have thus been arranged or introduced on various surfaces 50 of the semiconductor body 40, the cubic structure of the substrate 40 already results in the light emitted by the various LEDs 16 being emitted in various spatial directions.
  • Fig. 9 shows a further exemplary embodiment of an LED strip 27 for a lamp 10 according to the invention.
  • the substrate 40 of the LED strip 27 is already in a curved shape, so that at least one non-planar, curved surface 51 is present.
  • the corresponding LED chips 41 or LED components 16 are arranged or introduced on this non-planar surface 51. Due to the curved structure of the LED strip 27, the light emitted by the various LEDs 16 is also emitted in different spatial directions.
  • Fig. 10 shows a block diagram for a further exemplary embodiment of an LED strip 27 according to the invention.
  • the first contact connection 43 has a first supply potential V1 during operation and a second supply potential V2 is applied to the second contact connection 44 during operation.
  • a series circuit of four LEDs 52 is connected between these contact connections 43, 44. It is assumed that in the present case all LEDs 52 are identical.
  • a Zener diode 53 is connected in antiparallel to each of these LEDs 52. These Zener diodes 53 connected in anti-parallel serve the purpose of maintaining the functionality of the LED series connection with the other, functional LEDs in the event of a failure of an LED 52. Otherwise would in the event of a failure of a single LED 52 connected in series, the entire LED series circuit could be inoperable.
  • a measuring circuit 54 is also provided. This measuring circuit 54 serves the purpose of determining the current, the voltage, the temperature and / or possibly further parameters of the LED strip 27. For example, the current is measured by means of a resistance element which is arranged in series with the LEDs 52. The voltage is measured, for example, by means of a resistor connected in parallel. The temperature can also be derived from the current determined.
  • the present invention is not limited to retrofit lamps with Edison bases.
  • another type of socket such as a plug socket, bayonet socket, two-pin socket and the like, can also be used.
  • so-called base-less lamps, in which the base is implemented via contact wires, would also be conceivable.
  • the shape of the cover is not limited to a pear-shaped, incandescent lamp-like design, but can be designed as desired, provided that this does not deviate from the core concept of the invention.
  • the invention is also applicable to a krypton lamp, a halogen-type lamp and the like.
  • a single filler gas, the molecules of the filler gas each having at least three atoms. This applies to all embodiments of the invention.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-basierte Lampe, insbesondere eine so genannte Retrofit-Lampe.
    • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Eine Glühlampe ist eine künstliche Lichtquelle, bei der ein elektrischer Leiter durch elektrischen Strom aufgeheizt und dadurch zum Leuchten angeregt wird. Die weit verbreitete Bauform dieser Glühlampe mit Schraubsockel wird aufgrund der Form des Glaskolbens umgangssprachlich auch als Glühbirne bezeichnet. Herkömmliche Glühlampen bestehen im Allgemeinen aus einem Sockel einschließlich der elektrischen Stromzuführung im Quetschfuß sowie aus einem Glaskolben, der den Glühfaden und dessen Halterung vor der Außenumgebung abschirmt. Derartige Glühlampen weisen eine relativ geringe Lichtausbeute und eine hohe Wärmestrahlung, mithin also eine geringe Energieeffizienz auf, so dass der Großteil der elektrisch zugeführten Energie in Form von Wärmeenergie und nur zu einem geringeren Teil in Form von Licht abgegeben wird. Unter anderem deshalb wurden seit 2008 in der Europäischen Union auf der Basis der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG stufenweise Herstellungs- und Vertriebsverbote für Glühlampen geringer Energieeffizienz umgesetzt.
  • Bei der Suche nach Austauschprodukten der nicht mehr verwendbaren Glühlampen ist das Augenmerk darauf zu legen, dass diese Austauschprodukte in bestehende Leuchten eingesetzt werden können, ohne dass eine Änderung in der Verdrahtung der Leuchte erforderlich ist. Dies soll sowohl für konventionelle Vorschaltgeräte (KVG) als auch für elektrische Vorschaltgeräte (IVG) gelten, überdies auch für dimmbare Systeme.
  • Für den Ersatz von Glühlampen werden zunehmend auf Leuchtdioden (LED) basierende Lampen eingesetzt. Unter einer Leuchtdiode (oder kurz "LED" vom Englischen "light emitting diode", Deutsch: "lichtemittierende Diode") ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement zu verstehen, dessen elektrische Eigenschaften denen einer Diode entsprechen. Fließt durch die Diode elektrischer Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, Infrarotstrahlung oder auch UV-Strahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung des jeweils verwendeten Halbleitermaterials abhängigen Wellenlänge ab.
  • Im Gegensatz zu der herkömmlichen Glühlampe mit Glaskolben, Glühdraht und Sockel sind LEDs keine Temperaturstrahler, sodass deren Lichtausbeute sehr hoch ist. LEDs emittieren Licht in einem begrenzten Spektralbereich, das nahezu monochrom ist. Außerdem zeichnen sie sich durch eine sehr hohe Lebensdauer aus, sind unempfindlich gegen Erschütterungen und benötigen keinen Hohlkörper, der implodieren könnte. Inzwischen stehen auch LEDs mit ausreichend hoher Lichtausbeute zur Verfügung, so dass sie auch für Anwendungen mit hoher Lichtstrahlung verwendet werden können. Zum Anmeldezeitpunkt ist der verfügbare Lichtstrom von LEDS so hoch, dass diese bei vergleichbarer Baugröße und vergleichbaren Herstellkosten auch bei einer elektrischen Vergleichsbetrachtung zunehmend in Konkurrenz zu Glühlampen treten können.
  • Im Zuge der Umsetzung der Ökodesign-Richtlinie 2005/32/EG werden zunehmend so genannte Retrofit-Lampen angeboten, bei denen es sich um Leuchtquellen handelt, die im Design einer bekannten Glühlampe gleichen und die somit einen Lampensockel aufweisen, der in eine herkömmliche Leuchtenfassung eingesetzt werden kann. Solche Retrofit-Lampen sind in der Literatur vielfach erwähnt, beispielsweise in der DE 20 2013 000 980 U1 und der DE 10 2009 035 515 A1 . Bei auf LED basierenden Retrofit-Lampen sind die entsprechenden LEDs im Inneren des Glaskolbens angeordnet, beispielsweise in der DE 20 2011 000 010 U1 , der DE 20 2013 000 980 U1 und der DE 10 2007 038 216 A1 beschrieben sind.
  • Aus der US 2011/162675 A1 ist ein LED-Lampe bekannt, bei welcher ein Lampenkolben mit einem Gasgemisch gefüllt ist, welches Wärme, die von den LEDs erzeugt wird, nach außen überträgt.
  • Des Weiteren ist aus der EP 2 360 729 A2 ein LED-Vorrichtung bekannt, welche eine Kammer aufweist, in welcher ein Flüssiggas vorgesehen ist. Das Flüssiggas wird mittels eines Verdampfers teilweise verdampft.
  • In der JP 2012 156036 A ist eine LED-Lampe offenbart, bei welcher ein niedermolekulares Gas oder Gasgemisch in einen Lampenkolben eingefüllt ist.
  • Weiter ist aus der US 8,227,962 B1 eine LED Lampe bekannt, welche einen LED Lampenkolben mit einer lichtdurchlässigen Schale, die eine erste und zweite Beleuchtungszone bildet, sowie eine LED-Lichtmaschine aufweist, die auf einem Halteblock angeordnet ist.
  • Aus der CA 2 687 529 A1 ist eine LED-Glühbirne bekannt, die eine Lichtquelle mit ersten und zweiten LED-Modulen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten eines Halteblocks angeordnet und angebracht sind. Des Weiteren weist die LED-Glühbiern eine Schale mit einer unteren Öffnung auf, welche durch ein Dichtungselement geschlossen wird.
  • Die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Idee wird nachfolgend anhand einer solchen LED basierten Retrofit-Lampe erläutert, jedoch ohne die Erfindung, darauf zu beschränken.
  • Auf LED basierende Lampen benötigen typischerweise einen Kühlkörper, um die durch die Vielzahl der verwendeten LEDs punktuell erzeugten Wärme abzuführen und um zu vermeiden, dass eine Überhitzung der LEDs deren Funktion und Lebensdauer negativ beeinflusst. Die LEDs sind daher in der Regel mit einem Kühlkörper gekoppelt. Aufgrund des Kühlkörpers ergeben sich Einschränkungen im Design und der Anordnung der LEDs innerhalb des Glaskolbens der Lampe. Da LEDs - innerhalb eines jeweiligen Öffnungswinkels - lediglich in eine Richtung Licht aussenden können, ergibt sich das bei einem Glühfaden einer Glühlampe nicht vorhandene Problem der Lichtabschattung der Rückseite der LEDs. Um dennoch Licht in alle Richtungen auszusenden, existieren diverse Lösungen:
    In der DE 20 2013 000 980 U1 sind die LEDs jeweils auf einer senkrecht zur Längsachse der Lampe stehende Ebene angeordnet, so dass diese Lampe vorzugsweise einen in Lampenlängsachse gerichteten Lichtstrahl aussendet, allerdings nicht Licht in alle Raumrichtungen.
  • In der DE 20 2011 000 010 U1 werden die auf einem Kühlkörper aufgesetzten LED-Bauelemente in verschiedene Raumrichtungen innerhalb des Glaskolben verteilt. Allerdings ist ein solcher, relativ massiver Kühlkörperaufbau im Inneren des Glaskolbens aus designtechnischen Gründen nicht sehr ansprechend.
  • In der DE 10 2007 038 216 A1 ist im Inneren der Glashülle der Lampe ein teilkugelförmiger Körper ausgebildet, der auf seiner Umfangsfläche Aussparungen aufweist, die als Träger für die LEDs ausgebildet sind. Auch hier ist zwar eine Ausstrahlung von Licht in alle Raumrichtungen möglich, jedoch ist diese Lösung aus designtechnischen Gründen nicht sehr ansprechend, da dieser halbkugelförmige Körper von außen sichtbar ist.
  • Des Weiteren ist aus der EP 2 535 640 A1 eine LED-Glühlampe bekannt. Die LED-Glühlampe weist ein LED Band mit LED Chips auf, welches an einer Kernsäule befestigt ist. Eine Glühlampenhülle und die Kernsäule bilden eine Kammer, welche mit einem Gas mit einer niedrigen Viskosität und einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten gefüllt ist. Das Gas ist dabei Helium oder Wasserstoff. Es kann auch ein Gemisch aus Helium und Wasserstoff eingesetzt werden. Helium hat den Nachteil, dass es relativ teuer ist. Des Weiteren weisen Helium und Wasserstoff ein niedriges Molekulargewicht auf und können wenig Wärme aufnehmen und dem entsprechend langsamer abführen.
  • In der US 2010/0207501 A1 ist außerdem eine LED-Lampe beschrieben, bei welcher LEDs mit einem Kühlkörper aus Metall verbunden und in einem zumindest teilweise transparenten Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist mit einem Gas gefüllt, welches eine größere Wärmekapazität als Luft aufweist. Als Gas wird dabei ein Edelgas, insbesondere Helium in das Gehäuse eingefüllt. Eine Ventilatoreinrichtung erzeugt in dem Gehäuse einen Gasstrom, um von der LED-Lichtquelle erzeugte Wärme zu einer inneren Oberfläche des Gehäuses zu transportieren. Der Kühlkörper hat den Nachteil, dass sich Einschränkungen im Design und der Anordnung der LEDs innerhalb des Gehäuses ergeben. Wie zuvor beschrieben sind Edelgase, wie Helium, verhältnismäßig teuer und können des Weiteren weniger Wärme speichern.
  • Weiter ist in der EP 1 471 564 A2 eine LED-Lampe offenbart, welche eine lichtdurchlässige Hülle aufweist. Die Hülle ist dabei mit einem Gas mit einem geringen Molekulargewicht gefüllt, darunter Helium oder Wasserstoff. Helium ist jedoch teuer und zudem können Helium und Wasserstoff nur wenig Wärme aufnehmen und damit Wärme entsprechend langsamer abführen.
  • Die WO 2011/098358 A1 beschreibt eine Lampe welche eine LED-Lichtquelle aufweist, die sich auf einem Träger befindet. Die LED-Lichtquelle sowie der Träger sind in einem gasdichten Gefäß montiert, wobei das Gefäß zumindest teilweise lichtdurchlässig ist. In dem Gefäß befindet sich ein Gasgemisch aus mindestens einem Gas mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie Helium oder Wasserstoff, und mindestens einem Gas mit einer anderen physikalischen Eigenschaft, um weitere Funktionen zu erfüllen, wie Druckausgleich und Lichtfilterung. Durch das Gasgemisch kann zwar die Menge an eingesetztem Helium reduziert werden, jedoch muss ein Gasgemisch aus wenigstens zwei Gasen hergestellt werden, was mit zusätzlichem Herstellungsaufwand verbunden ist.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere designtechnisch verbesserte Lampe mit verbesserter Wärmabführung anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Demgemäß ist eine Lampe, insbesondere eine Retrofit-Lampe vorgesehen, mit einem Lampensockel, mit einer mit dem Lampensockel verbundenen, zumindest teiltransparenten geschlossenen Hülle, welche derart ausgebildet ist, als Kühlkörper für die Lampe zu fungieren, mit einer Leuchtmittelanordnung, welche eine Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen enthält, die innerhalb der Hülle derart in einer 4n-Anordnung angeordnet sind, dass sie in alle Raumrichtungen wirken, mit einem einzigen gasförmigen Wärmeübertragungsmedium, welches im Inneren der Hülle eingebracht ist und welches dazu ausgebildet ist, von der Leuchtmittelanordnung erzeugte thermische Energie zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle zu transportieren, wobei das gasförmige Wärmeübertragungsmedium als Einzelgas oder einziges Gas in der Hülle vorgesehen ist und die Moleküle des gasförmigen Wärmeübertragungsmediums jeweils wenigstens drei Atome aufweisen.
  • Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein eigens zum Kühlen der von den LED-Bauelementen erzeugten Wärme bereitgestellter Kühlkörper einerseits einen relativ großen Platzbedarf im Inneren der Lampe benötigt. Darüber hinaus sind diese, aufgrund der erforderlichen Kühlwirkung relativ groß ausgebildeten Kühlkörper typischerweise von außen durch die transparente oder teiltransparente Hülle sichtbar, was aus Designgründen wenig ansprechend ist.
  • Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, auf solche massiven, eigens zur Kühlung der optoelektronischen Bauelemente erforderlichen Kühlkörper zu verzichten. Zur Kühlung wird die ohnehin bereits vorhandene Hülle der Lampe verwendet sowie ein einziges im Inneren der Hülle vorgesehenes großmolekulares Füllgas, wobei die Moleküle des Füllgas dabei wenigstens drei Atome aufweisen. Dieses als Wärmeübertragungsmedium ausgebildete großmolekulare Füllgas nimmt die von den jeweiligen optoelektronischen Bauelementen abgegebene thermische Energie auf und transportiert diese zu der vergleichsweise großflächigen Hülle, welche die Wärme nach außen abgeben kann. Des Weiteren kann das als großmolekulares Füllgas ausgebildete Wärmeübertragungsmedium größere Wärmemengen speichern als niedermolekulares Gas, wie z.B. Helium und Wasserstoff. Dadurch kann das Füllgas mehr Wärme übertragen und die Wärme über die Hülle schneller abgeführt werden. Des Weiteren können als großmolekulare Gase organische Gase wie Propan, Butan usw. eingesetzt werden, welche kostengünstiger sind als Helium und Heliumgemische. Gleiches gilt für anorganische Gase wie Kohlendioxid. Durch das Befüllen der Hülle mit einem Einzelgas, d.h. nur einem einzigen Gas, kann auf das Herstellen einer Gasmischung verzichtet werden. Des Weiteren hat das Füllgas als großmolekulares Füllgas die Funktion eine möglichst große Wärmemenge zu speichern. Edelgase wie Helium, sowie Gase wie Wasserstoff haben zwar eine hohe Wärmeleitfähigkeit λ und können dadurch Wärme gut leiten. Sie können jedoch nur geringe Wärmemengen speichern, wie bereits ausgeführt wurde.
  • Es lassen sich damit relativ kostengünstige Lampen bereitstellen, die sich aufgrund des Wegfalls des vergleichsweise großen und darüber hinaus schweren Kühlkörpers, sowie des Wegfalls des Einsatzes von Edelgasen wie Helium, und des Wegfalls von Gasgemischen, auch leichter und kostengünstiger herstellen lassen.
  • Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Lampen auch aus designtechnischen Gründen von Vorteil, da von außen lediglich die entsprechenden optoelektronischen Bauelemente, jedoch nicht mehr die wenig ansprechenden Kühlkörper sichtbar sind.
  • Vorzugsweise ist die Lampe als Retrofit-Lampe ausgebildet. Unter einer Retrofit-Lampe ist eine Lampe zu verstehen, die eine birnenförmige Hülle aufweist, so dass diese Lampe ein glühbirnenähnliches Design aufweist.
  • Der Begriff "wirken" im Kontext des Patentanspruchs 1 bezeichnet im Falle eines als LED ausgebildeten optoelektronischen Bauelementes das Ausstrahlen von Licht von dem optoelektronischen Bauelement nach außen. Im Falle eines als Sensor ausgebildeten optoelektronischen Bauelementes bezeichnet der Begriff "wirken" die Fähigkeit, einen Messparameter, beispielsweise Licht, aufnehmen zu können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Das Wärmeübertragungsmedium weist eine relativ große Wärmekapazität auf. Insbesondere weist das Wärmeübertragungsmedium oder das einzige in die Hülle gefüllt Gas, eine molare Wärmekapazität von größer als 30J/(mol*K) bei 25°C und insbesondere von größer als 35J/(mol*K) bei 25°, von vorzugsweise größer als 37J/(mol*K) bei 25°C und von besonders bevorzugt größer als 50J/(mol*K) bei 25°C auf. Die Wärmekapazität gibt an, wie viel thermische Energie ein Wärmeübertragungsmedium bezogen auf die Temperaturänderung aufnimmt oder abgibt.
  • Das Wärmeübertragungsmedium ist als einziges in die Hülle gefülltes Gas, d.h. Einzelgas, als relativ großmolekulares Gas ausgebildet. Die Moleküle des Wärmeübertragungsmediums weisen als großmolekulares Gas jeweils wenigstens drei Atome auf. Das Wärmeübertragungsmedium ist dazu ausgebildet, von den optoelektronischen Bauelementen erzeugte thermische Energie z.B. durch Konvektion zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle zu transportieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Wärmeübertragungsmedium als organische gasförmige Verbindung, d.h. organisches Gas, ausgebildet. Ein derartiges organisches Gas ist beispielsweise Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan usw.. Die Erfindung ist auf diese großmolekularen und organischen Gase nicht beschränkt. Des Weiteren können auch großmolekulare und anorganische Gase als einziges Füllgas in die Hülle gefüllt werden, wie z.B. Kohlendioxid und Sulfurhexafluorid. Die Hülle ist dabei für das in die Hülle gefüllte einzige Gas oder Einzelgas nicht durchlässig und beispielsweise aus Glas, Keramik und/oder Kunststoff hergestellt. Je nach Funktion und Einsatzzweck kann die Hülle mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die von der Leuchtmittelanordnung erzeugte thermische Energie durch Konvektion zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle transportiert. Der Wärmetransport erfolgt hier also ohne weitere Mittel lediglich aufgrund der durch die Wärme erzeugten Thermik. Thermische Konvektion, oft einfach auch als Konvektion bezeichnet, bezeichnet im vorliegenden Fall das Mitführen thermischer Energie oder mit anderen Worten, eine Ortsveränderung von leichtbeweglichen, gasförmigen Molekülen, die gespeicherte Wärme mit sich führen. Auf diese Weise kann in Abkehr von bisher bekannten Lösungen auf eigens zur Kühlung vorgesehene massive Kühlkörper verzichtet werden, da deren Funktion durch ohnehin bereits vorhandene Mittel, insbesondere durch das Füllgas selbst sowie durch die Lampenhülle, erfüllt werden.
  • In einer ebenfalls bevorzugten zusätzlichen oder alternativen bevorzugten Ausgestaltung kann im Inneren der Hülle eine Einrichtung zur Strömungserzeugung vorgesehen sein. Die Einrichtung zur Strömungserzeugung ist dazu ausgelegt, die von der Leuchtmittelanordnung erzeugte thermische Energie durch die so erzeugte Strömung zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle zu transportieren. Es erfolgt hier also eine Erzeugung der Wärmeströmung durch Fremdmittel. Die Einrichtung zur Strömungserzeugung kann zum Beispiel als Gebläse, Ventilator oder dergleichen ausgebildet sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Gasdruck des Wärmeübertragungsmediums im Inneren der Hülle mehr als 1 bar, vorzugsweise mehr als 20 bar. Insbesondere kann der Gasdruck des Wärmeübergangsmediums in einem Bereich zwischen 0,1bar bis 10bar und vorzugsweise in einem Bereich von 0,5bar bis 2bar liegen.
  • Vorzugsweise besteht die Hülle aus einem Glas, Keramik oder Kunststoffkörper, der vollständig transparent oder zumindest teilweise transparent ausgebildet ist. Vollständig transparent in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Hülle im spektralen Wellenlängenbereich von für den Menschen sichtbaren Lichts und ggfs. auch im UV-Bereich und im Infrarotbereich lichtdurchlässig ist. Alternativ wäre auch denkbar, wenn die Hülle als Milchglaskörper ausgebildet ist oder einen solchen enthält. Milchglaskörper bezeichnet ein opakes Glas, welches zwar lichtdurchlässig, aber zumindest teilweise undurchsichtig ist, wodurch das Glas weiß und trübe wirkt. Dabei kann das Milchglas durch Beimischung eines trübenden Stoffes oder durch nachträgliches Aufrauen der Oberfläche erzeugt werden. Als Milchglaskörper sind nicht ausschließlich glasförmige Körper, sondern auch milchige Kunststoffkörper zu verstehen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die mit dem Lampensockel verbundene Hülle gasdicht für das darin enthaltende einzige gasförmige Wärmeübertragungsmedium oder Einzelgas, so dass die relativ großmolekularen Elemente des Wärmeübertragungsmediums im Inneren der Hülle nicht entweichen können. Im Inneren der Hülle muss somit kein Vakuum erzeugt werden oder ein Spezialgas bei geringem Druck eingebracht werden. Vielmehr wird gezielt ein bestimmtes, großmolekulares Gas in das Innere der Hülle eingebracht. Je höher der Gasdruck im Inneren der Hülle ist, umso besser ist der aufgrund der steigenden Konvektion sich ergebende Wärmetransport. Dies gestaltet die Herstellung weniger aufwändig.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Leuchtmittelanordnung eine Vielzahl von als LEDs ausgebildeten, optoelektronischen Bauelementen. Diese optoelektronischen Bauelemente sind innerhalb der Hülle in einer 4π-Anordnung derart vorgesehen, um Licht in alle Raumrichtungen auszustrahlen. Der Vorteil besteht darin, dass diese erfindungsgemäße Lampe somit ein einer herkömmlichen Glühlampe vergleichbares Licht in alle Raumrichtungen ausstrahlt, so dass mithin keine Abschattungsbereiche oder Bereiche mit geringerer Lichtemission vorhanden sind, die von einem Benutzer im Allgemeinen als unangenehm oder wenig komfortabel empfunden werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Anzahl und/oder die Art und/oder die Ausrichtung der verwendeten LEDs derart vorgesehen, dass die Lampe im Betrieb weißes Licht ausstrahlt. Eine derartige erfindungsgemäße Lampe mit entsprechenden LEDs kann daher in visuellen Spektralbereichleuchten und für das menschliche Auge scheinbar oder - je nach Mischungsart auch tatsächlich - weißes Licht erzeugen. Solches weißes Licht kann beispielsweise mittels einer blauen Leuchtdiode und einem breitbandigen Lumineszenz-Farbstoff, beispielsweise Phosphor, erzeugt werden, indem das von der blauen Leuchtdiode erzeugte blaue Licht mit dem von dem Lumineszenz-Farbstoff erzeugten gelben Licht vermischt wird. Weißes Licht kann darüber hinaus auch mittels einer ultravioletten Leuchtdiode und einem Lumineszenz-Farbstoff für Rot, Grün und Blau erzeugt werden. Die von den drei Lumineszenz-Farbstoffen Rot, Grün und Blau erzeugten Lichtfarben werden durch geeignete Mischung zu weißem Licht. Daneben existieren noch viele weitere Möglichkeiten zum Erzeugen von weißem Licht mittels verschiedenartiger LEDs.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Leuchtmittelanordnung rotes Licht, blaues Licht, gelbes Licht, violettes Licht und/oder grünes Licht emittierende Leuchtdioden auf. Daneben wäre auch denkbar, dass die Leuchtdioden Infrarot- oder ultraviolettes Licht aussenden. Durch geeignete Mischung des von diesen Leuchtdioden ausgesendeten Lichts kann eine bevorzugte gewünschte Farbgebung erzielt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest ein Teil der LEDs in Reihe zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die LEDs in einem so genannten LED-Streifen (engl.: LED-Strip) in Reihe zueinander geschaltet. Vorzugsweise sind mehrere Reihenschaltungen von in Reihe zueinander angeordneten LEDs vorgesehen. Das in Reiheschalten verschiedener LEDs ist insoweit vorteilhaft, da die entsprechende Leuchtmittelanordnung auf diese Weise mit einer höheren Versorgungsspannung betrieben werden kann, was den Wirkungsgrad erhöht. Ebenfalls vorzugsweise sind mehrere in Reihe zueinander angeordnete LEDs parallel zueinander angeordnet. Mehrere solcher in Reihe geschalteter LED-Anordnungen, die zueinander parallel geschaltet werden, lassen sich dabei mit derselben Versorgungsspannung betreiben und erhöhen die Lichtausbeute.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zu jeder LED und/oder zu einer Reihenschaltung aus mehreren LEDs jeweils eine Zener-Diode antiparallel geschaltet. Die antiparallel geschalteten Zener-Dioden sollen verhindern, dass das durchaus mögliche Ausfallen einer einzelnen LED einer Reihenschaltung aus LEDs zu einem kompletten Funktionsausfall der gesamten Lampe führt. Darüber hinaus wird auf diese Weise auch die Sicherheit erhöht.
  • In einer zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung weist die Leuchtmittelanordnung eine Vielzahl von als lichtempfindliche Sensoren ausgebildete optoelektronische Bauelemente auf. Diese Sensoren sind innerhalb der Hülle in einer 4π-Anordnung derart vorgesehen, um lichtsensitiv in alle Raumrichtungen zu sein. Die erfindungsgemäße Lampe kann somit auch als hochempfindlicher, in alle Raumrichtungen empfindlicher Sensor verwendet werden. Dabei kann der Sensor insbesondere als lichtsensitiver Sensor verwendet werden, wobei in diesem Falle die optoelektronischen Bauelemente als lichtsensitive Sensoren ausgebildet sind.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optoelektronischen Bauelemente in Bandstreifen mit nacheinander angeordneten und/oder geschalteten optoelektronischen Bauelementen ausgebildet. Ein solcher Bandstreifen, der bisweilen auch als "Strip" bezeichnet wird, ist beispielsweise ein fester oder biegsamer Halbleiterkörper, in dessen Oberfläche die entsprechenden Halbleiterbauelemente eingebracht sind. Daneben wäre auch denkbar, dass einzelne Halbleiterbauelemente vorgesehen sind, die auf einem streifenförmigen Material, welches den Bandstreifen bildet, befestigt sind und miteinander elektrisch verbunden sind.
  • Vorteilhafterweise ist der Bandstreifen in einer dreidimensionalen Anordnung, z.B. spiralförmig gebogen, um die entsprechende 4π-Anordnung bereits durch die gebogene Struktur gewährleisten zu können. Der besondere Vorteil besteht hier darin, dass die verschiedenen optoelektronischen Bauelemente nicht auf aufwändige Weise so angeordnet und montiert werden müssen, um die 4π-Anordnung zu gewährleisten, sondern dass dies bereits durch eine geeignete Verbiegung des Bandstreifens gewissermaßen automatisch erfolgt. Die Herstellung solcher erfindungsgemäßer Lampen ist damit signifikant vereinfacht.
  • In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest ein streifenförmiger Halbleiterkörper vorgesehen, der derart dreidimensional geformt und ausgebildet ist und in den die optoelektronischen Bauelemente derart von mehreren Seiten eingebracht sind, dass sie in alle Raumrichtungen wirken. Beispielsweise kann ein geeigneter kubischer Halbleiterkörper vorgesehen sein, bei dem optoelektronische Bauelemente in alle oder zumindest in einige der Oberflächen des Halbleiterkörpers eingebracht werden. Beispielsweise können Halbleiterbauelemente sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Halbleiterkörpers eingebracht werden, so dass sie in beide Seiten abstrahlen. Im Falle eines kubischen Halbleiterkörpers könnten theoretisch die Halbleiterbauelemente in alle sechs Oberflächen oder zumindest in vier umlaufende Oberflächen eingebracht sein.
  • In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist der Lampensockel als ein Sockel mit Edisongewinde ausgebildet. Vorzugsweise ist ein als E40-, E27-, E14- und/oder E10-Sockel vorgesehen. Der Sockel einer Lampe dient dazu, die Lampe in einer Lampenfassung zu fixieren und elektrisch zu kontaktieren. Die Ausführung der Lampenfassung beschränkt die zulässige Leistung und Stromaufnahme der darin betreibbaren Lampe. Die Abmessungen des so genannten Edisongewindes sind in der DIN 40400 und auch in der IEC 60238:1998 genormt. Der Vorteil beim Einsatz des Edisongewindes ist, dass die erfindungsgemäßen Lampen in herkömmliche Lampenfassungen, die also für herkömmliche Glühlampen ausgelegt waren, eingeschraubt werden können, so dass Benutzer ihre bisherigen Leuchten auch durch das eingangs erwähnte EU-Glühlampenherstellungs- und vertriebsverbot weiterhin verwenden können.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Leuchtmittelanordnung eine Messschaltung auf, welche den Strom durch die Leuchtmittelanordnung misst und/oder den Spannungsabfall an der Leuchtmittelanordnung misst. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Messung der von den LEDs erzeugten Temperatur vorgenommen werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine defekte LED innerhalb der Leuchtenanordnung erkannt werden, was zum Beispiel durch eine geeignete Anzeigeeinrichtung angezeigt wird. Zusätzlich wäre unter Verwendung dieser Mittel auch möglich, eine Überhitzung der Lampe zu erfassen und geeignete Maßnahmen zur Kühlung zu treffen. Derartige Maßnahmen könnten beispielsweise das Ausschalten der Lampe oder das Herunterdimmen der Lichtleistung sein.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Messschaltung kann beispielsweise auch die Alterung einzelner LEDs oder der gesamten Leuchtmittelanordnung gemessen werden. Hierbei wird die an der Leuchtmittelanordnung von einzelnen oder allen Leuchtdioden abfallende Spannung gemessen. Aus dem Messergebnis wird auf den Alterungszustand der Leuchtmittelanordnung geschlossen. Dieser gemessene, altersbedingte Spannungsabfall ist ein guter Indikator für die Alterung und damit für die zu erwartende Restlebensdauer der LED-basierten Leuchtmittelanordnung. Beispielsweise könnte die gemessene Spannung mit einem Referenzwert verglichen werden und aus dem Vergleichsergebnis könnte ermittelt werden, ob die LED-Leuchtmittelanordnung ihr Lebensdauerende erreicht oder zu erreichen droht. Die Messung dieses Spannungsabfalls, der Vergleich und die Auswertung können automatisch erfolgen, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen oder beispielsweise bei jeder neuen Inbetriebnahme der Lampe. Auf diese Weise kann ein unnötiger und mit Sicherheitsrisiken verbundener verfrühter Austausch der Lampe ebenso vermieden werden, wie ein zu langer Betrieb mit reduzierter Leuchtstärke, was zum Beispiel Probleme bei der Sicherheit oder zumindest zu Komforteinbußen im Falle einer ausgefallenen Lampe nach sich ziehen kann.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine mit dem Sockel verbundene Treiberschaltung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, eine über den Sockel abgegriffene Versorgungsspannung auf eine Gleichspannung zu wandeln und die Leuchtmittelanordnung mit dieser Gleichspannung zu betreiben. Zusätzlich wäre es auch denkbar, die Versorgungsspannung, beispielsweise die Netzwechselspannung, auf eine solche Niedervoltgleichspannung herunter zu transformieren, die zum Betreiben der LEDs ausreicht. Vorzugsweise ist die Treiberschaltung innerhalb des Sockels angeordnet. Der jeweilige Wandlertyp kann je nach Lampentyp im Hinblick auf die Erzielung bester Systemperformance ausgewählt werden: Sollen beispielsweise relativ lange Lampenmodule, wie etwa die Leuchtstofflampe L58W, ersetzt werden, eignen sich vorzugsweise Hochsetzsteller (Boost Converter), während beispielsweise für kurze Lampen, wie etwa L18W-Module, als Tiefsetzsteller ausgebildete Wandler (Buck Converter) verwendet werden.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
    • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Lampe;
    Fig. 2
    eine Prinzipdarstellung einer als Retrofit-Lampe ausgebildeten erfindungsgemäßen Lampe;
    Fig. 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Retrofit-Lampe;
    Fig. 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Retrofit-Lampe;
    Fig. 5
    einer Prinzipskizze für die Anordnung der LED-Streifen im Inneren der Hülle der Lampe;
    Fig. 6
    einer Prinzipskizze für eine weitere Anordnung der LED-Streifen im Inneren der Hülle der Lampe;
    Fig. 7
    anhand eines Ausführungsbeispiels den Aufbau eines LED-Streifens für eine erfindungsgemäße Lampe;
    Fig. 8
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines LED-Streifen;
    Fig. 9
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines LED-Streifen;
    Fig. 10
    ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Verschaltung der Leuchtmittelanordnung.
  • Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
    • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Lampe. Die Lampe ist hier mit Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfasst einen Lampensockel 11, eine Hülle 12, eine Leuchtmittelanordnung 13 sowie ein gasförmiges Wärmeübertragungsmedium 14.
  • Der Lampensockel 11 bezeichnet denjenigen Teil der Lampe 10, der den mechanischen und elektrischen Kontakt zu einer Lampen- oder Leuchtenfassung herstellt. Der Lampensockel 11 ist mit einer zumindest teilweise transparenten, geschlossenen Hülle 12 verbunden, der auch als Glaskolben oder Lampenkolben bezeichnet wird. Dieser Glaskolben 12 kann wahlweise zusätzlich innen partiell verspiegelt, mattiert (das heißt aufgeraut) oder aus opakem Glas (Milchglas) gefertigt sein. Ebenso kann der Glaskolben oder Lampenkolben neben Glas auch aus Kunststoff oder Keramik hergestellt sein. Dabei kann ein solcher Glaskolben oder Lampenkolben aus Kunststoff oder Keramik optional zusätzlich zumindest partiell beschichtet, z.B. verspiegelt, oder mattiert, d.h. aufgeraut sein. Ebenso kann der Glaskolben oder Lampenkolben aus einem opaken Kunststoff hergestellt sein, welcher dem Glas- oder Lampenkolben einen Milchglaseffekt verleiht.
  • Der Innenraum 15 des Glaskolbens 12 ist mit einem Gas 14 oder Einzelgas gefüllt, dessen Funktion nachfolgend noch erläutert wird. Im Innenraum 15 der Hülle 12 ist ferner eine Leuchtmittelanordnung 13 vorgesehen, welche eine Vielzahl von hier lediglich schematisch dargestellten optoelektronischen Bauelementen 16 enthält. Diese optoelektronischen Bauelemente 16 sind derart innerhalb des Glaskolbens 12 angeordnet, dass sie in alle Raumrichtungen (also 4n) wirken. Die optoelektronischen Bauelemente 16 können zum Beispiel als LEDs, lichtsensitive Sensoren, Laserdioden und dergleichen ausgebildet sein.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lampe 10 erläutert:
    Das im Inneren 15 des Glaskolbens 12 vorgesehene Gas 14 ist vorzugsweise als großmolekulares Gas ausgebildet. Das Gas ist als Einzelgas in dem Glaskolben 12 vorgesehen, im Gegensatz zu einem Gasgemisch aus mehreren Gasen. Das Gas kann gegebenenfalls als Einzelgas oder einziges eingefülltes Gas eine zusätzliche Verunreinigung durch ein anderes Gas oder Gase aufweisen, muss es aber nicht. Die Verunreinigung des Gases oder Einzelgases in dem Glaskolben 12 beträgt in einem solchen Fall jedoch weniger als 0,5%.
  • Ein großmolekulares Gas ist dabei ein Gas, dessen Moleküle jeweils mehr als drei Atome aufweisen. Beispielsweise stellen Sulfurhexafluorid SF6, Kohlendioxid CO2, sowie organische Gase, darunter z.B. Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan usw. derartige großmolekulare Gase dar, welche als Einzelgas oder einziges Gas in dem Glaskolben 12 oder Lampenkolben vorgesehen werden können.
  • Derartige in dem Glaskolben oder Lampenkolben aufgenommene Einzelgase weisen als großmolekulare Gase oder Gase deren Moleküle jeweils mehr als drei Atome aufweisen, eine hohe molare Wärmekapazität CP von Cp > 30J/(mol·K) bei 25°C auf. Dadurch können diese Gase eine größere Wärmemenge aufnehmen und die Wärmemenge besser abgeführt werden, wie im Folgenden noch erläutert wird.
    Temperaturabhängigkeit der "Molwärme" C p
    Mit der Beziehung
    Cp = a + b · (T/1000) + c · (T/1000)2 + d · (T/1000)3
    können im Temperaturbereich 273 K - ca. 1300 K (0-1000 °C) die Wärmekapazitäten von Gasen berechnet werden. Die Einheit [J/(mol K)] kann leicht durch Division durch die molare Masse [g/mol] in die technische Einheit [kJ/(kg K)] umgerechnet werden. Die Cp-Werte für 25 °C werden als Beispiele hiermit berechnet. Anzumerken ist, dass auch über der flüssigen Phase eines Stoffs eine messbare gasförmige Phase existiert.
    Temperaturabhängigkeit von Cp bei Gasen
    Material molare Masse in g/mol a b c d Cp (25°C) in J/(mol·K)
    Wasserstoff 2,016 29,09 -0,8374 2,013 0,0000 29,0
    Sauerstoff 32,00 27,96 4,180 -0,1670 0,0000 29,2
    Stickstoff 28,01 28,30 2,537 0,5443 0,0000 29,1
    Kohlenmonoxid 28,01 27,63 5,024 0,0000 0,0000 29,1
    Kohlendioxid 44,01 21,57 63,74 -40,53 9,684 37,2
    Wasser (gasförmig) 18,02 30,38 9,621 1,185 0,000 33,4
    Methan 16,04 17,46 60,50 1,118 -7,210 35,4
    Ethan 30,07 5,355 177,8 -68,75 8,520 52,5
    n-Propan 44,10 -5,062 308,7 -161,9 33,33 73,5
    n-Butan (gasförmig) 58,12 -0,05024 387,3 -201,0 40,64 98,6
    n-Pentan (gasförmig) 72,15 0,4145 480,6 -255,2 52,85 122
    n-Hexan (gasförmig) 86,18 1,792 570,9 -306,2 64,04 147
  • Die Wärmeleitfähigkeit λ in W/(m · K) beträgt für ein organisches Gas wie Methan (bei 20 °C und 1 bar) λ = 0,0341 und für Schwefelhexafluorid (bei 0 °C) λ = 0,012 wie aus nachfolgender Tabelle hervorgeht.
    Gasförmige Stoffe
    Stoff Wärmeleitfähigkeit A in W/(m · K)
    Wasserstoff 0,186
    Helium 0,1567
    Argon 0,0179
    Krypton 0,00949
    Xenon 0,0055
    Luft (21 % Sauerstoff, 78 % Stickstoff) 0,0262
    Sauerstoff 0,0263
    Stickstoff 0,0260
    Wasserdampf 0,0248
    Kohlenstoffdioxid 0,0168
    Methan (20 °C, 1 bar) 0,0341
    Schwefelhexafluorid (0 °C) 0,012
    Vakuum 0
  • Das Gas 14 sowie vorzugsweise auch das Material der Hülle 12 haben eine sehr hohe Wärmeaufnahmekapazität.
  • Im Betrieb der Leuchtmittelanordnung 13 erwärmen sich zum Beispiel die als LED ausgebildeten optoelektronischen Bauelemente 16. Die beim Betrieb dieser LEDs 16 erzeugte Wärme wird erfindungsgemäß von dem als Wärmeübertragungsmedium 14 ausgebildeten großmolekularen Gas 14 als Einzelgas aufgenommen und hin zur Hülle 12 transportiert. Die Hülle 12, die vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, fungiert damit gewissermaßen als Kühlkörper und leitet die vom Gas 14 gespeicherte Wärme nach außen ab. Mittels des Wärmeübertragungsmediums 14 erfolgt somit durch Konvektion eine Wärmeleitung hin zur Hülle 12, wodurch mithin eine sehr effektive und nichtsdestotrotz sehr einfache Kühlung realisiert ist.
  • Großmolekulare Gase 14 oder Gase 14, deren Moleküle jeweils mehr als drei Atome aufweisen, haben den Vorteil, gegenüber Gasen wie Helium und Wasserstoff, dass sie eine größere Wärmemenge speichern können und dadurch Wärme schneller abgeführt werden kann. Des Weiteren kann auf den Einsatz von Edelgasen wie teurem Helium verzichtet werden. Außerdem muss kein extra Gasgemisch hergestellt werden, was die Herstellung vereinfacht und Kosten senkt. Stattdessen wird die Hülle 12 lediglich mit einem einzigen großmolekularen Gas oder einem großmolekularen Einzelgas befüllt.
  • Wie zuvor beschrieben sind derartige großmolekulare Einzelgase, anorganische Gase wie z.B. Kohlendioxid, Sulfurhexafluorid oder organische Gase wie z.B. Ethan, Propan, Butan, Pentan, Methan usw..
  • Das in der Hülle 12 aufgenommene großmolekulare Gas weist insbesondere einen Druck in einem Bereich von 0,lbar bis 10bar und insbesondere einen Druck in einem Bereich von 0,5 bar bis 2bar auf.
  • Fig. 2 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampe 10. Die Lampe 10 ist hier als so genannte Retrofit-Lampe 10 ausgebildet, welche somit ein einer herkömmlichen Glühlampe vergleichbares Design aufweist. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Glühlampe, bei der im Inneren 15 der Hülle 12 ein Schutzgas zum Schutz des Glühfadens vorgesehen ist, fungiert bei der erfindungsgemäßen Retrofit-Lampe der birnenähnliche Glaskolben zusammen mit dem darin enthaltenen Gas als Kühlmittel. Das Gas ist in Fig. 2 sowie den nachfolgenden Figuren, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, als einziges Gas oder Einzelgas in den Glaskolben gefüllt, im Gegensatz zu einem Gasgemisch, wie in dem in der Beschreibungseinleitung genannten Stand der Technik. Für das in dem Glaskolben enthaltene Gas als gasförmigem Wärmeübertragungsmedium, gelten die zuvor mit Bezug auf Fig. 1 gemachten Ausführungen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
  • Der Sockel 11, der mit der Hülle 12 verbunden ist, ist im vorliegenden Fall als Edison-Lampensockel ausgebildet. Beispielsweise kann hier ein E27-Sockel zur Verwendung für Allgebrauchslampen vorgesehen sein.
  • Ferner ist hier eine spiralförmig ausgebildete Leuchtmittelanordnung 13 vorgesehen. Diese spiralförmige Struktur ist dafür geeignet, analog zu einem herkömmlichen Glühfaden, Licht in alle Raumrichtungen, also in 4π-Richtung, auszusenden. Diese spiralförmige Leuchtmittelanordnung 13 kann beispielsweise durch einen biegbaren Draht, Streifen oder Halbleiterkörper realisiert sein, auf dessen Oberfläche entsprechende LED-Bauelemente (in Fig. 2 nicht gezeigt) befestigt sind und miteinander elektrisch verbunden sind.
  • Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als Retrofit-Lampe ausgebildeten erfindungsgemäßen Lampe 10. Der Sockel 11 weist einen Außenkontakt 17' sowie einen Fußkontakt 18'' auf, über welche eine elektrische Versorgungsspannung, typischerweise eine Netzwechselspannung, abgegriffen wird, sofern die Lampe 10 in einer Leuchtenfassung eingedreht ist.
  • Im Inneren des Sockels 11 sind jeweilige elektrische Verbindungsleitungen 20 vorgesehen, die mit einer ebenfalls im Inneren des Sockels 10 vorgesehenen Ansteuerschaltung 21 elektrisch verbunden sind. Diese Ansteuerschaltung 21 weist eine Wandlerschaltung 22 und eine Treiberschaltung 23 auf. Mittels der Wandlerschaltung 22 wird die Netzwechselspannung in eine Gleichspannung zum Betreiben der LED-basierten Leuchtmittelanordnung 13 gewandelt. Darüber hinaus wird typischerweise die Amplitude der Versorgungsspannung heruntertransformiert. Die Treiberschaltung 23 dient der Ansteuerung der Leuchtmittelanordnung 13 bzw. der entsprechenden LEDs 16. Je nach Anwendung kann die Treiberschaltung 23 einen Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller umfassen, je nachdem welche Versorgungsspannung für die Leuchtmittelanordnung 13 benötigt wird.
  • Zwischen dem Sockel 10 und der Hülle 12 ist im Inneren der Lampe 10 ferner eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, welche der mechanischen Fixierung und Befestigung der im Inneren 15 der Hülle 12 vorgesehenen Leuchtmittelanordnung 13 dient. Darüber hinaus fungiert diese Befestigungsvorrichtung auch der Durchführung entsprechender, vom Sockel 11 bzw. der darin enthaltenen Ansteuerschaltung 21 kommenden Versorgungsleitungen 25. Diese Versorgungsleitungen 25 verbinden die Ansteuerschaltung 21 mit der Leuchtmittelanordnung 13. Die Befestigungsvorrichtung 25 weist darüber hinaus eine axial, entlang der Lampenachse 28 vorgesehene, zylinderförmige Stützvorrichtung 26 auf, die der Abstützung der Leuchtmittelanordnung 13 dient und welche die Leuchtmittelanordnung 13 trägt.
  • Die Leuchtmittelanordnung 13 weist eine Vielzahl von LED-Streifen 27 auf. Die LED-Streifen 27 sind hier im Wesentlichen radial um die Stützvorrichtung 26 herum angeordnet und von dieser jeweils mit gleichem Abstand beabstandet. Die LED-Streifen 27 verlaufen in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen axial bezogen auf die Achse 28 der Lampe 10.
  • Die LED-Streifen 27 enthalten jeweils eine Vielzahl von in Reihe zueinander angeordneten LED-Bauelementen, wie dies nachfolgend mit Bezug auf Fig. 6 noch dargelegt wird. Die LED-Streifen 27 sind auf der einen Seite über die Versorgungsleitungen 25 mit der Befestigungsvorrichtung und der Treiberschaltung 23 verbunden. Auf der anderen Seite sind die LED-Streifen 27 über weitere Versorgungsleitungen 29 und die Stützvorrichtung 26 ebenfalls mit der Ansteuerschaltung 21 verbunden. Beispielsweise liegt an der Versorgungsleitung 29 ein positives Versorgungspotenzial VDD an und die Versorgungsleitungen 25 sind mit einem Bezugspotenzial, beispielsweise der Bezugsmasse GND, beaufschlagt. Somit fällt über jeden der LED-Streifen 27 die Versorgungsspannung VDD-GND ab.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer als Retrofit-Lampe ausgebildeten erfindungsgemäßen Lampe 10. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 sind hier die verschiedenen LED-Streifen 27 so angeordnet, dass sie sich in Richtung der Lampenachse 28 und zur Stirnseite 30 hin aufeinander zu bewegen. Durch diese Schrägstellen der LED-Streifen 27 ergibt sich eine bessere 3D-Lichtausleuchtung, da auf diese Weise insbesondere die Stirnseite 30 der Hülle 12 nicht abgedunkelt ist, sondern über die Stirnseite 30 ebenfalls weißes Licht ausgestrahlt wird.
  • Auf der inneren Oberfläche der Hülle 12 ist im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 eine Beschichtung 35 vorgesehen. Bei dieser Beschichtung 35 handelt es sich beispielsweise um ein geeignetes photolumineszierendes Material, um auf diese Weise ein gewünschtes Licht zu erzeugen. Beispielsweise können die LEDs 16 der LED-Streifen 27 blaues Licht erzeugende LEDs sein. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn ein Cerdotiertes Yttrium-Aluminium-Granatpulver für die Beschichtung 35 verwendet wird, welches einen gelben Leuchtstoff darstellt. Bei Kombination des blauen Lichts der blauen LED 16 mit dem gelben Leuchtstoff des Yttrium-Aluminium-Granatpulvers ergibt sich weißes Licht, welches von der Lampe 10 nach außen gestrahlt wird.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen anhand einer Prinzipskizze zwei weitere Ausführungsbeispiele, wie die LED-Streifen 27 im Inneren 15 der Hülle 12 der Lampe 10 angeordnet sein können.
  • Im Ausführungsbeispiel in Fig. 5 sind vier LED-Streifen 27 so angeordnet, dass sie jeweils auf einer Seitenfläche 31 einer virtuellen Pyramide 32 angeordnet sind, welche sich hin zur Stirnseite 30 der Hülle 12 verjüngt.
  • Im Ausführungsbeispiel in Fig. 6 sind ebenfalls vier LED-Streifen 27 vorgesehen, die jeweils an benachbarten vier Oberflächen 33 eines Quaders 34 (Quaderseitenflächen) so angeordnet sind, dass ein jeweiliger LED-Streifen 27 eine Diagonale der rechteckförmigen Oberfläche 33 des Quaders 34 bildet, wobei sich durch die LED-Streifen 27 laufende Geraden in der Projektion nicht schneiden.
  • Fig. 7 zeigt anhand eines Ausführungsbeispiels den Aufbau eines LED-Streifens 27 für eine erfindungsgemäße Lampe. Der LED-Streifen 27 umfasst ein Substrat 40, welches beispielsweise aus Glas, hartem Glas, Quarzglas, Keramik, Kunststoff oder dergleichen ausgebildet sein kann. Das Substrat 40 ist vorzugsweise transparent.
  • Auf dem Substrat 40 ist eine Vielzahl von LED-Chips 41 angeordnet. Diese LED-Chips 41 sind in dem Substrat 40 eingebracht, auf dessen Oberfläche aufgebracht, dort befestigt oder in eigens dafür vorgesehene Ausnehmungen im Substrat 40 angeordnet und befestigt. Die Befestigung der LED-Chips 41 kann beispielsweise mittels einer Klebeschicht, einer Bondverbindung, einer adhäsiven oder befestigten Verbindungen oder dergleichen erfolgen.
  • Jeder dieser LED-Chips 41 umfasst zumindest ein LED-Halbleiterbauelement. Jeder LED-Chip 41 ist somit dazu ausgebildet, entsprechend der physikalischen Eigenschaften des verwendeten Halbleitermaterials und dessen Dotierung Licht einer bestimmten Wellenlänge auszusenden.
  • Die verschiedenen LED-Chips 41 sind auf dem länglichen Substrat 40 in Reihe zueinander, das heißt nacheinander angeordnet. Jeweils benachbarte LED-Chips 41 sind über Verbindungsleitungen 42 elektrisch miteinander verbunden. Dabei enthält jeder LED-Chip 41 zumindest zwei Kontaktanschlüsse A, K, wobei einer dieser Anschlüsse der Anodenkontakt A und der andere Anschluss der Kathodenkontakt K bildet. Die elektrische Kontaktierung benachbarter LED-Chips 41 erfolgt jeweils mittels Bondkontakte durch Kontaktierung eines jeweiligen Anodenkontaktes A eines ersten LED-Chips 41 mit einem Kathodenkontakt K eines zu diesem LED-Chip 41 benachbarten weiteren LED-Chips 41.
  • Der LED-Streifen 27 weist an seinen beiden gegenüberliegenden Enden jeweils einen Kontaktanschluss (Lead) 43, 44 auf, die jeweils mit den äußersten LED-Chips 41 des LED-Streifens 27 über eine Verbindungsleitung 42 verbunden sind. Zur Fixierung dieser Kontaktanschlüsse 43, 44 ist eine Fixiervorrichtung 45 vorgesehen.
  • Zusätzlich (in Fig. 7 nicht dargestellt) kann eine transparente äußere hüllenförmige Röhre vorgesehen sein, die den LED-Streifen 27 sowie die einzelnen LED-Chips 41 auf dem Substrat 40 schützen sollen.
  • In Fig. 7 sei angenommen, dass sämtliche LED-Bauelemente auf den LED-Chips 41 identisch ausgebildet sind und somit ein Licht gleicher Wellenlänge aussenden. Denkbar wäre allerdings auch, dass unterschiedliches Licht aussendende LED-Chips 41 vorhanden sind, beispielsweise gelbes Licht und blaues Licht aussendende LEDs, wodurch bei Mischung der erzeugten Lichtstrahlen weißes Licht ausgestrahlt wird. In gleicher Weise wären natürlich auch beliebig andere Kombinationen verschiedener lichtausstrahlender LEDs möglich.
  • Alternativ wäre auch denkbar, dass das Substrat 40 ein Halbleitersubstrat ist. In diesem Falle könnten die LED-Chips 41 unmittelbar im Halbleiterkörper 40 des Substrats 40, beispielsweise durch Diffusion und Implantation, eingebracht werden. Dies ist aus herstellungstechnischer Sicht besonders vorteilhaft, jedoch wäre hier für den ansonsten brüchigen Halbleiterkörper des Substrats 40 z.B. ein zusätzlicher Träger erforderlich, welcher das Substrat 40 stabilisieren müsste. Alternativ wäre auch denkbar, dass das als Halbleiterkörper ausgebildete Substrat 40 derart dünn ausgebildet ist, dass es biegsam ist und beispielsweise auf einer flexiblen Folie befestigt ist.
  • Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines LED-Streifen 27. Dieser LED-Streifen 27 weist eine kubische Form auf und umfasst somit verschiedene rechteckförmige Oberflächen 50. Auf zumindest zwei dieser recheckförmigen Oberflächen 50 sind entsprechende LED-Chips 41 befestigt oder, beispielsweise im Falle eines als Halbleiterkörper 40 ausgebildeten LED-Streifens 27, direkt im Halbleiterkörper 40 eingebettet. Vorzugsweise sind die verschiedenen LED-Chips 41 bzw. LED-Bauelemente 16 zumindest an zwei gegenüberliegenden rechteckförmigen Oberflächen 50 des Halbleiterkörpers 40 angeordnet. Nachdem somit die verschiedenen LEDs 16 bzw. LED-Chips 41 an verschiedenen Oberflächen 50 des Halbleiterkörpers 40 angeordnet bzw. eingebracht sind, ergibt sich bereits aus der kubischen Struktur des Substrats 40 eine Abstrahlung des von den verschiedenen LEDs 16 ausgestrahlten Lichts in verschiedene Raumrichtungen.
  • Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines LED-Streifens 27 für eine erfindungsgemäße Lampe 10. Hier liegt das Substrat 40 des LED-Streifens 27 bereits in gebogener Form vor, so dass zumindest eine nicht-ebene, gebogene Oberfläche 51 vorhanden ist. Auf dieser nicht-ebenen Oberfläche 51 sind die entsprechenden LED-Chips 41 bzw. LED-Bauelemente 16 angeordnet bzw. eingebracht. Aufgrund der gebogenen Struktur des LED-Streifens 27 ergibt sich somit ebenfalls eine Ausstrahlung des von den verschiedenen LEDs 16 ausgestrahlten Lichts in verschiedene Raumrichtungen.
  • Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Streifens 27. Der erste Kontaktanschluss 43 ist im Betrieb mit einem ersten Versorgungspotenzial V1 und der zweite Kontaktanschluss 44 ist im Betrieb mit einem zweiten Versorgungspotenzial V2 beaufschlagt. Zwischen diesen Kontaktanschlüssen 43, 44 ist eine Reihenschaltung von vier LEDs 52 geschaltet. Es sei angenommen, dass im vorliegenden Fall sämtliche LEDs 52 identisch sind. Antiparallel zu jeder dieser LEDs 52 ist jeweils eine Zener-Diode 53 geschaltet. Diese antiparallel geschalteten Zener-Dioden 53 dienen dem Zweck, bei einem Ausfall einer LED 52 die Funktionsweise der LED-Reihenschaltung mit den übrigen, funktionsfähigen LEDs aufrechtzuerhalten. Ansonsten würde bei einem Ausfall einer einzelnen in Reihe geschalteten LED 52 die gesamte LED-Reihenschaltung funktionsunfähig sein.
  • Ferner ist eine Messschaltung 54 vorgesehen. Diese Messschaltung 54 dient dem Zweck, den Strom, die Spannung, die Temperatur und/oder möglicherweise weitere Parameter des LED-Streifens 27 zu ermitteln. Beispielsweise erfolgt die Messung des Stroms mittels eines Widerstandselementes, welches in Reihe zu den LEDs 52 angeordnet ist. Die Messung der Spannung erfolgt beispielsweise mittels eines parallel geschalteten Widerstands. Aus dem ermittelten Strom kann darüber hinaus auch die Temperatur abgeleitet werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
  • Insbesondere sei die vorliegende Erfindung nicht auf Retrofit-Lampen mit Edison-Sockel beschränkt. Beispielsweise kann auch eine andere Sockelart, wie etwa ein Stecksockel, Bajonettsockel, Zweistiftstecksockel und dergleichen, verwenden werden. Grundsätzlich wären auch so genannte sockellose Lampen denkbar, bei denen der Sockel über Kontaktdrähte realisiert ist.
  • Auch die Form der Hülle ist nicht auf ein birnenförmiges Glühlampen-ähnliches Design beschränkt, sondern kann beliebig ausgebildet sein, sofern damit nicht von dem Kerngedanken der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise ist die Erfindung auch bei einer Kryptonlampe, eine halogenartigen Lampe und dergleichen verwendbar. Die Lampe weist, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, ein einziges Füllgas auf, wobei die Moleküle des Füllgases jeweils wenigstens drei Atome aufweisen. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Lampe
    11
    (Lampen-)Sockel
    12
    Hülle, Glaskolben
    13
    Leuchtmittelanordnung
    14
    Gas, Wärmeübertragungsmedium
    15
    Inneres/Innenraum der Hülle
    16
    optoelektronisches Bauelement, LED
    17
    Außenkontakt
    18
    Fußkontakt
    20
    elektrische Verbindungsleitungen
    21
    Ansteuerschaltung
    22
    Wandlerschaltung
    23
    Treiberschaltung
    25
    Versorgungsleitungen
    26
    Stützvorrichtung
    27
    LED-Streifen
    28
    Lampen-Achse
    29
    Versorgungsleitungen
    30
    Stirnseite
    31
    Seitenfläche
    32
    Pyramide
    33
    rechteckförmige Oberfläche
    34
    Quader
    35
    Beschichtung
    40
    Substrat, Halbleiterkörper
    41
    LED-Chip
    42
    Verbindungsleitung
    43
    erster Kontaktanschluss
    44
    zweiter Kontaktanschluss
    45
    Fixiervorrichtung
    50
    rechteckförmige Oberfläche
    51
    gebogene, nicht-ebene Oberfläche
    52
    LED-Bauelement
    53
    Zener-Diode
    54
    Messschaltung
    A
    Anodenanschluss
    K
    Kathodenanschluss
    GND
    Bezugspotenzial, Potenzial der Bezugsmasse
    V1, V2
    Versorgungspotenziale
    Vdd
    positives Versorgungspotenzial

Claims (15)

  1. Lampe (10), insbesondere Retrofit-Lampe,
    mit einem Lampensockel (11),
    mit einer mit dem Lampensockel (11) verbundenen, zumindest teiltransparenten geschlossenen Hülle (12), welche derart ausgebildet ist, als Kühlkörper für die Lampe (10) zu fungieren,
    mit einer Leuchtmittelanordnung (13), welche eine Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen (16) enthält, die innerhalb der Hülle (12) derart in einer 4π-Anordnung angeordnet sind, dass sie in alle Raumrichtungen wirken,
    mit einem gasförmigen Wärmeübertragungsmedium (14), welches im Inneren der Hülle (12) eingebracht ist und welches dazu ausgebildet ist, von der Leuchtmittelanordnung (13) erzeugte thermische Energie zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle (12) zu transportieren, wobei das gasförmige Wärmeübertragungsmedium (14) als einziges Gas in der Hülle (12) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Moleküle des gasförmigen Wärmeübertragungsmediums (14) jeweils wenigstens drei Atome aufweisen, und dass die Hülle (12) gasdicht für das darin enthaltende einzige gasförmige Wärmeübertragungsmedium (14) ist.
  2. Lampe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Wärmeübertragungsmedium (14) eine relativ große Wärmekapazität, insbesondere molare Wärmekapazität, aufweist, wobei die molare Wärmekapazität größer als 30J/(mol*K) ist.
  3. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Wärmeübertragungsmedium (14) eine anorganische gasförmige Verbindung, insbesondere Kohlendioxid oder Sulfurhexafluorid, oder ein organische gasförmige Verbindung, insbesondere Methan, Ethan, Propan, Butan oder Pentanm ist.
  4. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die von der Leuchtmittelanordnung (13) erzeugte thermische Energie durch Konvektion zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle transportiert wird.
  5. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Inneren (15) der Hülle (12) eine Einrichtung zur Strömungserzeugung, insbesondere ein Gebläse oder ein Ventilator, vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, die von der Leuchtmittelanordnung(13) erzeugte thermische Energie durch die so erzeugte Strömung zu der als Kühlkörper fungierenden Hülle (12) zu transportieren, wobei die Hülle (12) vorzugsweise aus einem vollständig transparenten Material ausgebildet ist oder einen teilweise transparenten Milchglaskörper enthält.
  6. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gasdruck des Wärmeübertragungsmedium (14) im Inneren der Hülle größer als 1 bar, vorzugsweise größer als 20 bar ist, und der Gasdruck des Wärmeübergangsmediums (14) besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,lbar und 10bar und insbesondere in einem Bereich von 0,5bar bis 2bar liegt.
  7. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leuchtmittelanordnung (13) eine Vielzahl von als LEDs ausgebildete optoelektronische Bauelemente (16) aufweist, welche innerhalb der Hülle (12) in einer 4π-Anordnung derart vorgesehen sind, um Licht in alle Raumrichtungen auszustrahlen.
  8. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anzahl und/oder die Art und/oder die Ausrichtung der verwendeten LEDs (16) derart vorgesehen ist, dass die Lampe (10) im Betrieb weißes Licht ausstrahlt und vorzugsweise der Lampensockel (11) als ein Sockel mit Edisongewinde, insbesondere als E40-, E27-, E14-, E10-Sockel, ausgebildet ist.
  9. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest ein Teil der LEDs (16) in Reihe zueinander angeordnet sind, wobei insbesondere mehrere in Reihe zueinander angeordnete LEDs parallel zueinander angeordnet sind und wobei vorzugsweise zu jeder LED und/oder zu einer Reihenschaltung von mehreren LEDs zumindest eine Zenerdiode antiparallel geschaltet.
  10. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leuchtmittelanordnung (13) eine Vielzahl von als lichtempfindliche Sensoren ausgebildete optoelektronischen Bauelemente (16) aufweist, welche innerhalb der Hülle (12) in einer 4π-Anordnung derart vorgesehen sind, um lichtsensitiv in alle Raumrichtungen zu sein.
  11. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die optoelektronischen Bauelemente (16) in Bandstreifen mit nacheinander angeordneten und/oder geschalteten Bauelementen angeordnet sind, wobei der Bandstreifen insbesondere in einer 3D-Anordnung gebogen ist.
  12. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest ein streifenförmiger Halbleiterkörper vorgesehen ist, der derart 3D-geformt ist und in den die optoelektronischen Bauelemente (16) derart von allen Seiten eingebracht sind, dass sie in alle Raumrichtungen wirken.
  13. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leuchtmittelanordnung (13) eine Messschaltung aufweist, welche den Strom durch die Leuchtmittelanordnung (13) misst und/oder welche die an der Leuchtmittelanordnung (13) abfallende Spannung misst und/oder welche die von den LEDs erzeugte Temperatur misst.
  14. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine mit dem Sockel (11) verbundene Wandlerschaltung (22) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, eine über den Sockel (11) abgegriffene Versorgungsspannung auf eine Gleichspannung zu wandeln.
  15. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Treiberschaltung (23) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die Leuchtmittelanordnung mit einer Gleichspannung zu treiben.
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