DE102016203400A1

DE102016203400A1 - Lichtmodul

Info

Publication number: DE102016203400A1
Application number: DE102016203400.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Klafta; Johann Holland; Martin Loew; Marcel Vuc; Josef Medl
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-09-07
Also published as: US20170254525A1; CN107152609B; CN107152609A; US10598367B2

Abstract

Ein Lichtmodul (1) dient zum Einsetzen in ein Gehäuse (23) einer Halbleiterlampe (24) und weist auf: einen Treiber (3), einen Kühlkörper (10), einen an dem Kühlkörper anliegenden Lichtgenerator (15) mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (17), der mit dem Treiber (2) elektrisch verbunden ist, und ein die mindestens eine Halbleiterlichtquelle überdeckendes optisches Brechungselement (18), wobei das Brechungselement an dem Kühlkörper befestigt ist und den Lichtgenerator (15) auf den Kühlkörper drückt. Eine Halbleiterlampe (24) weist ein vorderseitig offenes Gehäuse auf, in welches das Lichtmodul vorderseitig eingesetzt und an dem das Lichtmodul befestigt ist. Ein Verfahren dient zum Herstellen einer Halbleiterlampe, wobei zumindest der Treiber, der Kühlkörper, der Lichtgenerator und das Brechungselement zu einem eigenständig handhabbaren Lichtmodul zusammengesetzt werden und dann das Lichtmodul in ein Gehäuse eingesetzt wird. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Ersatz- oder Retrofitlampen, insbesondere mit einem Stiftsockel, insbesondere Bipin-Sockel, z.B. auf Retrofitlampen zum Ersatz von Halogenlampen, beispielsweise vom Typ MR16.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul zum Einsetzen in ein Gehäuse einer Halbleiterlampe, aufweisend einen Treiber, einen Kühlkörper, einen an dem Kühlkörper anliegenden Lichtgenerator mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle, der mit dem Treiber elektrisch verbunden ist, und ein die mindestens eine Halbleiterlichtquelle überdeckendes optisches Brechungselement. Die Erfindung betrifft auch eine Halbleiterlampe, aufweisend ein vorderseitig offenes Gehäuse und das Lichtmodul. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Ersatz- oder Retrofitlampen, insbesondere mit einem Stiftsockel, insbesondere Bipin-Sockel, z.B. auf Retrofitlampen zum Ersatz von Halogenlampen, beispielsweise vom Typ MR16 oder PAR16.
Eine LED-Ersatzlampe oder -Retrofitlampe wird bisher in vielen Arbeitsschritten aus mehreren einzelnen Bauteilen zusammengebaut. Durch die einzelnen Bauteile ist eine Fertigung in einer automatischen Linie sehr aufwendig bzw. nicht machbar. Durch die Befestigungen der einzelnen Bauteile kommt es, bedingt durch Toleranzen und Fertigungsprobleme, häufig zu sehr teuren Nacharbeiten und evtl. zu Produktionsausfällen.
Beispielsweise zeigt 10 die einzelnen Bauteile oder Komponenten, die zur manuellen Montage einer MR16-Retrofitlampe 100 miteinander zusammenzusetzen sind. Und zwar wird ein vorderseitig offenes Gehäuse 101 bereitgestellt, das einen rückwärtigen Sockel aufweist (hier vom Typ GU10). Dann wird ein Treiber 102 in das Gehäuse 101 eingesteckt und folgend das Gehäuse 101 von einem Kühlkörper 103 (der auch als ein Deckel des Gehäuses 101 dient) vorderseitig abgedeckt. Auf den Kühlkörper 103 wird vorderseitig eine TIM-Folie 104 aufgelegt, auf die TIM-Folie 104 wiederum ein LED-Modul 105 oder "Light Engine". Das LED-Modul 105 weist eine Leiterplatte 106 auf, die rückseitig auf der TIM-Folie aufliegt und vorderseitig mindestens eine LED 107 trägt. Die mindestens eine LED 107 wird von einer Linse 108 überdeckt, die von einem Linsenhalter 109 gehalten wird. Der Linsenhalter 109 kann in dem Gehäuse 101 verrastet sein und die zwischen sich und dem Gehäuse 101 befindlichen Bauteile in einer Presspassung halten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Modul (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Lichtmodul" bezeichnet) zum Einsetzen in ein Gehäuse einer Halbleiterlampe, aufweisend einen Treiber, einen Kühlkörper, einen an dem Kühlkörper anliegenden Lichtgenerator mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle, welcher Lichtgenerator mit dem Treiber elektrisch verbunden ist, und ein die mindestens eine Halbleiterlichtquelle überdeckendes optisches Brechungselement, wobei das optische Brechungselement an dem Kühlkörper befestigt ist und den Lichtgenerator auf den Kühlkörper drückt.
Durch das Vorfertigen des Lichtmoduls mit den verschiedenen Bauteilen oder Komponenten vor Einführen in ein Gehäuse der Halbleiterlampe kann ein Zusammenbau der Halbleiterlampe vereinfacht werden. Das Lichtmodul kann insbesondere getrennt von der Lampenfertigung vorgefertigt sein. Dadurch können mehr Lampen pro Stunde gebaut werden, da das Lichtmodul und das Gehäuse parallel gefertigt werden können. Eine bereits bestehende Produktionslinie kann weiterverwendet werden. Auch ergibt sich der Vorteil, dass ein Funktionstest des Lichtmoduls sofort ohne das Gehäuse erfolgen kann. Da das Lichtmodul eigenständig handhabbar und transportierbar ist, kann es auch in einem Tray transportiert werden, wodurch ein Einfluss des Transports auf Lötstellen vorteilhafterweise verhindert wird. Das fertige Lichtmodul kann beispielsweise in einem Tray transportiert werden, dann in eine Fertigungsstraße eingeschleust werden und vollautomatisch in das Gehäuse eingeführt werden. Darüber hinaus ist eine Kostenreduzierung der Bauteile möglich, da Toleranzen gröber ausgeführt werden können. Durch das Einsetzen des fertigen Lichtmoduls in das Gehäuse wird die bisher übliche Toleranzkette vorteilhafterweise unterbrochen.
Der Treiber kann dazu vorgesehen sein, über einen Sockel der Halbleiterlampe empfangene elektrische Energie in elektrische Betriebssignale zum Betrieb der mindestens einen Halbleiterlichtquelle umzuwandeln. Die Halbleiterlampe kann über den Sockel z.B. mit einer Netzspannung von 230 V Wechselstrom oder mit einer Versorgungsspannung von 12 Volt Gleichspannung gespeist werden.
Der Kühlkörper kann auch als Wärmesenke bezeichnet werden. Er besteht vorteilhafterweise aus Metall, z.B. aus Aluminium. Der Kühlkörper kann als ein Deckel für ein vorderseitig offenes Gehäuse dienen.
Der Lichtgenerator kann eine Leiterplatte aufweisen, die mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückt ist. Insbesondere kann der Lichtgenerator mit einer Rückseite der Leiterplatte flächig auf dem Kühlkörper anliegen oder aufliegen, und zwar direkt oder indirekt (z.B. über eine TIM-Folie). Die Leiterplatte ist dann z.B. nur vorderseitig mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestückt. Ein solcher Lichtgenerator ohne weitere elektrische oder elektronische Bauteile kann auch als Lichtquellenmodul bezeichnet werden. Insbesondere falls die Leiterplatte zusätzlich mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil wie einem elektrischen Widerstand, Spule, Kondensator usw. bestückt ist, kann der Lichtgenerator auch als Lichtmaschine oder "Light Engine" bezeichnet werden.
Dass der Lichtgenerator an dem Kühlkörper anliegt, kann umfassen, dass der Lichtgenerator (z.B. in einer hauptsächlichen Lichtabstrahlrichtung) an einer Vorderseite des Kühlkörpers anliegt bzw. der Kühlkörper (z.B. sockelseitig) an einer Rückseite des Lichtgenerators anliegt. Alternativ kann der Lichtgenerator an einer (z.B. sockelseitigen) Rückseite des Kühlkörpers anliegen bzw. der Kühlkörper an einer (z.B. in eine hauptsächliche Lichtabstrahlrichtung gerichteten) Vorderseite des Lichtgenerator anliegen. Im letzteren Fall kann der Kühlkörper mindestens eine Aussparung zur Durchführung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bzw. zum Durchlass von Licht, das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abstrahlbar ist, aufweisen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode umfasst oder aufweist. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar.
Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Das optische Brechungselement kann ein transparentes Element sein, das Licht durch Brechung an seinen Oberflächen ablenken kann und das dann auch als eine Linse bezeichnet werden kann. Die Linse kann z.B. eine Fresnel-Linse sein. Dadurch, dass das optische Brechungselement den Lichtgenerator auf den Kühlkörper drückt, kann der Lichtgenerator an dem Kühlkörper gehalten werden, ggf. sogar ohne weitere Maßnahmen.
Dass das Brechungselement an dem Kühlkörper befestigt ist, kann umfassen, dass das optische Brechungselement direkt an dem Kühlkörper befestigt ist, z.B. durch einen direkten mechanischen Kontakt und/oder Stoffschluss, welcher die Befestigung bewirkt. Beispielsweise kann ein Befestigungsbereich des optischen Brechungselements mit einem Befestigungsgegenbereich des Kühlkörpers in einem formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Eingriff stehen und/oder damit stoffschlüssig verbunden sein. Der Lichtgenerator kann dann zwischen dem Kühlkörper und dem optischen Brechungselement eingeklemmt oder eingedrückt sein.
Dass das Brechungselement an dem Kühlkörper befestigt ist, kann auch umfassen, dass das optische Brechungselement indirekt an dem Kühlkörper befestigt ist, z.B. durch einen mechanischen Kontakt und/oder Stoffschluss mit einem anderen Bauelement des Lichtmoduls, denen der Kühlkörper mechanisch zwischengeschaltet ist. Beispielsweise kann ein Befestigungsbereich des optischen Brechungselements mit einem Befestigungsgegenbereich eines an einer rückwärtigen Seite des Kühlkörpers angebrachten Lichtgenerators in Eingriff stehen. Der Kühlkörper kann dann zwischen dem Lichtgenerator und dem optischen Brechungselement eingeklemmt sein, und der Lichtgenerator wird auf die rückwärtige Seite des Kühlkörpers gedrückt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Brechungselement an dem Kühlkörper befestigt ist und sich auf dem Lichtgenerator abstützt. So kann mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Befestigung dieser Elemente erreicht werden, insbesondere des Lichtgenerators in einer Presspassung zwischen dem Kühlkörper und dem optischen Brechungselement. Die Befestigung des Brechungselements an dem Kühlkörper kann z.B. mittels Verklebung oder Verschraubung erfolgen. Es ist eine besonders kostengünstige und kompakt umsetzbare Weiterbildung, dass das Brechungselement mit dem Kühlkörper verschnappt oder verrastet ist.
Es ist eine ganz besonders einfach umsetzbare und montierbare Ausgestaltung, dass die Linse mindestens einen rückseitig vorstehenden Schnapp- oder Rasthaken aufweist, der mit dem Kühlkörper verrastet ist, und die Linse mindestens einen rückseitig vorstehenden ("Auflage-")Fuß aufweist, der sich auf dem Lichtgenerator abstützt. Der Kühlkörper kann zum Eingriff der Rasthaken entsprechende Rastaussparungen aufweisen. Der mindestens eine Fuß kann den Lichtgenerator auf den Kühlkörper drücken und zudem als ein Abstandshalter verwendet werden. Die Rasthaken erzeugen den zugehörigen Gegendruck. In einer alternativen Weiterbildung kann die Anordnung von Kühlkörper und Lichtgenerator umgekehrt dazu sein, so dass dann der mindestens eine rückseitig vorstehende Schnapp- oder Rasthaken mit dem Lichtgenerator verrastet ist und sich der mindestens eine rückseitig vorstehende Fuß der Linse auf dem Kühlkörper abstützt.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Rasthaken eine (z.B. dem Kühlkörper zugewandte) schräge Kontaktfläche aufweist. Der Berührpunkt zwischen dem Rasthaken und dem Kühlkörper befindet sich auf der Kontaktfläche. So lässt sich auf einfach umsetzbare Weise ein Anpressdruck auf den Lichtgenerator gut einstellen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine Leiterplatte des Lichtgenerators direkt auf dem Kühlkörper aufliegt, d.h., ohne dazwischenliegende TIM-Folie. Dies wird durch den Anpressdruck auf den Lichtgenerator ermöglicht. Diese Ausgestaltung ist besonders für Lichtmodule vorteilhaft einsetzbar, die eine eher geringe Lichtleistung aufweisen. Sind die Lichtleistung und damit die von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle erzeugte Abwärme jedoch insbesondere so hoch, dass ein Wärmewiderstand zwischen dem angedrückten Lichtgenerator und dem Kühlkörper zu groß ist, um eine ausreichende Entwärmung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle sicherzustellen, kann zwischen dem Lichtgenerator und dem Kühlkörper zusätzlich eine TIM("Thermal Interface Material")-Folie o.ä. angeordnet sein. Die TIM-Folie kann auch als eine Haltefolie zur Verbindung des Lichtgenerators mit dem Kühlkörper verwendet werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Treiber über mindestens einen Lötpin oder Lötstift, der durch den Kühlkörper ragt, mit dem Lichtgenerator elektrisch verbunden ist. So kann beispielsweise eine besonders flache Bauweise des Lichtmoduls erreicht werden. Dabei kann insbesondere eine Platine des Treibers ("Treiberplatine") parallel zu dem Kühlkörper angeordnet sein. Eine besonders hohe Stabilität der Verbindung kann durch eine Verwendung mehrerer (z.B. von zwei, drei, vier, usw.) Lötpins erreicht werden. Die Lötpins stellen also eine mechanische und elektrische Verbindung bereit. Alternativ kann bei umgekehrter Anordnung von Kühlkörper und Lichtgenerator auf eine Durchführung durch den Kühlkörper verzichtet werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Treiber in den Kühlkörper eingepresst ist. So lässt sich mit besonders einfachen Mitteln eine hohe mechanische Stabilität erreichen. Der Treiber kann dann, insbesondere über seine eingesteckten Abschnitte, mit dem Lichtgenerator verlötet und so elektrisch verbunden sein. Ein Einfluss durch eine mechanische Beanspruchung der Treiberplatine (z.B. während eines Transports) auf die zugehörige Lötverbindung wird durch das Einpressen weitgehend vermieden. Der Treiber kann insbesondere stehend angeordnet sein. Darunter kann verstanden werden, dass die Treiberplatine senkrecht zu dem Kühlkörper steht.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Lichtmodul mit dem Gehäuse verklebt ist. Dies ergibt den Vorteil, dass ein Toleranzausgleich zwischen dem Lichtmodul und dem Gehäuse durch eine sich einstellende Kleberdicke umsetzbar ist. So kann auf sehr feine Toleranzen der zu verklebenden Bauteile verzichtet werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper eine an dem Gehäuse anzulegende, insbesondere schräge Seitenwand aufweist, deren vorderseitiger Rand nach außen abgerundet ist. Dadurch kann bei einem Einsetzen des Lichtmoduls in das Gehäuse Klebstoff von einer Innenseite des Gehäuses mitgenommen werden und so ein Überschuss an Klebestoff nach unten bzw. in das Gehäuse hinein geschoben werden. Dies ermöglicht einen besonders feinen Toleranzausgleich über die Kleberdicke.
Zusätzlich oder alternativ kann das Lichtmodul an dem Gehäuse auf andere Art befestigt werden, z.B. durch Verrasten, Verschrauben usw.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Halbleiterlampe, aufweisend ein vorderseitig offenes Gehäuse, in welches das Lichtmodul wie oben beschrieben vorderseitig eingesetzt und an dem das Lichtmodul befestigt ist. So wird eine Verheiratung zur fertigen Halbleiterlampe in wenigen Schritten erreicht. Das Gehäuse kann z.B. aus Glas oder Kunststoff bestehen. Eine solche Halbleiterlampe ist besonders preiswert und mit hohem Durchsatz herstellbar. Die Halbleiterlampe kann analog zu dem Lichtmodul ausgebildet sein und die gleichen Vorteile aufweisen.
Das Gehäuse kann rückwärtig einen Sockel aufweisen, z.B. einen Stiftsockel. Der Stiftsockel kann ein Bipin-Sockel sein, beispielsweise vom Typ GU4, GU5.3 oder GU10.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Lichtmodul mit dem Gehäuse verklebt ist und dazu zwischen dem Kühlkörper des Lichtmoduls, insbesondere dessen Seitenrand, und dem Gehäuse Klebstoff vorhanden ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlampe eine MR11-, MR16- oder PAR16-Retrofitlampe ist. Jedoch kann die Halbleiterlampe z.B. auch eine Glühlampen-Retrofitlampe usw. sein.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe wie oben beschrieben, wobei zumindest der Treiber, der Kühlkörper, der Lichtgenerator und das Brechungselement zu einem eigenständig handhabbaren Lichtmodul zusammengesetzt werden und dann das Lichtmodul in ein Gehäuse eingesetzt wird. Das Verfahren kann analog zu dem Lichtmodul und/oder zu der Halbleiterlampe ausgebildet werden und die gleichen Vorteile aufweisen.
So ist es eine Ausgestaltung, dass Klebstoff an eine Innenseite des Gehäuses aufgebracht wird und dann das Lichtmodul so in das Gehäuse eingesetzt wird, dass der Kühlkörper des Lichtmoduls mit seinem abgerundeten vorderseitigen Rand den Klebstoff während seiner Bewegung zumindest teilweise mitnimmt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als geschnittene Explosionsdarstellung in Seitenansicht die einzelnen zu einem Lichtmodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zusammenzufügenden Komponenten;
2 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben das aus den Komponenten aus 1 zusammengefügte Lichtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt in einer Ansicht von schräg oben das Lichtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4A zeigt einen ersten Ausschnitt aus 2;
4B zeigt einen zweiten Ausschnitt aus 2;
5 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben das Lichtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse einer Halbleiterlampe;
6 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben ein zusammengefügtes Lichtmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 zeigt in einer Ansicht von schräg oben das Lichtmodul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben einen Treiber und einen Kühlkörper des Lichtmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
9A zeigt einen Ausschnitt aus dem Lichtmodul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in ein Gehäuse einer weiteren Halbleiterlampe eingesetzt ist; und
9B zeigt einen Ausschnitt aus 9A.
1 zeigt als geschnittene Explosionsdarstellung in Seitenansicht die einzelnen zu einem Lichtmodul 1 (siehe 2 oder 3) zusammenzufügenden Komponenten. Diese umfassen einen Treiber 2 mit einer senkrecht zu einer Längsachse L stehenden Treiberplatine 3. An der Treiberplatine sind elektrische und/oder elektronische Bauelemente 4 angeordnet, und zwar insbesondere an einer Rückseite 5. Von der Rückseite 5 gehen elektrisch leitfähige Kontaktdrähte 6 ab, und zwar in Richtung und zur Kontaktierung von Kontaktstiften 7 (siehe 5). Eine Vorderseite 8 der Treiberplatine 3 ist mit nach vorne (in Längsrichtung L) vorstehenden Lötstiften oder Lötpins 9 bestückt.
Eine weitere Komponente ist ein schalenförmiger Kühlkörper 10 mit einem senkrecht zu der Längsachse L ausgerichteten kreisscheibenförmigen, ebenen Boden 11 und einer sich seitlich nach vorne anschließenden Seitenwand 12.
An einer Vorderseite 13 des Bodens 11 ist eine TIM-Folie 14 angeordnet.
Vorderseitig zu der TIM-Folie 14 ist ein Lichtgenerator 15 angeordnet, der eine senkrecht zu der Längsachse L ausgerichtete Leiterplatte 16 sowie eine vorderseitig und mittig angeordnete Halbleiterlichtquelle in Form einer LED 17 aufweist.
Als vorderste Komponente ist ein transparentes Brechungselement in Form einer Linse 18 vorhanden. Die Linse 18 weist rückseitig oder rückwärtig vorstehende Rasthaken 19 und zumindest einen rückwärtig vorstehenden (Auflage-)Fuß 20 auf.
2 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben das aus den Komponenten 2, 10, 14, 15 und 18 zusammengefügte Lichtmodul 1. 3 zeigt das zusammengefügte Lichtmodul 1 in einer Ansicht von schräg oben. Das fügte Lichtmodul 1 kann eigenständig gehandhabt werden, z.B. separat hergestellt und transportiert werden.
Das Lichtmodul 1 ist so aufgebaut, dass der Treiber 2 über die Lötpins 9 mit der Leiterplatte 16 des Lichtgenerators 15 elektrisch verbunden ist und so auch an dem Lichtgenerator 15 befestigt ist. Die Lötpins 9 ragen dazu durch entsprechende Löcher in dem Kühlkörper 10. In Bezug auf den Kühlkörper 10 ist der Treiber 2 rückwärtig angeordnet und der Lichtgenerator 15 vorderseitig angeordnet. Der Lichtgenerator 15 liegt mit der Rückseite seiner Leiterplatte 16 über die TIM-Folie 14 auf der Vorderseite 13 des Bodens des Kühlkörpers 10 auf.
Die Linse 18 überdeckt die LED 17 und ist mittels der Rasthaken 19, die in entsprechende in dem Boden 11 befindliche Rastöffnungen 21 (siehe 1) des Kühlkörpers 10 eingreifen, an dem Kühlkörper 10 verrastet befestigt. Der mindestens eine Fuß 20 liegt dabei vorderseitig auf der Leiterplatte 16 des Lichtgenerators 15 auf und drückt diese in Richtung des Kühlkörpers 10. Die Linse 18 bzw. deren Fuß 20 stützt sich also auf dem Lichtgenerator 15 ab.
Wie in 4A vergrößert gezeigt, ist der Rasthaken 19 an seiner dem Kühlkörper 10 zugewandten Kontaktfläche 22 leicht schräg ausgebildet. Dies erleichtert eine selbsttätige Einstellung auf eine gewünschte Andrückkraft.
4B zeigt vergrößert, dass der Fuß 20 vorderseitig auf der Leiterplatte 16 des Lichtgenerators 15 aufliegt und diese in Richtung des Kühlkörpers 10 drückt. Die Linse 18 bzw. deren Fuß 20 stützt sich also auf dem Lichtgenerator 15 ab.
5 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben das Lichtmodul 1 mit einem Gehäuse 23 einer Halbleiterlampe 24. Die Halbleiterlampe 24 ist hier eine Retrofitlampe zum Ersatz einer MR16-Halogenlampe mit einem Sockel 25 vom Typ GU5.3. Zur endgültigen Herstellung der Halbleiterlampe 24 wird das Lichtmodul 1 von vorne in das Gehäuse 23 eingesetzt, wie durch den Pfeil angedeutet, und befestigt, z.B. durch Verkleben. Insbesondere kann sich dabei Klebstoff zwischen dem Kühlkörper 10 des Lichtmoduls 1 und dem Gehäuse 23 befinden. Dabei werden die Kontaktdrähte 6 in die Kontaktstifte 7 eingesetzt und dort befestigt, z.B. durch Krimpen der Kontaktstifte 7, durch Verlöten und/oder durch Verschweißen. Die Kontaktstifte 7 können dazu innenseitig hohl sein.
6 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben ein zusammengefügtes Lichtmodul 26 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Lichtmodul 26 ist ähnlich zu dem Lichtmodul 1 aufgebaut, weist aber nun einen senkrecht zu dem Kühlkörper 27 stehenden Treiber 28 auf. Genauer gesagt steht eine zugehörige Treiberplatine 29 senkrecht zu dem Boden 11 des Kühlkörpers 27 und damit parallel zu der Längsachse L. 7 zeigt das Lichtmodul 26 in einer Ansicht von schräg oben.
8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben den Treiber 28 und den Kühlkörper 27. In dem Boden 11 des Kühlkörpers 27 sind zwei schlitzartige Durchführungen 30 vorhanden, durch welche jeweils eine stirnseitig von der Treiberplatine 29 vorragende Kontaktlasche 31 hindurchragt. An den Kontaktlaschen 31 sind jeweils Leiterbahnen 32 vorhanden, die von dem Kühlkörper 27 beabstandet sind. Die Kontaktlaschen 31 sind zur mechanischen Befestigung in den Durchführungen 30 eingepresst, und ihre Leiterbahnen 32 sind mit dem Lichtgenerator 15 (o. Abb.) verlötet, um eine zumindest elektrische Verbindung zu dem Lichtgenerator 15 herzustellen.
9A zeigt einen Ausschnitt aus dem Lichtmodul 26, das in ein Gehäuse 33 eingesetzt ist, um eine weitere Halbleiterlampe 34 zu bilden. 9B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 9A im Bereich einer Seitenwand 12 des Kühlkörpers 27.
Die Seitenwand 12 des Kühlkörpers 27 und auch des Kühlkörpers 10 ist an ihrem vorderseitigen Rand 35 seitlich nach außen abgerundet und bildet somit einen nach außen gebogenen Kragen. Die Seitenwand 12 weist bis zu dem vorderseitigen Rand 35 außenseitig eine leicht geringe Schrägstellung zu der Längsachse L auf als die gegenüberliegende Innenwand des Gehäuses 33. Daher wird dazwischen ein Spalt 36 gebildet.
Zum Herstellen der Halbleiterlampe 33 kann Klebstoff 37 an die Innenseite des Gehäuses 33 aufgebracht werden, und zwar an einem vorderseitigen Abschnitt, der auch der Seitenwand 12 gegenüberliegen kann. Wird nun das Lichtmodul 26 oder 1 in das Gehäuse 33 bzw. 23 eingesetzt, kann der vorderseitige Rand 35 den Klebstoff 37 zumindest teilweise mitnehmen. Dadurch wird überschüssiger Klebstoff 37 entfernt, der sonst vorderseitig der Seitenwand 12 des Kühlkörpers 10 verbleiben würde. Dieser Klebstoff 37 kann sich in dem Spalt 36 sammeln und dadurch zusätzlich einen Toleranzausgleich schaffen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann braucht die Treiberplatine 3 nicht beabstandet zu dem Kühlkörper 10 zu sein (wie z.B. in 2 gezeigt, wobei die Lötpins 9 als Abstandshalter dienen), sondern kann auch mit seiner Vorderseite flächig auf dem Kühlkörper 10 anliegen oder aufliegen.
Auch kann der Lichtgenerator – beispielsweise als eine Variante des Lichtmoduls 1 – rückseitig flächig an dem Kühlkörper anliegen, z.B. indem eine Vorderseite der Leiterplatte des Lichtgenerators in direktem oder indirektem (z.B. über eine dünne TIM-Folie) flächigen Kontakt mit einer Rückseite des Kühlkörpers steht. Der Kühlkörper kann dazu eine mittige Aussparung für die LED aufweisen. Insbesondere in diesem Fall können die Rasthaken in Rastöffnungen der Leiterplatte eingreifen und so den Lichtgenerator von unten bzw. rückwärtig an den Kühlkörper drücken. Der Kühlkörper kann jeweilige Aussparungen zur Durchführung der Rasthaken aufweisen. Der mindestens eine Fuß kann sich an einer Oberseite des Kühlkörpers abstützen.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Lichtmodul
2: Treiber
3: Treiberplatine
4: Bauelement
5: Rückseite der Treiberplatine
6: Kontaktdraht
7: Kontaktstift
8: Vorderseite der Treiberplatine
9: Lötpin
10: Kühlkörper
11: Boden
12: Seitenwand
13: Vorderseite des Bodens
14: TIM-Folie
15: Lichtgenerator
16: Leiterplatte des Lichtgenerators
17: LED
18: Linse
19: Rasthaken
20: Fuß
21: Rastöffnung
22: Kontaktfläche
23: Gehäuse
24: Halbleiterlampe
25: Sockel
26: Lichtmodul
27: Kühlkörper
28: Treiber
29: Treiberplatine
30: Durchführung
31: Kontaktlasche
32: Leiterbahn
33: Gehäuse
34: Halbleiterlampe
35: Vorderseitiger Rand
36: Spalt
37: Klebstoff
100: Herkömmliche MR16-Retrofitlampe
101: Gehäuse
102: Treiber
103: Kühlkörper
104: TIM-Folie
105: LED-Modul
106: Leiterplatte
107: LED
108: Linse
109: Linsenhalter
L: Längsachse

Claims

Lichtmodul (1; 26) zum Einsetzen in ein Gehäuse (23; 33) einer Halbleiterlampe (24; 34), aufweisend – einen Treiber (2; 28), – einen Kühlkörper (10; 27), – einen an dem Kühlkörper (10; 27) anliegenden Lichtgenerator (15) mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (17), der mit dem Treiber (2; 28) elektrisch verbunden ist, und – ein die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (17) überdeckendes optisches Brechungselement (18), wobei das Brechungselement (18) – an dem Kühlkörper (10; 27) befestigt ist und den Lichtgenerator (15) auf den Kühlkörper (10; 27) drückt.
Lichtmodul (1; 26) nach Anspruch 1, wobei das optische Brechungselement (18) an dem Kühlkörper (10; 27) befestigt ist und sich auf dem Lichtgenerator (15) abstützt.
Lichtmodul (1; 26) nach Anspruch 1, wobei – das optische Brechungselement (18) mindestens einen rückseitig vorstehenden Rasthaken (19) aufweist, der mit dem Kühlkörper (10; 27) verrastet ist, und – das optische Brechungselement (18) mindestens einen rückseitig vorstehenden Fuß (20) aufweist, der sich auf dem Lichtgenerator (15) abstützt.
Lichtmodul (1; 26) nach Anspruch 3, wobei der Rasthaken (19) eine schräge Kontaktfläche (22) aufweist.
Lichtmodul (1; 26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Leiterplatte (16) des Lichtgenerators (15) direkt an dem Kühlkörper (10; 27) anliegt.
Lichtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Treiber (2) über Lötpins (9) mit dem Lichtgenerator (15) verbunden ist.
Lichtmodul (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Treiber (28) in den Kühlkörper (27) eingepresst und mit dem Lichtgenerator (15) verlötet ist.
Lichtmodul (1; 26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (10; 27) eine an dem Gehäuse (2; 33) anzulegende, schräge Seitenwand (12) aufweist, deren vorderseitiger Rand (35) nach außen abgerundet ist.
Halbleiterlampe (24; 34), aufweisend ein vorderseitig offenes Gehäuse (23; 33), in welches das Lichtmodul (1; 26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorderseitig eingesetzt und an dem das Lichtmodul (1; 26) befestigt ist.
Halbleiterlampe (24; 34) nach Anspruch 9 mit einem Lichtmodul (1; 26) nach Anspruch 8, wobei das Lichtmodul (1; 26) mit dem Gehäuse (23; 33) verklebt ist und dazu zwischen dem Kühlkörper (10; 27) des Lichtmoduls (1; 26) und dem Gehäuse (23; 33) Klebstoff (37) vorhanden ist.
Halbleiterlampe (24; 34) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Halbleiterlampe (24; 34) eine MR16- oder PAR16-Retrofitlampe ist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlampe (24; 34) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei zumindest der Treiber (2; 28), der Kühlkörper (10; 27), der Lichtgenerator (15) und das optische Brechungselement (18) zu einem eigenständig handhabbaren Lichtmodul (1; 26) zusammengesetzt werden und dann das Lichtmodul (1; 26) in ein Gehäuse (2; 33) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 zum Herstellen einer Halbleiterlampe (24; 34) nach Anspruch 10, wobei Klebstoff (37) an eine Innenseite des Gehäuses (23; 33) aufgebracht wird und dann das Lichtmodul (1; 26) so in das Gehäuse (2; 33) eingesetzt wird, dass der Kühlkörper (10; 27) des Lichtmoduls (1; 26) mit seinem abgerundeten vorderseitigen Rand (35) den Klebstoff (37) während seiner Bewegung zumindest teilweise mitnimmt.