DE102011076613A1

DE102011076613A1 - LED-Leuchte

Info

Publication number: DE102011076613A1
Application number: DE102011076613A
Authority: DE
Inventors: Harald Dellian; Fabian Reingruber
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-28
Also published as: CN103562627A; DE102011076613B4; WO2012163625A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit einer Platine (13), auf der eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) in Axialrichtung der LED-Leuchte angeordnet ist, einer Oberschale (5, 28) und einer Unterschale (6, 40, 50, 60, 71), die im montierten Zustand der LED-Leuchte miteinander verbunden sind und zwischen sich die Platine (13) festhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer LED-Leuchte, die z. E. als Ersatz für Leuchtstoffröhren einsetzbar ist und als Lichtquellen LED-Elemente (Leuchtdioden) verwendet.
Stand der Technik
WO 2011/012381 A1 offenbart eine LED-Leuchte, bei der innerhalb eines im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Gehäuses eine Vielzahl von Leuchtdioden angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform sind Reflektoren und Linsen zur Lichtstrahlformung vorgesehen.
Generell sind bei LED-Leuchten Sicherheitsanforderungen im Hinblick auf einen Berührschutz gegen elektrische Spannungen zu erfüllen, wozu entweder nur Sicherheitskleinspannungen SELV eingesetzt werden oder eine entsprechende Isolation gegenüber höheren Spannungen vorgesehen ist. Zudem ist geringes Gewicht der LED-Leuchten erwünscht.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Leuchte zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau und hohe Funktionszuverlässigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Weiterhin wird mit der Erfindung ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch bereitgestellt, das fakultativ gemäß den Merkmalen des Verfahrensunteranspruchs implementiert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen LED-Leuchte ist eine Mehrzahl von Leuchtdioden auf einer Platine in Axialrichtung der LED-Leuchte angeordnet. Eine Oberschale und eine Unterschale sind im montierten Zustand der LED-Leuchte miteinander verbunden und halten zwischen sich die Platine fest. Dies erlaubt eine einfache und dennoch stabile Montage und leichtgewichtigen Aufbau.
Die LED-Leuchte kann eine Bahn aus thermischem Interface-Material, optional aus Siliconöl, auf Siliconöl basierender Paste oder polymerbasierenden Stoffen mit wärmeleitenden Füllmaterialpartikeln wie etwa Aluminiumoxid oder Bornitrid, enthalten, die mindestens teilweise oder vorzugsweise im Wesentlichen vollständig um die Platine gewickelt sein kann und vorzugsweise Löcher für den Durchtritt der Leuchtdioden aufweist. Hierdurch wird eine effiziente Kühlung der Leuchtdioden und Elektronikkomponenten gewährleistet.
Die Unterschale kann einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Bauteilen aufweisen. In der Oberschale können schräg verlaufende Verstrebungen vorhanden sein, deren Endbereiche mit der Platine bzw. der Bahn aus thermischem Interface-Material zur Lagefixierung in Berührung stehen können. Dadurch wird die Platine mit Bahn fest fixiert und an den Kühlkörper angepresst, ohne dass weitere Verspannungskomponenten benötigt werden.
Die LED-Leuchte kann in der Unterschale oder gegebenenfalls auch in der Oberschale Durchbrüche für den Durchtritt von Bauteilen in den hohlen Innenraum der Unterschale bzw. Oberschale aufweisen. Die raummäßig vorstehenden Bauteile lassen sich damit gewissermaßen versenkt unterbringen, sodass insgesamt kompakter Aufbau erreicht wird.
Die LED-Leuchte weist vorzugsweise mindestens eine, optional zwei, Abschlusskappen auf, die auf das axiale Ende der LED-Leuchte aufsetzbar sind und mit der LED-Leuchte verbindbar, z. B. verrastbar, verklebbar oder verschraubbar sind. Die mindestens eine Abschlusskappe kann optional einen teilkegelförmig verlaufenden Abschnitt aufweisen, der vom Umfangsbereich der Abschlusskappe bis zu der Platine bzw. der Bahn geführt sein kann und eine Lichtführung zur Vermeidung von Lichtverlusten im Gehäuseinneren bieten kann.
Die mindestens eine Abschlusskappe kann eine oder mehrere Rastnasen oder sonstige Rastelemente zur Verrastung mit der Unterschale und/oder der Oberschale aufweisen. Dies erlaubt eine einfache stabile und auch wieder lösbare Verbindung ohne sonstige Hilfsmittel.
Die Oberschale der LED-Leuchte kann in Axialrichtung verlaufende seitliche Einbuchtungen aufweisen, die durch schräg verlaufende Verstrebungen und parallel zur Platine verlaufende Oberschalenabschnitte begrenzt sein können. Hierdurch werden seitlich Griffmulden gebildet, sodass die Oberschale leicht und stabil ergriffen und gehalten werden kann, was die Montage erleichtert. Zudem ergibt sich eine Gewichtsersparnis und eine eigenständige gefällige äußere Gestaltung.
Die Unterschale kann optional im Querschnitt z. B. in Form eines V mit innerem Hohlraum oder in Form eines Dreiecks mit innerem Hohlraum geformt sein, sodass effiziente Kühlung mit der Möglichkeit der Unterbringung von Komponenten im Hohlraum gegeben ist. Die Unterschale kann aber auch z. B. in Form eines T mit Kühlrippen ausgebildet sein, was hohe Kühlleistung bringt.
Optional kann die axiale Länge der Unterschale kleiner als die axiale Länge der Platine und/oder der Oberschale sein, wobei elektrische und/oder elektronische Bauteile im Bereich zwischen dem axialen Ende der Unterschale und dem axialen Ende der Oberschale angeordnet sein können. Ein optional im Querschnitt halbkreisförmiges hohles Gehäuseteil kann die Bauteile überdecken, sodass die Bauteile geschützt sind und elektrischer Berührschutz gewährleistet ist.
Ein weiterer Aspekt besteht in einem Verfahren zur Herstellung einer LED-Leuchte, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend oder nachfolgend angegebenen Merkmale, bei dem eine Platine optional mit einer Bahn aus thermischem Interface-Material umwickelt wird und die Platine, optional mit Bahn, in einem Aufnahmebereich zwischen einer Oberschale und einer Unterschale eingelegt wird und die Oberschale und die Unterschale anschließend, z. B. durch Verrasten, miteinander verbunden werden. Hierdurch kann die Platine, optional mit Bahn, lagefixiert gehalten werden, ohne dass eine Verschraubung oder Verklebung benötigt wird.
Eine oder zwei Abschlusskappen können auf die axialen Enden der Oberschale und Unterschale oder eines zusätzlichen Gehäuseteils aufgebracht werden, sodass der Aufbau axial verschlossen ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kühlkörper eingesetzt, der vollständig aus thermisch gut leitenden Kunststoffen bestehen kann. Ein solcher Kühlkörper ist z. B. im Strangpressverfahren herstellbar, kann aber auch nach anderen Herstellverfahren z. B. mittels Gießtechnik hergestellt werden. Der Kühlkörper erlaubt eine gute thermische Anbindung sowie eine elektrische Isolierung über die gesamte Kühlkörperlänge, da keine metallischen Kühlkörperkomponenten vorhanden sein müssen.
Hierdurch ergibt sich leichter Aufbau, sodass bestimmte Gewichtsgrenzen nicht überschritten werden. Zudem ist es möglich, mit höheren Spannungen oberhalb der Sicherheitskleinspannung (SELV) zu arbeiten, sodass ein sogenannter NON SELV-Aufbau eingesetzt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt von Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Treiberelektronik auf der gleichen Platine wie die Leuchtdioden (LEDs) montiert werden. Hierdurch lässt sich kompakter Aufbau mit lagestabiler Zuordnung gewährleisten. Der gesamte Aufbau ist hierbei vereinfacht, da die Platine doppelte Tragfunktion für die Leuchtdioden und die Treiberelektronik ausübt, d. h. keine separaten Halterungskonstruktionen vorgesehen werden müssen.
Hierdurch ist es weithin möglich, die Leuchtdioden bis hin zu beiden Sockelenden vorzusehen, sodass die gesamte Länge einschließlich der Randbereiche für eine Anordnung von Leuchtdioden vorgesehen sein kann. Die Elektronik wie etwa die Treiberelektronik kann dann hinter den Leuchtdioden verbaut sein, beispielsweise auf der Rückseite der Platine.
Gemäß einem weiteren Aspekt von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine möglichst großflächige Wärmeübertragung erreicht, d. h. eine effiziente Kühlung gewährleistet. Hierfür kann ein thermisches Interface-Material (TIM Thermal Interface Material) vorgesehen sein, das eine großflächige Berührung mit dem Kunststoff-Kühlkörper gewährleistet und damit eine effiziente Wärmeübertragung realisiert. Für eine möglichst großflächige Wärmeübertragung ist vorzugsweise ein Wärmefluss von der Platine und den jeweiligen Leuchtdioden über große Kupferflächen zu einer großen Bahn aus TIM-Material und dann weiter zu dem großflächigen Kunststoff-Kühlkörper vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte;
2 einen Querschnitt durch die LED-Leuchte gemäß 1;
3 eine Lage oder Bahn aus thermischem Interface-Material (TIM) im ungefalteten Zustand;
4 eine Draufsicht auf die Rückseite einer Platine mit Bauteilen und unterlegtem thermischem Interface-Material in noch ungefaltetem Zustand;
5 eine Draufsicht auf die Platine gemäß 4 in umgekehrter Position;
6 einen Endbereich eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED-Leuchte mit noch nicht aufgesteckter Abschlusskappe (Endstück);
7 eine weitere Ansicht des Endbereichs des Ausführungsbeispiels der LED-Leuchte;
8 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlkörpers;
9 bis 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Leuchte;
14 bis 16 abgeänderte Ausführungsformen von Kühlkörpern bzw. Unterschalen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen LED-Leuchte; und
17 bis 19 Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED-Leuchte.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den 1 bis 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt, wobei in 2 ein Querschnitt durch die LED-Leuchte 1 dargestellt ist. Die LED-Leuchte 1 weist äußerlich die Form einer Leuchtstofflampe mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und kann als Ersatz für solche Leuchtstofflampen eingesetzt werden.
Hierzu können die elektrischen Kontakte im Endbereich der LED-Leuchte 1 die gleiche Konfiguration wie die Anschlusskontakte von Leuchtstofflampen aufweisen. Die LED-Leuchte 1 weist eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) 2 auf, die in einer oder mehreren Reihen oder gemäß einem anderen Muster in Axialrichtung aufeinanderfolgend über die gesamte Länge der LED-Leuchte 1 verteilt angeordnet sind. An den axialen Enden der LED-Leuchte 1 sind Abschlusskappen 3 angeordnet.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die LED-Leuchte 1 eine Oberschale 5 mit im Wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt sowie eine als Kühlkörper 6 ausgebildete Unterschale mit ebenfalls im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmiger Konfiguration auf. Die Oberschale 5 und der Kühlkörper 6 liegen in ihren Randbereichen unmittelbar aneinander an und sind z. B. verrastet oder in sonstiger Weise verbunden, sodass im zusammenmontierten Zustand ein im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt realisiert ist. Anstelle eines kreisförmigen Querschnitts kann aber auch jede andere beliebige geeignete Querschnittsform wie etwa ovale oder polygonale Form realisiert sein.
Der Kühlkörper 6, d. h. die Unterschale, weist an ihren zur Oberschale weisenden Randbereichen Vorsprünge 7 mit verdickten Köpfen auf, die in entsprechende Aussparungen 8 der Oberschale 5 eingreifen und sich dort mit entsprechenden, nach innen vorspringenden hakenförmigen Vorsprüngen 9 verhaken und verrasten. Hierdurch ist eine stabile gegenseitige Anlage zwischen der Oberschale 5 und dem Kühlkörper 6 über die gesamte oder mindestens einen großen Teil der Länge der LED-Leuchte gewährleistet.
Die Oberschale 5 weist V-förmige Innenverstrebungen 11 auf, die durch Querverstrebungen 12 stabilisiert sind. Zwischen den im Abstand befindlichen Fußpunkten der Innenverstrebungen ist die Reihe von Leuchtdioden 2 in der aus 2 ersichtlichen Weise positioniert. Die Fußpunkte der Innenverstrebungen 11 bilden zugleich Anlageflächen zur Aufnahme und Abstützung einer die Leuchtdioden 2 tragenden Platine, die von einer Bahn oder Lage 14 aus thermischem Grenzschicht- oder Interface-Material (TIM, Thermal Interface Material) ganz oder zumindest teilweise umgeben ist. Die Bahn 14 aus thermischem Interface-Material kann optional aus Silikonöl, silikonölgetränkter Paste oder z. B. aus polymerbasierenden Stoffen mit wärmeleitenden Füllmaterialpartikeln wie etwa Aluminiumoxid oder Bornitrid bestehen. Die Bahn 14 kann mindestens teilweise oder vorzugsweise im Wesentlichen vollständig um die Platine 13 gewickelt sein und vorzugsweise Löcher 16 für den Durchtritt der Leuchtdioden 2 aufweisen.
Auf der Unterseite der Platine 13 sind ein oder mehrere elektrische oder elektronische Bauteile 15 angeordnet.
Die Oberschale 5 und/oder der Kühlkörper 6 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Plastikteile ausgeführt, die im Spritzgussverfahren hergestellt sein können. Die Kunststoff-Oberschale 5 und der Kunststoff-Kühlkörper 6 bilden zusammen das Gehäuse der LED-Leuchte und wirken als Kühlkörper für die auf der Platine 14 entstehende Wärme. Durch die Oberschale 5, die zumindest teilweise oder vollständig aus lichtdurchlässigem Material besteht, tritt das von den Leuchtdioden 2 abgestrahlte Licht nach außen. Die Oberschale 5 kann optional auch die Aufgabe einer Optik übernehmen, durch die die ausgesendeten Lichtstrahlen in der gewünschten Weise gebündelt oder umgelenkt werden.
Um die von den Leuchtdioden 2 und der Elektronik, d. h. den elektronischen Bauteilen 15, erzeugte Wärme möglichst großflächig in die beiden Kühlkörper 5, 6 zu übertragen, ist die gesamte Platine 13 mit der Bahn oder Schicht 14 aus thermischem Interface-Material umwickelt. Um das thermische Interface-Material 15 (s. 3 in abgewickelter Darstellung) an die Konstruktion anzupassen, sind Löcher 16 zum Beispiel in Form eines Lochstreifens oder Lochmusters eingestanzt oder eingebracht. Durch die Löcher 16 des Lochmusters können die Leuchtdioden 2 hindurch treten, sodass die Lichtaussendung unbehindert erfolgt. Die komplette Baugruppe einschließlich Platine 13, Leuchtdioden 2 und elektronischen Bauteilen 15 wird bei der Fertigung der LED-Leuchte 1 in diesen durch das thermische Interface-Material gebildeten Lochstreifen eingelegt. Dies ist in 4 dargestellt. Auf die Bahn 14 wird die Platine 13 mit ihrer Vorderseite aufgelegt, sodass die Platinen-Rückseite mit den Bauteilen 15 nach oben weist (gemäß 4). Die Bahn 14 wird anschließend um die Seitenränder der Platine 13 umgefaltet, sodass die Platine ganz oder zumindest zum großen Teil durch die Bahn 14 umhüllt ist. Die Bahn 14 kann optional auch Aussparungen für die elektronischen Bauteile 15 aufweisen, sodass die Bahn 14 faltenfrei um die Platinen-Rückseite gefaltet werden und die Rückseite großflächig abdecken kann. Hierdurch ist sehr effizienter Wärmeübergang zwischen der Platine 13 und den mit der Außenseite der Bahn 14 in Berührung stehenden Komponenten gewährleistet, insbesondere zu dem Kühlkörper 6 und der Oberschale 5.
Der Kühlkörper 6 weist, wie in 2 dargestellt ist, eine Querwand 20 auf, die als Auflagefläche für die Platine 13 und die um die Platine 13 gewickelte Bahn 14 dient. Hierdurch wird großflächiger Kontakt zwischen der Bahn 14 und der Querwand 20 des Kühlkörpers 6 gewährleistet, sodass ein effizienter Wärmefluss zu den nach außen kühlenden Außenbereichen des Kühlkörpers 6, insbesondere dessen im Querschnitt halbkreisförmiger Außenwand, gewährleistet ist.
Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Querverstrebungen 12 derart geformt, dass unterhalb von ihnen Hohlräume 21 gebildet sind, in denen auf der Platine 13 eventuell vorhandene Bauteile, z. B. bedrahtete Bauteile auf der Bauteileseite der Platine, aufgenommen werden können. Dies erlaubt die Verwendung von bedrahteten Bauteilen auf der gemäß 2 oberen Platinenseite, sodass Freiraum für die Drahtenden auf der LED-Seite, d. h. der die Leuchtdioden 2 tragenden Seite, vorhanden ist. Durch die äußeren, nach unten abgewinkelten Bereiche der Querverstrebungen 12 sowie die Fußpunkte der Innenverstrebungen 11 wird die Platine 13 mit der sie umwickelnden Bahn 14 lagestabil gehalten und auf die Querwand 20 des Kühlkörpers 6 gedrückt, sodass guter thermischer Kontakt gegeben ist und keine Positionsverschiebungen in der Platine 13 auftreten können.
In 5 sind einzelne Fertigungsschritte zur Herstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED-Leuchte 1 dargestellt. 5 zeigt die Platine 13 mit Leuchtdioden 2 auf der Vorderseite 2 und elektronischen Bauteilen 15 auf der Rückseite der Platine 13.
Zur Ummantelung der Platine 13 mit der Bahn 14 aus thermischem Interface-Material wird die Bahn 14 um die Platine 13 und um die Elektronikkomponenten, d. h. die Bauteile 15 gebogen. Damit die auf diese Weise vorbereitete Platine 13 mit der Bahn 14 mit der Unterschale, d. h. dem Kühlkörper 6, zusammengebracht werden kann, sind in die Unterschale und, genauer gesagt, in die Querwand 20, Aussparungen 22 entsprechend der Anordnung der elektronischen Bauteile 15 gestanzt oder eingebracht, sodass die Bauteile 15 durch die Querwand 20 nach unten hindurch treten können und die Platinenrückseite mit Bahn 14 plan auf der Querwand 20 mit großflächigem Kontakt aufliegen kann.
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Aussparungen 22 geringfügig größer als die elektronischen Bauteile 15 gehalten, sodass das thermische Interface-Material der Bahn 14 zwischen den elektronischen Bauteilen 15 und der Unterschale, d. h. dem Kühlkörper 6, keine Probleme bereitet. Bei einer oder mehreren anderen Ausführungsformen ist die Bahn 14 aus thermischem Interface-Material entsprechend den elektronischen Bauteilen 15 ausgestanzt. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Bahn 14 nur einseitig auf der Platine 13, vorzugsweise auf deren gemäß 2 nach oben weisenden Oberseite, aufgebracht.
Mit den Aussparungen 22 können auch noch zwei oder mehrere, z. B. vier, Öffnungen 23 in den Kühlkörper 6, d. h. die Unterschale, vorzugsweise in die Querwand 20, eingebracht werden, in welche jeweils eine der beiden Abschlusskappen 3 eingeschnappt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine Verschraubung oder Verklebung der jeweiligen Abschlusskappen 3 vermeiden.
Die Abschlusskappen 3 stellen einen sauberen Abschluss zu den Leuchtdioden 2 und zu der Optik-Seite bereit und gewährleisten den gewünschten Berührschutz am Übergang zwischen Sockel und elektrisch leitenden Komponenten. Optional kann auf die Abschlusskappen 3 ein herkömmlicher metallischer Lampensockel (nicht dargestellt) für Leuchtstoffröhren aufgepresst werden, um die elektrische Kontaktierung zwischen der Leuchte und der Stromzuführung zu erzielen.
In 8 ist die Unterschale, d. h. der Kühlkörper 6, mit den Aussparungen 22 und den Löchern 23 als Einzelheit dargestellt.
6 zeigt die Abschlusskappe 3 und den zugehörigen stirnseitigen Randbereich der Oberschale 5 und der Unterschale, d. h. des Kühlkörpers 6, in auseinandergezogener Darstellung. Die Abschlusskappe 3 wird auf den Randbereich der Ober- und Unterschale in Axialrichtung aufgeschoben und verrastet dort über die Löcher 23 und entsprechende Rasthaken der Abschlusskappe 3 in der gewünschten Sollposition stabil.
7 zeigt den fertig montierten Zustand der Abschlusskappe 3. Die Abschlusskappe weist einen trichter- oder kegelförmigen bzw. parabolischen Bereich 25 auf, der einen Übergang zwischen dem Umfangsrand der Abschlusskappe und dem Randbereich der Platine 13 bildet und im Montierten Zustand mit den Innenverstrebungen 11 in Anlage stehen kann. Hierdurch lässt sich stabiler Lichtaustritt unter Vermeidung von Randverlusten gewährleisten, da auch randseitig abgestrahltes Licht nach oben umgelenkt wird und aus der LED-Leuchte 1 austritt.
Bei der Darstellung gemäß 7 ist die Oberschale 5 noch nicht montiert, d. h. noch nicht aufgeschnappt.
Durch die konisch verlaufenden Innenverstrebungen 11 werden zugleich auch Lichtführungsflächen geboten, sodass die von den Leuchtdioden 2 erzeugten Lichtstrahlen konisches Austrittsprofil haben können. Die Innenverstrebungen 11 können gegebenenfalls in Richtung zu den Leuchtdioden 2 innenverspiegelt sein, sodass eine vollständige Reflektion des erzeugten Lichts erreicht wird und damit ein vollständiger Lichtaustritt zur Außenseite gewährleistet ist.
In den 9 bis 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Leuchte 1 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel gemäß 9 stimmt hinsichtlich der Gestaltung der Unterschale mit Kühlkörper 6, Bauteilen 15, Platine 13 mit Bahn 14 aus thermischem Interface-Material und Leuchtdioden 2 vollständig mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 überein. Unterschiedlich ist jedoch die Formung der Oberschale 28, die im Unterschied zur Oberschale 5 gemäß 1 nicht als Halbkreis (im Querschnitt) ausgebildet ist, sondern seitliche Freiräume 26 durch entsprechende Einbuchtungen der Oberschale 25 aufweist. Durch diese seitlichen Freiräume 26 wird die Wärme auf direkterem Weg an die Außenluft abgegeben, sodass eine noch effizientere Kühlung erreicht wird. Die Wandung der Oberschale 25 weist hierbei einen vom Verrastungsbereich parallel zur Querwand 20 nach innen verlaufenden Bereich 27 auf, der dann in die sich konisch erweiternden Innenverstrebungen 11 (siehe 9) übergeht.
In 9 ist der parallel zur Platine 13 verlaufende Wandbereich 27 der Außenwand der Oberschale 28 symmetrisch an beiden Seiten der Oberschale 28 vorhanden und geht jeweils in den Innenverstrebungsbereich 11 über, der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 ebenfalls einen Außenwandbereich definiert. Durch diese Gestaltung lässt sich nicht nur eine wirksame Kühlleistung gewährleisten, sondern zugleich auch eine Gewichtseinsparung realisieren. Der Lichtaustrittswinkel ist ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch die Leuchtdiodencharakteristik der Leuchtdioden 2 definiert und so abgestimmt, dass der konische Öffnungswinkel der Verstrebungsbereiche 11 mit der gewünschten Abstrahlcharakteristik übereinstimmt bzw. diese definiert, z. B. durch interne Reflektionen an der innenseitig optional verspiegelten Wandseite der Verstrebungsbereiche 11. Mindestens der Wirkungsbereich der Oberschale 28 oberhalb der Leuchtdioden 2 oder der Bereich zwischen den äußeren Endpunkten der Verstrebungsbereiche 11 ist für einen Lichtaustritt transparent oder mindestens teilweise lichtdurchlässig.
In 10 ist eine perspektivische Ansicht der gesamten LED-Leuchte, jedoch noch ohne aufgesetzte Abschlusskappen 3 gezeigt. Der in 9 dargestellte Querschnitt zieht sich über die gesamte axiale Länge der LED-Leuchte hin, sodass die seitlichen Einbuchtungen 26 über die gesamte axiale Länge verlaufen. Diese Einbuchtungen 26 bieten zugleich auch eine verbesserte Greifbarkeit der Oberschale bei dem Zusammenbau oder bei der Montage der gesamten, fertig montierten LED-Leuchte am gewünschten Einsatzort.
In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abschlusskappe 31 dargestellt, die gleichartig wie die Abschlusskappe 3 ausgebildet sein kann und insbesondere auch für den Einsatz bei der LED-Leuchte gemäß 9 mit geänderter Oberschalenform geeignet ist.
Die Abschlusskappe 31 weist einen halbkreisförmigen hohlen Sockelabschnitt 32 auf, der an seiner Oberseite zwei Rastnasen 33 trägt. Die Anzahl der Rastnasen kann auch größer oder kleiner als zwei sein. Zur Montage der Endkappe 31 an der LED-Leuchte gemäß 9, 10 wird die Abschlusskappe 31 axial auf den axialen Rand der LED-Leuchte gemäß 10 aufgeschoben, wobei der Sockelvorsprung 32 in den Kühlkörper 6 eintritt und sich dort mit den Rastnasen 33 in den Aussparungen 23 (siehe z. B. 7) verrastet und dann bündig anliegt. Die Abschlusskappe 31 weist ebenso wie die Abschlusskappe 3 einen oberen gebogenen Bereich 34 auf, der den parabel-förmigen Abschnitt 25 oberseitig begrenzt und in die Oberschale 28 gemeinsam mit dem Sockelvorsprung 32 einschiebbar ist, wobei die seitlichen Randbereiche des Bereichs oder Vorsprungs 34 an den Verstrebungen 11 zur Anlage kommen.
12 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß den 9–11 in einem Zustand, bei dem die Abschlusskappe 31 mit dem Kühlkörper 6 zusammenmontiert ist und auch bereits die Platine 13 mit Leuchtdioden 2 und Bahn 14 auf den Kühlkörper 6 aufgelegt ist. Die Platine 13 muss hierbei nicht speziell befestigt, z. B. verschraubt oder verklebt werden, sondern kann einfach aufgelegt werden. Die Fixierung der Platine 13 erfolgt vorzugsweise durch die Oberschale 28, die im montierten Zustand die Platine in der gewünschten Position verspannt. Die Oberschale 28 ist bei 12 noch nicht montiert. Die Rastnasen 33 sind in die Vertiefungen 23 eingerastet, sodass die Abschlusskappe 31 verlierfest montiert ist.
13 zeigt den Randbereich der fertig montierten LED-Lampe gemäß den 9 bis 12 mit montierter Oberschale 28.
In den 14 bis 16 sind unterschiedliche Varianten für die Unterschale (6), d. h. den Kühlkörper, dargestellt. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 14 bis 16 ist die Oberschale 28 jeweils übereinstimmend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 ausgestaltet. Alternativ kann die Oberschale auch entsprechend der Oberschale 5 des Ausführungsbeispiels gemäß 1, oder auch in anderer Weise, ausgestaltet sein.
Das in 14 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine Unterschale 40 in Form eines mit dem Bezugszeichen 43 versehenen V mit internem Hohlraum 44 auf, die im Wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene der LED-Leuchte ausgebildet ist. Die Unterschale 40 enthält horizontal verlaufende seitliche Schenkel 41, die direkt an der Platine 13 bzw. der Bahn 14 in engem Kontakt anliegen und hierdurch eine effektive Wärmeeinleitung von der Platine 13 über die Bahn 14 in die als Kühlkörper dienende Unterschale 40 gewährleisten. Die Unterschale 40 ist über randseitige Verdickungen 42 in die Oberschale 28 einschnappbar und damit fest mit dieser in lösbarer Weise verbunden. In dem Hohlraum 44 des V-förmigen Mittelteils 43 der Unterschale 40 können ein oder mehrere Bauteile, beispielsweise die elektronischen Bauteile 15, untergebracht sein. Durch diese Gestaltung wird eine kompakte, leichtgewichtige Gestaltung mit guter Wärmeabfuhr realisiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15 ist die Unterschale 50 in Form eines T-förmigen Trägers 51 ausgestaltet, der parallel zur Platine 13 verlaufende und eng an der Bahn 14 anliegende Seitenschenkel 52 und einen rechtwinklig hiervon abstehenden, mittig angeordneten Schenkel 53 enthält. Zur Vergrößerung der Wärmeabgabefläche sind zwei symmetrisch angeordnete, schräg zur Platine 13 orientierte, als Kühlrippen dienende Fortsätze 54 vorhanden.
Durch die verkürzten Wärmepfade bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 14 bis 16 wird das thermische Verhalten nochmals verbessert, d. h. die Betriebstemperatur noch weiter abgesenkt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15 oder auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen gemäß den 14, 16 kann die Elektronik in eigens gefertigten Gehäuseteilen aus Kunststoff untergebracht sein, wie dies beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 17 bis 19 dargestellt ist.
Die Befestigung der Außenkappen 3, 31, die gemäß den vorstehend beschriebenen und gezeichneten Gestaltungen ausgebildet sein können, kann beispielsweise über Verschraubung in Kanälen (siehe z. B. 17, Kanäle 70), über Verkleben oder in sonstiger Weise erfolgen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann bei allen Gestaltungen gemäß den vorstehend diskutierten Ausführungsformen das thermische Interface-Material, d. h. die Bahn 14, auch nur einseitig auf die Platine oder Leiterplatte (PCB = Printed Circuit Board) 14 aufgebracht werden. Alternativ kann bei weiteren Ausführungsbeispielen auch vollständig auf die Bahn 14 aus thermischem Interface-Material verzichtet werden. Dies gilt insbesondere für Gehäuseteile 1, 6, 28, 40, 50, 60, welche so konzipiert sind, dass sie einen gewissen Druck auf die Platine 13 ausüben können, wie dies beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 14 und 16 der Fall ist.
Alle beschriebenen Varianten und Ausführungsformen erfüllen sämtliche Hauptvorgaben für eine mögliche nächste Generation von LED-Leuchten beispielsweise in Form von LED Retro Fit Tubes. Dazu gehören zum einen ein NON-SELV Aufbau, d. h. eine Gestaltung mit Spannungen oberhalb von 50 V. eine komplett durchgehende LED-Optik, ein leichter (Kunststoff) und ein kostengünstiger Aufbau. Das thermische Interface-Material erlaubt zudem den Verzicht auf zusätzliche Platinen, z. B. aus Keramik oder mit Metallkern, und auch auf einen Aluminium-Kühlkörper.
Bei der Gestaltung gemäß 16 ist die Unterschale 60 in Form eines im Querschnitt V-förmig ausgestalteten Dreiecks ausgelegt, das einen internen V-förmigen Dreieck-Hohlraum 61 enthält, der von äußeren, V-förmigen, symmetrisch angeordneten Wandungen 62 und parallel zur Platine 13, eng an der Bahn 14 anliegenden horizontalen Schenkeln 63 begrenzt ist.
In den 17 bis 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das eine Oberschale 28 gemäß den vorstehenden Erläuterungen oder auch eine anders geartete Oberschale aufweisen kann. In die Oberschale 28 ist die Platine 13 mit der sie umwickelnden Bahn 14 aus thermischem Interface-Material eingelegt, wobei auf der Rückseite der Platine 13, wie in 17 gezeigt ist, Bauteile 15 in Form von elektronischen Komponenten oder anderen Bauelementen angebracht sind. Die Unterschale ist in Form einer Unterschale 71 ausgelegt, die die Gestaltung gemäß 16 aufweisen kann, jedoch beispielsweise auch in der Ausgestaltung gemäß den 14 oder 15 oder in sonstiger Weise ausgebildet sein kann. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 16 ist die Unterschale 71 nicht über die gesamte Lampenlänge bis zum Randbereich der Leuchte geführt, sondern endet, wie in 17 gezeigt ist, mit Abstand zu dem Randbereich der LED-Leuchte, die dem axialen Randende der Oberschale 28 entspricht. In diesem Freiraum zwischen dem randseitigen Ende der Unterschale 71 und dem randseitigen Ende der Platine 13 sind die Bauteile 15 untergebracht. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 17 bis 19 ist ein eigens gefertigtes Gehäuseteil 72 aus Kunststoff vorgesehen, das beispielsweise als Halbkreis ausgeführt sein kann, der innenseitig offen ist und die Bauteile 15 umschließt. Die seitlichen Ränder des Gehäuseteils 72 sind gleichartig wie die seitlichen Ränder der Unterschale 71 gestaltet, so dass das Gehäuseteil 72 in die Oberschale 28 einschnappen oder einrasten kann. Die Länge des Gehäuseteils 72 ist so bemessen, dass es von dem randseitigen Ende der Unterschale 71 bis zum randseitigen Ende der LED-Leuchte (ohne Abschlusskappen) reicht. Alternativ kann das Gehäuseteil 72 auch länger ausgebildet sein, sodass es die Unterschale 71 zumindest teilweise überspannt. Die Befestigung der Endkappen 31 kann durch Verschraubung in den Kanälen 70 (17, 18) der Oberschale 28 oder auch in sonstiger Weise, z. B. durch Verkleben, erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/012381 A1 [0002]

Claims

LED-Leuchte mit einer Platine (13), auf der eine Mehrzahl von Leuchtdioden (2) in Axialrichtung der LED-Leuchte angeordnet ist, einer Oberschale (5, 28) und einer Unterschale (6, 40, 50, 60, 71), die im montierten Zustand der LED-Leuchte miteinander verbunden sind und zwischen sich die Platine (13) festhalten.
LED-Leuchte nach Anspruch 1, mit einer Bahn (14) aus thermischem Interface-Material, optional aus Silikonöl oder polymerbasierenden Stoffen mit wärmeleitenden Füllmaterialpartikeln wie etwa Aluminiumoxid oder Bornitrid, die mindestens teilweise oder vorzugsweise im Wesentlichen vollständig um die Platine (13) gewickelt ist und vorzugsweise Löcher (16) für den Durchtritt der Leuchtdioden (2) aufweist.
LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Unterschale einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von elektrischen oder elektronischen Bauteilen (15) aufweist, und bei der die Oberschale (5) schräg verlaufende Verstrebungen (11) enthält, deren Endbereiche mit der Platine (13) bzw. der/einer Bahn (14) aus thermischem Interface-Material zur Lagefixierung in Berührung stehen.
LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Unterschale (6) Durchbrüche (22) für den Durchtritt von Bauteilen (15) in den hohlen Innenraum der Unterschale (6) aufweist.
LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer Abschlusskappe (3, 31), die auf das axiale Ende der LED-Leuchte aufsetzbar ist und mit der LED-Leuchte verbindbar, z. B. verrastbar, verklebbar oder verschraubbar ist sowie optional einen kegelförmig verlaufenden Abschnitt (25) aufweist, der vom Umfangsbereich der Abschlusskappe (3, 31) bis zu der Platine (13) bzw. der Bahn (14) geführt ist.
LED-Leuchte nach Anspruch 5, bei der die Abschlusskappe (3, 31) eine oder mehrere Rastnasen (33) zur Verrastung mit der Unterschale (6) und/oder der Oberschale aufweist.
LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale in Axialrichtung verlaufende seitliche Einbuchtungen (26) aufweist, die durch schräg verlaufende Verstrebungen (11) und parallel zur Platine verlaufende Oberschalenabschnitte (27) begrenzt sind.
LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Unterschale (40, 50, 60, 71) im Querschnitt in Form eines V mit innerem Hohlraum (44), in Form eines Dreiecks (62) mit innerem Hohlraum (61) oder in Form eines T mit Kühlrippen (53, 54) ausgebildet ist.
LED-Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die axiale Länge der Unterschale (71) kleiner ist als die axiale Länge der Platine (13) und/oder der Oberschale (28), wobei elektrische und/oder elektronische Bauteile (15) im Bereich zwischen dem axialen Ende der Unterschale (71) und dem axialen Ende der Oberschale (28) angeordnet sind, wobei ein optional im Querschnitt halbkreisförmiges hohles Gehäuseteil (72) die Bauteile (15) überdeckt.
Verfahren zur Herstellung einer LED-Leuchte, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Platine (13) optional mit einer Bahn (14) aus thermischem Interface-Material umwickelt wird und die Platine (13), optional mit Bahn (14), in einem Aufnahmebereich zwischen einer Oberschale (5, 28) und einer Unterschale (6, 40, 50, 60, 71) eingelegt wird und die Oberschale und die Unterschale anschließend, z. B. durch Verrasten, miteinander verbunden werden, wodurch die Platine, optional mit Bahn (14) lagefixiert gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine oder zwei Abschlusskappen (3, 31) auf die axialen Enden der Oberschale und Unterschale oder ein zusätzliches Gehäuseteil (72) aufgebracht werden.